多输入多输出信道空域相关性评估简化模型

朱秋明 徐大专 罗艳强 陈小敏

(1.南京航空航天大学信息科学与技术学院,江苏 南京 210016; 2.中国空空导弹研究院,河南 洛阳 471109)

1. 引 言

多输入多输出(MIMO)系统大容量的实现以及各种空时信号处理算法的性能优劣都极大地依赖于信道特性,MIMO信道相关的测量、建模和评估成为目前通信领域的研究热点之一[1-6]。早期对MIMO信道的研究通常假设独立同分布的瑞利衰落,实际中由于天线阵列间距不够大以及传播环境中散射不充分,各天线接收信号具有空域相关性且不可忽略[2-4]。文献[3]、[5]-[6]推导总结了均匀、余弦、高斯、拉普拉斯和Von mise五种常见角度域功率谱分布时衰落信号空域相关系数的精确解析式。然而,实际中当功率角谱(PAS)服从其它复杂分布时空域相关性计算非常困难[7],通常只能采用数值积分或级数展开求和[3]的方法。

针对实际情况下空域相关性计算比较复杂的问题,提出一种基于角度域脉冲采样的空域相关性评估简化模型,利用有限个角度域采样脉冲空域相关系数的加权叠加,获得任意PAS分布时接收天线阵列的空域相关特性,该模型稍加改进可适用于方向性天线、天线互耦或三维入射情况[8-9]。同时,详细讨论了各种模型参数的优化方法,以及常见采样脉冲空域相关性简化表达式,最后给出数值仿真和复杂度比较结果。

2． 空域相关性简化模型

假设到达波平行入射,不考虑天线单元方向性与互耦的影响,相距为d的两根接收天线空域相关系数可表示为[3]