基于功率谱傅里叶系数的三维MIMO信道广义空间相关模型
信息论
2016-04-21 v1 math.IT
摘要
先前的研究已证实衰落相关对二维(2D)多输入多输出(MIMO)系统互信息(MI)的不利影响。最近，趋势是通过利用仰角上的信道自由度来提升系统性能，这需要在存在空间相关的情况下推导和表征三维(3D)信道。本文推导了三维MIMO信道空间相关函数(SCF)的精确闭式表达式。这种新颖的SCF是针对具有非各向同性天线方向图的均匀线性天线阵列开发的。所提方法借助平面波的球谐展开(SHE)以及勒让德多项式和关联勒让德多项式的三角展开。所得表达式通过功率方位谱和仰角谱的傅里叶级数(FS)系数依赖于底层的任意角度分布和天线方向图。所提方法的新颖之处在于SCF对任意三维传播环境均有效。所开发的SCF确定了形成Kronecker信道模型的发射端和接收端协方差矩阵。为了量化相关对系统性能的影响，在单用户和多用户情况下利用了Kronecker模型的互信息的信息论确定性等价。数值结果验证了所提解析表达式，并阐明了系统性能对方位角和仰角角度扩展以及天线方向图的依赖关系。提供了关于互信息作为下倾角函数的行为的一些有用见解。所推导的模型将有助于未来评估相关三维MIMO信道的性能。
引用
@article{arxiv.1504.05455,
title = {A Generalized Spatial Correlation Model for 3D MIMO Channels based on the Fourier Coefficients of Power Spectrums},
author = {Qurrat-Ul-Ain Nadeem and Abla Kammoun and Merouane Debbah and Mohamed-Slim Alouini},
journal= {arXiv preprint arXiv:1504.05455},
year = {2016}
}
备注
Accepted in IEEE Transactions on signal processing