基于3GPP LTE的MIMO信道模型研究与仿真
基于3GPP标准的Turbo码性能分析与仿真_陈康
由式 ( 9) 得到矩阵 B , 并从新矩阵 B 中按列 读出 y ,y , …, y ′ 1′ 2′ C R , 然后剪切掉交织前被填充的 虚拟位 , 即位于 k> K 的位 y 。 经过交织后得到 k
第 30 卷 第 6 期
陈 康 , 等 : 基于 3G P P 标准的 T u r b o 码性能分析与仿真
决定用于行内交织 的质数 p 和矩阵的 列数 C 。 如果 481≤K ≤ 530, 则 p = 53 且 C= p ; 否则就 采用满足式 ( 2) 的 p 。 p -1 若 [ K≤ R≤ ( p -1) ] C= p 2) 若 [ R×( p -1)<K≤ R×p ] ( p +1 若 ( R×p<K ) 其中 , p 为( p +1)K /R ≥ 0 的最小质数 , 这 样可以保证无效 的比特 数目 ( R×C-K ) 最小。 矩阵的列序号从左至右为 0, 1, …, C1。 将输入比特流 x , x , … , x 从 y 开始按行写 1 2 k 1 入 R× C 矩阵 。 其中 , y x k =1, 2, … , K ) 。 如果 R×C> k= k( K , 则余下未填充的比特 y 0 或者 y 1( k =K k= k= + 1, K+ 2, …, R× C ) 。 在行内和行间交织后 , 这 些后来被填充的虚拟比特 将会从矩阵的 输出中 删除 。 ( 2) 进行行 内和行 间交织 , 得 到新 的矩 阵 。 使用如下算法对输入的 R× C 矩阵进行行内和行 间重排 。 首先确定 行间重排 模式 。 由 输入比特 数目 K , 根据式 ( 3) 确定 4 种重排模式 T ( j ) : P a t a t 1, P 2, P a t a t 为重排后的行号 , T ( j ) 为 j 行对应的 3, P 4。 j 重排前的行号 。 P a t 4 P a t 3 P a t 1 P a t 3 T ( j )= P a t 1 40 ≤ K≤ 159 160 ≤ K≤ 200 201 ≤ K≤ 480 481 ≤ K≤ 530 531 ≤ K≤ 2 280 ( 3)
基于3GPPLTE的MIMO信道模型研究与仿真剖析
基于3GPP LTE 的MIMO 信道模型研究与仿真引言目前，MIMO 技术是无线通信的研究热点之一。
它通过在发送端和接收端配置多副天线来获得空间分集增益，从而在不增加系统带宽和总发射功率的情况下，大大提高了频谱利用率和信道容量。
系统也采用了MIMO 技术，将下行天线扩展到4×4，上行天线扩展到2×2。
系统在20MHz 的带宽下，支持的下行峰值速率为100Mbps，频谱效率提高到5bps/Hz，上行峰值速率为50Mbps，频谱效率提高到2.5bps/Hz[1]。
理论上，MIMO 信道可以看做是并行的空间子信道，信道容量随着发送和接收天线的数目增多而线性增大。
而实际上，MIMO 系统的多个子信道之间具有不同程度的相关性，导致信道容量下降。
因此，针对不同传播环境进行的MIMO 信道模型的研究与仿真，对设计高性能的MIMO 通信系统具有重要意义。
本文主要研究了3GPP LTE 的MIMO 信道模型，并使用Matlab 软件对其进行了建模仿真。
MIMO信道模型分析MIMO系统的一般描述以下行信道为例，假设一个基站具有M个发射天线和移动台具有N个接收天线的系统，即M×N 的MIMO 系统。
基站发射天线阵列上的信号为… ，其中sm (t)表示基站第个天线上的信号；移动台接收天线阵列上的信号表示为… ，其中表示移动台第n 个天线上的信号，则y(t)与s(t)之间的关系可表示为式中，n(t)为高斯白噪声，H(t)是连接基站和移动台的MIMO 信道系数矩阵[4]。
随机 MIMO 信道模型随机信道模型直接对信道参数进行建模，仿真信道的三种小尺度衰落效应：时延扩展、多普勒扩展和角度扩展。
连接基站和移动台的SISO 信道系数矩阵可以表示为Στδ，其中L 是可分辨径的数目，τ是第l条径的相对时延，Al表示基站天线与移动台天线之间的复传输系数[5]。
上式描述的是一个SISO 信道的多抽头时延线(TDL)模型，将 SISO 信道的TDL 模型推广到MIMO 信道中，即得到MIMO 信道的TDL 模型，以×2 天线配置为例。
3GPP-LTE移动通信系统的系统级仿真研究的开题报告
3GPP-LTE移动通信系统的系统级仿真研究的开题报告一、研究背景随着移动通信技术的不断革新，3GPP-LTE移动通信系统作为一种新兴的移动通信技术，在提供高速数据传输、高质量语音通话等方面具有较强的优势，被广泛应用于全球范围内的移动通信行业。
由于3GPP-LTE移动通信系统具有高度复杂、多变化的特点，因此对其进行系统级仿真研究不仅可以有效探究受干扰、多路径、信道衰落等因素影响下移动通信系统的性能表现，还可以为其后续的网络规划与优化提供有力支持。
二、研究目的本研究的主要目的是基于3GPP-LTE移动通信系统进行系统级仿真，探究直到4G通信标准中消息传输、控制信令处理、连接管理、传输卸载等关键技术的优化效果，进而为改进3GPP-LTE移动通信系统的性能，提高网络质量建立较为完善的研究框架。
具体而言，研究将从仿真原理、仿真流程设计、仿真工具选用、仿真结果分析等方面，开展针对3GPP-LTE移动通信系统的整体性能测试，判断其在不同应用场景下的网络性能情况，并对其质量进行评估与优化。
三、研究内容1.根据3GPP-LTE移动通信系统的特点，深入分析其主要技术架构和应用场景。
2.依据仿真原理和仿真流程设计，建立针对3GPP-LTE移动通信系统的系统级仿真模型，并选择合适的仿真工具进行仿真并进行仿真参数设置。
3.分析仿真结果，以数据和图表形式对系统的性能参数进行验证，包括网络吞吐量、平均延迟、峰值速率、连接成功率等。
4.总结分析仿真结果，对3GPP-LTE移动通信系统的性能表现进行评估与优化，并提出相应的优化建议和措施。
四、研究方法本研究将采用数值仿真和实验研究相结合的方法，通过在合适的仿真软件平台中对3GPP-LTE移动通信系统进行相关操作，同时考虑信道建立、带宽分配、信噪比等多个因素影响，模拟出具体的通信场景，并运用相关统计处理技术，对仿真结果进行有效分析和优化。
五、研究意义本研究通过对3GPP-LTE移动通信系统的系统级仿真研究，可以较为全面地了解该系统的性能表现，理解其关键技术和应用场景，从而为其后续优化与升级提供有力支持，并为其在商业化应用中发挥更大的价值奠定基础。
一种改进的3GPP-LTE系统MIMO检测算法研究
盟把 Ｌ Ｅ ｄ ａ ｃｄ正式称为 ４ ｌ Ｔ Ａ ｖｎｅ Ｇ３ Ｊ 。
Ｍ Ｉ Ｏ（ ｕ ｔ ｐ ｅ ｎｐ ｔ Ｍ Ｍ ｌｉ ｌ —Ｉ ｕ Ｍｕｌｉ ｅ ｔｐｌ Ｏｕ —ｐ ｔ ｔ ｕ）
系 统 是 一 项 运 用 于 ８ ２ １ｎ的 核 心 技 术 。８ ２ １ ｎ ０ ．１ ０ ． ｌ
根据 图 １ 示 的 Ｌ Ｅ ＭＩ 所 Ｔ ＭＯ— Ｆ Ｍ 系统 的最优 ＯＤ
摘 要
本文对３ Ｐ — ＴＥ Ｇ Ｐ Ｌ 项目￣ＭＩ ＭＯ技术进行了分析和探讨 ，针对 目前的检测算法进行 了研究和 比较 ，提 出一种
易于实用的改进复数列表球形译码检测算法ＩＬ Ｄ Ｃ Ｓ ，并对该算法的性能进行了 分析。
关键 词 ３ Ｐ ；长期演进 ；多输入多输出；改进复数列表球形译码 ＧＰ Ｔ ９ ９５ Ｎ ２． 文 献标 识码 Ａ 文章 编号 １０— ５９ （０２ ５ ０８— ５ ０ ８ ５９ ２ １）０— ０４ ０
同时支援 Ｆ Ｄ （ Ｄ 频分双工 ）和 Ｔ Ｄ （ Ｄ 时分双工 ） Ｔ 。Ｌ Ｅ 是 Ｇ Ｍ超越 ３ Ｓ Ｇ与 ＨＳ Ｐ 阶段迈 向 ４ ＤＡ Ｇ的进 阶版 本。 Ｌ Ｅ也被 俗称 为 ３９ Ｔ ．Ｇ。２ １ ０ ０年 ｌ ６日国际 电信联 ２月
Ｐ ｏ ｃ） 是 领 先 的 ３ ｒｊ ｔ ｅ Ｇ技 术 规 范 机 构 ，它 是 由欧 洲
中图分类 号
１ 前言
３ ＧＰＰ （ Ｔｈｅ ｒ Ｇｅ ｅ ｆ ｉ ｎ ３ ｄ ｎ ｒ ｔ ０ Ｐａ ｔ ｒ ｈｉ ｌ ｒ ｎｅ ｓ ｐ
准，它使用 “ 正交频分复用 ”（ Ｆ Ｍ）的射频接 收技 ＯＤ
术， 以及 ２ ２和 ４ ４ＭＩ 的分 集 天 线技 术 规格 。 × × ＭＯ
基于3GPP SCM的MIMO信道建模和信道参数估计的开题报告
基于3GPP SCM的MIMO信道建模和信道参数估计的开题报告一、选题背景近年来，移动通信技术的快速发展使得5G的商用已经越来越近了，而作为5G无线通信的一个重要技术，MIMO（Multiple Input Multiple Output）技术也成为了研究的热点之一。
在MIMO系统中，多个天线同时发射或接收信号，从而实现了空间多路复用或空间分集。
与传统的单天线通信系统相比，MIMO系统可以提高信道容量、减小误码率、提高系统稳定性等多个方面的性能。
但是，实现MIMO技术也并不是一件容易的事情。
MIMO系统中的信道参数对于性能影响较大，因此建立准确的信道模型和估计MIMO信道参数是MIMO系统的关键技术之一。
目前，基于3GPP标准的SCM （Spatial Channel Model）已经成为了MIMO信道模型的重要参考模型，但是，如何进行MIMO信道参数估计还需要进一步的研究。
因此，本文将继续深入探究基于3GPP SCM的MIMO信道建模和信道参数估计的问题，为进一步优化MIMO系统性能提供理论基础。
二、研究目的本研究的主要目的是探究基于3GPP SCM的MIMO信道建模和信道参数估计的问题，并基于这些研究结果对MIMO系统的性能进行进一步优化，以提高MIMO系统的通信性能和稳定性。
三、研究内容1. 3GPP SCM MIMO信道模型的建立及分析本部分将针对3GPP SCM模型进行研究，利用Matlab等工具建立并模拟MIMO信道模型，并对模型特点进行深入分析。
2. MIMO信道参数估计算法的探究和优化本部分将研究并探究最小二乘法、MMSE算法、LMS算法等MIMO 信道参数估计算法，并选取性能较优的算法进行优化，以提高MIMO系统的通信性能和稳定性。
3. 算法实现及仿真本部分将对研究中得出的算法进行实现，并进行仿真实验，以验证算法的可行性和有效性。
四、研究意义1. 对MIMO系统性能的提高具有重要的理论和实践意义。
一种基于MIMO—OFDM系统的新型Suzuki信道模型及仿真分析
过 程 的乘 积 就 构成 了Ｓ ｚｋ过 程 。如果 考 虑 视 距 ｕｕ ｉ Ｓ ｚｋ扩展 Ⅱ型 、 ｆ为广 ３ Ｓ ｚｋｘ ｆ ｕｕ ｉ ｔ ） Ｌ ｕｕ ｉＬ ＇ ￣。 Ｘ 传播 的影 响 ． 把瑞 利过程 改为 莱 斯过 程 ． 样 莱 则 这 斯过 程 与对数 正态 过程 的乘 积就 构成 了一个 扩 展
０ ３６ １６ ．２ ７ Ｉ ． ７ ５
０ Ｉｍ ＂ ３
４ ５
１ ２ ７
【 Ｄ Ｇ ｓｅｔＭ ｈ ｆ Ｄ Ｓ ｉ， ｔ １Ｆｏ ｅ ｒ ｒｃ １ ｅ ｒ ］ ｂ ， Ｓ ａ， ｈｕ ｅ ａ ｒｍ ｔ ｏｙｔ ｐａ— ｔ ． ｈ ｏ
ｉ ｅ ｎ ｏ ｅ ｖｅ ｏ Ｍ ｒｃ ：ａ ｖ ｒ ｉｗ ｆＭ Ｉ Ｏ ｐａ ｅ—ｉ ｅ ｃ ｄ ｄ ｗｉｅｅｓｓｓ ｓ ｃ —ｔ ｏ ｅ ｒｌｓ ｙ— ｍ
、 ｎ
蘩誓过毪
果 体现 了无线 电子 波在严 重遮 蔽 区域 的近 似真 实 的传播 特性 。
图２新型Ｓ ｚｋ过程信道模型仿真数据 ｕｕ ｉ
４ 结 束 语 、 本 文 给 出 了 ＭＩ ＭＯ— Ｆ Ｍ 系 统 中 频 率 非 选 Ｏ Ｄ
择 性信 道 。 Ｓ ｚｋ 信 道模 型的构 建 及仿 真 。通 即 ｕｕ ｉ
径， 这些 路 径 主要 有视 线 （ Ｏ ） 播 、 射 、 射 、 可 能 没有 阴 影 效 应 ．ｕｕ ｉ 程 不再 适 合 这 些 环 Ｌ Ｓ传 反 衍 Ｓ ｚｋ过 折射 、 散射 和被 物体 吸收 。 于信 道 的多径传 播 时 境 了。为 此 文献 『］ 出 了扩展Ｓ ｚｋ Ｉ 和 扩展 基 ６提 ｕｕ ｉ 型 延 扩展 把信道 分 为频率 平坦 （ 率 非选 择性 ） 落 Ｓ ｚ ｋ 型 。 频 衰 ｕ ｕ ｉＩ ｌ 信道 和频 率选 择性 衰落 信道 ．基 于 系统 中存 在 移 纵 观频 率非 选择 性信 道建模 可 以发 现 ：首先 动性 导致 的多普 勒频移 扩展 把信 道分 为 慢 衰落 信 对 莱斯 过程 、 数正 态 过程进 行统计 维 度 、 对 函数 自 道 与快 衰落信 道【 ５ Ｊ 由度等 的延 伸扩 展 ．接着 对得 到 的延 伸 扩展模 型 １ Ｓｕ ｕ ｉ 道 模 型 构 建 分 析 、 ｚ ｋ信 进 行综 合 便 得 到新 的Ｓ ｚｋ仿真 信道 模 型 如下 ｕｕｉ
移动通信信道建模与仿真研究的开题报告
移动通信信道建模与仿真研究的开题报告1. 研究背景和意义移动通信技术已经成为当今社会生活中不可或缺的一部分。
在移动通信系统中，无线信道作为信息传输的媒介，对通信质量和性能起着极为重要的作用。
因此，对移动通信信道的建模和仿真变得非常重要。
本课题旨在研究移动通信信道建模和仿真的方法，以改进移动通信系统的性能和质量。
2. 研究目的和内容本课题的研究目的主要是：(1) 研究移动通信信道的数学模型及其特性。
(2) 建立移动通信信道的仿真模型，以模拟移动通信信道传输特性，并对其进行性能评估。
(3) 分析不同调制方式和编码方案对移动通信信道性能的影响，并提出优化方案。
本课题的研究内容包括：(1) 对移动通信信道进行分类和描述，研究各种信道特性，如衰落、时延等。
(2) 建立移动通信信道的数学模型，并进行仿真模拟，以得到相应的信道参数。
(3) 利用仿真模拟结果，对移动通信系统进行性能评估，并提出优化建议，以提高系统的传输质量和性能。
3. 研究方法和步骤本课题的研究方法主要包括：(1) 理论分析：通过文献调研和理论分析，研究各种移动通信信道的特性和建模方法。
(2) 数学建模：根据理论分析，建立移动通信信道的数学模型，并利用Matlab等仿真软件进行仿真模拟。
(3) 性能评估：利用仿真模拟结果，对移动通信系统进行性能评估，并提出优化建议。
本课题的研究步骤具体如下：(1) 文献调研：对移动通信信道的分类、建模和性能评估等方面的研究文献进行调查和综述。
(2) 理论分析：根据文献调研，研究各种移动通信信道的特性和建模方法。
(3) 数学建模：根据理论分析，建立移动通信信道的数学模型，利用Matlab等仿真软件进行仿真模拟。
(4) 性能评估：利用仿真模拟结果，对移动通信系统进行性能评估，并提出优化建议。
4. 预期结果和意义本课题的预期结果包括：(1) 建立移动通信信道的数学模型，对其进行仿真模拟，得到其传输特性参数。
(2) 分析不同调制方式和编码方案对移动通信信道性能的影响，并提出相应的性能优化建议。
本科毕业设计---移动通信中mimo信道的仿真研究
浙江师范大学本科毕业设计(论文)正文目录摘要 (1)关键词 (1)英文摘要 (1)英文关键词 (1)1绪论 (2)1.1无线MIMO系统概述 (2)1.2MIMO通信系统仿真的发展现状和研究背景 (2)1.2.1 无线MIMO系统的发展现状 (2)1.2.2 无线MIMO系统的研究趋势 (3)1.3本文的主要工作及内容安排 (3)2无线MIMO通信系统理论基础 (4)2.1 MIMO技术基本原理 (4)2.2无线信道 (5)2.3 MIMO通信系统模型 (6)3 无线信道统计模型 (9)3.1 瑞利(Rayleigh)衰落模型 (9)3.2 莱斯(Rician)衰落模型 (10)3.3 Nakagami衰落模型 (10)4 互相关Nakagami衰落信道的产生方法 (11)4.1 Brute force法 (12)4.2 Sims仿真法 (12)4.3 分解合成法 (12)4.3.1 相关Nakagami信道产生步骤 (13)4.3.2 通过输入Nakagami协方差求高斯矩阵协方差 (13)4.3.3 产生Nakagami矩阵 (17)5 仿真以及结果分析 (19)5.1 Brute force法仿真以及结果分析 (19)5.2 Sims仿真法仿真以及结果分析 (20)5.3 分解合成法仿真以及结果分析 (21)6 总结 (23)参考文献 (24)移动通信中MIMO信道的仿真研究数理与信息学院通信工程何匡熙(10900121)指导老师：张筱燕（讲师）摘要：随着3G(The Third Generation,3G)的广泛使用，信息通信技术发展变化日新月异，为满足日益增长的通信需求，便在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，也就是应用MIMO(Multiple Input Multiple Output,MIMO)技术。
MIMO系统能够大大提高频谱利用率和系统的容量，在有限的无线频带下传输更高速率的数据信息，更是新一代移动通信的核心技术。
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Magnitude(dB)
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图 1 MIMO 系统示意图
基站发射天线阵列上的信号为 s(t) = [s1(t), s2 (t),…, sM (t)]T ，其中 sm (t) 表示基站第 m 个天线上的信号；移动台接收天线阵列上的信号表示为 y(t) = [ y1(t), y2 (t),…, yN (t)]T ，其中 yn (t) 表示移动台第 n 个天线上的信号，则 y(t) 与 s(t) 之间的关系可表示为
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理论上，MIMO 信道可以看做是并行的空间子信道，信道容量随着发送和接收天线的 数目增多而线性增大。而实际上，MIMO 系统的多个子信道之间具有不同程度的相关性， 导致信道容量下降。因此，针对不同传播环境进行的 MIMO 信道模型的研究与仿真，对设 计高性能的 MIMO 通信系统具有重要意义。本文主要研究了 3GPP LTE 的 MIMO 信道模型， 并使用 Matlab 软件对其进行了建模仿真。
0 引言
目前，MIMO 技术是无线通信的研究热点之一。它通过在发送端和接收端配置多副天 线来获得空间分集增益，从而在不增加系统带宽和总发射功率的情况下，大大提高了频谱利 用率和信道容量。
3GPP LTE 系统也采用了 MIMO 技术，将下行天线扩展到 4×4，上行天线扩展到 2×2。 LTE 系统在 20MHz 的带宽下，支持的下行峰值速率为 100Mbps，频谱效率提高到 5bps/Hz， 上行峰值速率为 50Mbps，频谱效率提高到 2.5bps/Hz[1]。
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y(t) = H (t)s(t) + n(t) 式中， n(t) 为高斯白噪声， H (t) 是连接基站和移动台的 MIMO 信道系数矩阵[4]。
1.2 随机 MIMO 信道模型
随机信道模型直接对信道参数进行建模，仿真信道的三种小尺度衰落效应：时延扩展、 多普勒扩展和角度扩展。连接基站和移动台的 SISO 信道系数矩阵可以表示为
[ ] [ ] 和 Rrx 在 3GPP 标准中已经给出了详细计算过程[2]，并记 RMIMO = Rtx ⊗ Rrx 。 Hiid 的产生
可以参考著名的 Jakes 模型[6]。
2 3GPP LTE MIMO 信道的仿真
3GPP 标准给出了信道的详细参数。信道场景类型分为 EPA、EVA、ETU、HST 四种， 每种场景都有对应的多径时延、功率和多普勒频率。天线配置有 1×2、2×2、4×2、4×4 等方式，天线之间的相关性有高、中、低三种[2]。
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图 5 信道时域衰落特性曲线
图 6 是信道包络的 PDF 曲线，图 7 是信道包络的 CDF 曲线。红线是用理论值画出来的 曲线，蓝线表示仿真得到的曲线。
本文使用 Matlab 软件建立了一个 3GPP LTE MIMO 信道仿真平台。首先，选择不同的 传播场景、天线配置，然后计算 RMIMO ，再计算抽头矩阵 Al ，最后得到 MIMO 信道传输矩 阵 H。该仿真平台具体的流程如图 4 所示：
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选择传播环境 (EPA、EVA、
L
∑ H (t) = Alδ (t −τ l ) ，其中 L 是可分辨径的数目，τ l 是第 l 条径的相对时延， Al 表示 l =1
基站天线与移动台天线之间的复传输系数[5]。 上式描述的是一个 SISO 信道的多抽头时延线(TDL)模型，如图 2 所示：
s(t)
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τ2
τL
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A2
AL
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图 6 信道系数的包络 PDF 曲线
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tap4 1
tap5 1
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由此可见，建立上述 MIMO 信道模型的关键就是确定信道抽头矩阵 Al 。
1.3 3GPP LTE MIMO 信道模型
LTE MIMO 信道模型是基于相关矩阵的[2]。信道抽头矩阵 Al 采用 Kronecker 乘积模型计 算得到。IEEE 标准中给出了信道抽头矩阵 Al 的计算方法[3]，以 4×4 天线配置为例：
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基于 3GPP LTE 的 MIMO 信道模型研究与仿真
祁万军*
（武汉理工大学信息工程学院，武汉 430070） 摘要：对基于 3GPP LTE 的 MIMO 信道模型进行了深入研究，提出了一种空时 MIMO 信道建模 方法，并基于 Matlab 软件搭建了 3GPP LTE MIMO 无线信道模型的仿真平台。这一仿真模型 考虑了时延扩展、多普勒扩展及不同空间相关性等信道参数，能够完整地描述 3GPP LTE 的 MIMO 信道的空间、时间以及频率特性，具有运算复杂度低、产生简便等优点，从而为 3GPP LTE 的 MIMO 无线链路性能仿真、系统容量分析以及实现算法性能评估提供了有力工具。 关键词：LTE 系统；MIMO 信道模型；相关矩阵；时延扩展；多普勒扩展
中图分类号：TN929.5
Study and Simulation Implementation of 3GPP LTE MIMO Channel Model
Qi Wanjun
(School of Information Engineering, Wuhan University of Technology,WuHan 430070) Abstract: The 3GPP LTE MIMO channel model was discussed and its implementation scheme was proposed, based on which a simulation platform was established for 3GPP LTE MIMO channel. The scheme involves the channel delay spread, Doppler spread, and different spatial correlation, etc, and it can simulate the properties of 3GPP LTE MIMO channel in space domain, time domain, and frequency domain, which is useful for the analysis and simulation of 3GPP LTE MIMO systems. Keywords:LTE system;MIMO channel model;correlation matrix;delay spread;Doppler spread