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有限状态下MIMO信道容量的研究及仿真分析
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【暖通英语论文】引言为了适应不断出现的新业务需求，提高数据率是无线通信不懈的目标。这一目标使功率、带宽和复杂度受限的系统面临严峻的挑战。收发双方都采用多天线的MIMO系统利用空分复用提供了多个独立的传输信道，为提高数据率提供了一条新的途径。Telatar[1]和Foschini[2]等人关于MIMO系统信道容量的研究结果使这一领域备受关注。研究的热点在于更实际应用环境中MIMO系统的容量以及实现方法。文献[3]研究了两维星座点下的对称信道容量，并得到了信道容量的上下界。文献[4]给出了如何使输入为正交幅度调制(QAM,Quadrature Amplitude Modulation)信号时的信道容量逼近高斯输入信号时的信道容量，但并未对QAM调制信号时的信道容量进行理论分析。文献[5]在接收端存在信道估计错误的情况下对MIMO系统容量的研究表明，不完美的信道信息对提高信道容量也是有好处的。
在实际应用中，由于输入信号通常为有限状态的离散调制信号，例如正交幅度调制(QAM)信号或相移键控调制(PSK)信号，而非高斯信号。本文针对这种情况，首先建立了输入为离散调制信号的MIMO系统模型，证明了均匀分布为取得受限信道容量的最佳输入概率分布，得到了受限信道容量表达式。并提出了一种基于Monte-Carlo积分的信道容量估计方法，最后给出了数值仿真结果及结论。1系统模型考虑一t×r的MIMO系统，即发送天线数和接收天线数分别是t和r。接收信号的离散时间等效系统模型为x =Hs +n(1)式中，x是r×1维接收信号向量，H是r×t维信道传输矩阵，其元素i ,jH(i ∈[1,r]，j∈[1,t])表示从发送天线j到接收天线i的复路径增益。s是t×1维发送信号向量，其元素属于集合1U ={u ,...,uM}，其中ui为离散调制信号，M为星座点数。n是r×1维复高斯噪声向量，其每个元素的实部和虚部独立同服从均值为零，方差的高斯分布，协方差矩阵2E [nn H ]=σn Ir，I
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