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第PAGEIII页MIMO系统简介概述1.1单用户MIMO模型图1.1单用户MIMO系统模型图1.1是单用户MIMO系统模型，在发送端有M根天线，在接收端有N根天线，每对天线都会受到噪声的影响。在数据发送前，对其进行空时处理，将其变成M条并行的数据流。在接收端虽然有N根天线，但实际上是一个用户设备，所以可以对这些并行数据流进行联合处理，达到最佳接收[10]。 H=h上式为信道矩阵H，信道矩阵H中的任意元素hij表示发射端第j根天线与接收端第i根天线之间的衰落系数。由于发送端和接收端都采用多天线，所以发射和接收的信号都是一维向量，其中，发射向量为s=s1,s2,…smT,接收向量为y=y1 y=Hs+n (1.2)1.2多用户MIMO系统模型图1.2多用户MIMO系统模型图如图所示，多用户MIMO系统模型有一个配有M根发射天线的发送端和K个接收端，且第k（k=1，⋯，K）个接收端有Nk根接收天线。发送端和第k个接收端所构成的信道可用一个Nk×M维的信道矩阵Hk来表示。则整个多用户MIMO系统的信道模型可用N×M维的信道矩阵H来表示，其中对于第k个接收端来说，其信道矩阵为Nk×M的矩阵Hk。[3]对于整个多用户MIMO系统来说，其信道矩阵为H由各个子信道的H yk=Hksk+H其中，sk为需要发送给第k个用户的数据，式中第一项为接收端实际接收的有用信号部分，第二项为发送给其他用户的数据对第k个用户的干扰，第三项为第k个用户的Nk根接收天线上叠加的高斯白噪声，其中n1、1.3MIMO系统的信道容量信道容量是指信道能够传输的最大平均信息量，它是反映通信系统能力的一个重要标志。信道容量的定义为:信道在单位时间内，能够传输的信息量的最大值。只有在传输速率低于信道容量的情况下，才能得到稳定可靠的传输结果，如果实际传输速率高于信道容量，则传输可靠性得不到保证。但在实际情况下，由于移动终端尺寸限制、接收发射天线周围散射体数量有限和天线间的信道衰落等原因，各个信号在传递的过程中也必然存在相关性。这种相关性受到天线阵列的距离、天线方向、角度扩展、信号的到达角等因素影响。而本文讨论的MIMO信道容量并没有把这种信道模型的空间相关性考虑进来。由于移动通信环境下的信道是衰落的，对信道参数的估计会因为信道变化太快而很难得到精确的估计值，这种现象在需要大量信道系数的MIMO系统更是明显。所以，需要考虑发射机和接收机均不能估计信道参数的情况。当发送端不知道信道状态信息时，即发送端不知道信道矩阵H时，要使信道容量最大，最佳方案是进行等发射功率分配方案。设总发射功率为P，此时，MIMO系统的信道容量为： C=log其中，r=min（M,N），Ir是r×r维单位矩阵，M为发射端天线个数，N为接收端天线个数。σ2为信道中的高斯白噪声的方差，由于噪声的均值为0，所以σ2 Q=H当发射天线数和接收天线数都很大时，信道容量C可近似为： C=min其中B为MIMO信

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