MIMO系统和无线信道容量研究

MIMO(Multiple-InputMultiple-Output)理论试图在Shannon信道容量公式基础上导出正比于收发信天线数的MIMO无线信道容量(WCC)公式.由于MIMO系统同时使用多根天线发送同频信号,在MIMO的物理信道中会包含多个虚拟独立瑞利衰落信道.因此MIMO理论关于独立瑞利衰落信道的定义在实际应用中很难成立,会导致所依据的空分复用(SDM)无法实现,使MIMO理论在数学层面导出的WCC公式在物理实现上会存在很大的不确定性.由于该系统使用不控制相位的多天线同频发射,多波干涉作用的影响是不可避免的,一定会产生方向不确定的定向发送波束,将形成多个电波覆盖盲区和一个不合理的无线通信系统.本文将利用数学分析和多天线发送波束模拟的方法证明上述结论.还将提出在Shannon公式应用原理和相控天线阵理论基础上构建的SHPCA系统,将利用相控天线阵给出的定向窄波束形成功率利用率极高的SDM功能,并给出对应的WCC公式,其容量正比与收发天线数和SDM次数,比Shannon公式具有更高的效率.