摘要:多输入多输出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)技术是无线通信领域的关键技术之一.它利用在空间中分布的多根天线将时间域和空间域结合起来进行信号处理，可以在不额外增加系统带宽和发射功率的前提下成倍地提高容量.当发送端分别已知和未知信道状态信息(Channel State Information，CSI)时，MIMO信道的容量是不同的.本论文研究单用户MIMO系统随机信道在这两种情况下的容量.主要工作如下：

首先，回顾了多天线无线通信的发展史，介绍了MIMO系统的主要技术和研究现状、研究进展.第二，考虑发送端已知和未知CSI这两种情况，从理论上分析单用户MIMO系统随机信道的容量.当发送端已知CSI时，采用注水功率分配；当发送端未知CSI时，采用等功率分配.最后，通过MATLAB仿真验证理论分析.仿真结果表明，信道容量随着信噪比的增加和收发天线数的增加而增大.当信噪比小时，利用CSI的注水算法获得的信道容量优于未知CSI的平均功率分配算法；当信噪比增大到一定程度后，平均分配所获得的信道容量收敛到注水算法的信道容量.

关键词：MIMO技术；容量；注水原理；等功率分配

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摘要

ABSTRACT

第1章 绪论-1

1.1 多天线无线通信发展史-1

1.2 MIMO系统中的主要技术-1

1.3 MIMO的研究现状-2

1.4 MIMO系统的研究进展-3

1.5 本论文主要内容-3

第2章 单用户MIMO系统随机信道的容量-5

2.1 MIMO系统模型-5

2.2 MIMO信道容量-6

2.2.1 平均功率分配的MIMO信道容量-6

2.2.2 注水算法的MIMO信道容量-7

第3章 单用户MIMO系统随机信道容量的仿真实现-13

3.1 MIMO信道容量仿真平台构架-13

3.2 仿真的实现-13

3.3 仿真结果-14

3.3.1 发送端已知CSI时信道的容量-14

3.3.2 发送端未知CSI信道的容量-17

3.3.3发送端已知CSI和未知CSI时信道的容量比较-20

3.4 仿真结果分析-24

参考文献-27

致  谢-29

附录：MATLAB程序-31