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2 MIMO无线信道的特点
对MIMO信道进行建模离不开对无线信道特性的分析，只有在充分理解了无线信道的各种特性之后，才能更进一步，找到用于描述MIMO信道的合适的数学模型。与传统的单入单出(SISO,Single-Input Single-Output)信道所不同的是，对于MIMO信道，信道信息从原来的二维(时间、频率)扩充到了包含时间、频率和空间的三维信息。因此，为准确地描述MIMO信道的统计特性，必须引入空间维度。在了解传统无线信道的多径、时延扩展、多普勒扩展等统计变量的同时，还必须了解信道的空间特性，比如到达角(AOA,Angle ofArrival)、离开角(AOD,Angle of Departure)、角度扩展(AS,Azimuth Spread)和角度功率谱(PAS,Power Azimuth Spectrum)等。本章首先介绍无线信道的特性，再对无线信道的各种特性和分类做一个总结，最后介绍MIMO无线信道的参数特点，为下一部分对MIMO信道的建模作基础。
2.1信号传播方式
在无线传播环境下进行通信，信号可能要经过许多的障碍物，如大楼、街道、树木以及移动的汽车等。信号的传播途径大致可分为四种：
（1）直线传播 在较开阔的地区，如郊区或农村。然而在城市环境中，直线传播很少见。
（2）反射 信号往往经过大的建筑物、平坦的地面和高山反射。反射是信号传播的一种重要途径。
（3）折射 信号经过障碍物的边界时，经折射绕过障碍物而到达目的地，信号经折射后衰减很大。因此，在无线信道模型中，一般忽略这种传播途径。 （4）散射 当信号遇到一个或多个较小的障碍物时，出现散射现象，即信号分成了许多个随机方向的信号。散射在城市通信中为最重要的一种传播方式。信号经散射后很难预测，因此理论上的建模往往建立在统计分析的基础上。
在实际环境中，信号利用障碍物的反射、散射或直线传播等，经多条路经到达接收端，即多径传播，从而形成了多径信道。
2.2信道衰落
无线信道的传播模型可分为大尺度传播模型和小尺度传播模型两种。大尺度模型主要用于描述发射机与接收机之间长距离几百或几千米上的信号强度变化。但这两种模型并不是相互独立的，在同一个无线信道中，即存在大尺度衰落，也
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存在小尺度衰落。一般而言，大尺度表征了接收信号在一定时间内的均值随传播距离的环境变化而呈现的缓慢变化，小尺度衰落表征接收信号短时间内的快速波动。因此实际的无线信道衰落因子可表示为：
?(t)??(t)?(t) （2.1）
式中，?(t)表示衰落因子；?(t)表示小尺度衰落；?(t)表示大尺度衰落。 2.2.1大尺度衰落特性
大尺度衰落是用于描述发射机与接收机之间长距离几百或几千米上的信号强度变化。实际上，大尺度衰落?(t)不仅与时间有关，还与距离和载波频率有关。为了表达方便，上式中省略了距离因子d和载频fc。基于理论和测试的传播模型指出，无论室内还是室外信道，平均接收信号功率随距离的对数而衰减。
?(t,d)?(
dn)d0 (2.2)
或
?(t,d)[dB]??(t,d0)[dB]?10nlog(
d)d0 (2.3)
式中，n为路径损耗指数，表明路径损耗随距离增长的速率；d0是近地参考距离，由测试决定；d为发射机和接收机距离。在自由空间传播时，n为2，当有障碍物时，n变大。
但此式没有考虑