移動到移動(M2M)衰落信道建模及統(tǒng)計特性分析研究.pdf

1、移動到移動（M2M）通信系統(tǒng)是一種不基于固定式基站的移動通信系統(tǒng)，為兩個或多個移動用戶提供直接的端到端無線通信，即在M2M通信系統(tǒng)中，移動終端彼此直接互連，相互交換無線數(shù)據(jù)業(yè)務而無需基站轉發(fā)。M2M通信系統(tǒng)具有廣泛的應用前景，典型的如ad-hoc網絡和目前較為熱門的協(xié)作分集網絡，以及未來的移動寬帶網狀網和應用于智能交通的車輛間通信系統(tǒng)。 我們知道，對于設計一個新的網絡架構的無線通信系統(tǒng)首要任務之一就是要弄清楚無線通信鏈路的信道特

2、性。只有有了可靠的無線信道信息才能有效、及時、和實用地設計并測試該通信系統(tǒng)。信道的認知要求理解各種損耗，如多徑衰落、時變衰落、頻率選擇性衰落等。利用這些信息，通信系統(tǒng)才能設計得具有理想或接近理想的性能。M2M通信信道不同于經典的蜂窩網絡信道，目前已有的許多信道模型不能運用于M2M通信系統(tǒng)，也沒有已知的信道模型可以直接用來描述M2M信道的衰落和空-時-頻域行為。同時，多輸入多輸出（MIMO）技術作為提高信道容量和增強信道可靠性的一種重要技

3、術手段，將廣泛應用于未來的M2M通信系統(tǒng)。因此，在研究M2M通信系統(tǒng)衰落信道的同時，必須建立MIMO信道模型，充分研究信道的空間特性。 為此，本文以M2M衰落信道特性研究為主題，結合理論研究和計算機仿真等手段，在M2M信道建模和統(tǒng)計特性分析方面展開研究，致力于建立新的M2M通信信道模型及反映真實街道傳播環(huán)境的信道模型。尤其是結合MIMO技術，研究空-時-頻域中的M2M衰落信道統(tǒng)計特性。論文的主要研究工作和創(chuàng)新點如下： （

4、1）基于確定性仿真模型建模方法，分析了精確多普勒擴展（MEDS）和Lp-norm算法的確定性模型參數(shù)算法，研究了這兩種算法所建立仿真模型與隨機模型的逼近精確度，分析了仿真模型諧波數(shù)量對相關特性的影響，并針對M2M衰落信道確定性模型參數(shù)對兩種算法進行了改進，為M2M信道確定性仿真模型的建立提供了理論基礎。 （2）采用基于幾何散射模型的信道建模方法，提出了殘缺雙環(huán)幾何散射分布模型，給出了宏蜂窩MIMO M2M頻率非選擇性衰落信道參考

5、模型，研究了該模型的時域自相關特性以及空域互相關特性，并給出了功率譜密度的閉合形式。為宏蜂窩MIMO M2M頻率非選擇性衰落信道仿真模型的建立奠定了基礎。 （3）在宏蜂窩MIMO M2M頻率非選擇性衰落信道參考模型的基礎上，針對參考模型的隨機性導致模型統(tǒng)計結果的不確定的缺點，提出了確定性仿真模型。同時采用了MEDS和Lp-norm算法對模型參數(shù)進行確定性計算，分別給出了時域自相關閉合表達式、空間相關表達式以及空-時聯(lián)合相關函數(shù)閉

6、合形式。并分析了2×2天線陣列發(fā)射和接收天線振子之間的相關性以及普遍采用的4×4天線陣列、6×6天線陣列的平均信道容量。研究結果證明了該仿真模型的有效性和可靠性，為分析M2M衰落信道特性和設計M2M通信系統(tǒng)提供了理論依據(jù)。 （4）建立基于室外街道散射環(huán)境的MIMO車輛對車輛（V2V）信道模型。提出了街道交叉路口傳播環(huán)境的散射模型，簡稱T-模型。并建立了發(fā)射角（AoD）和到達角（AoA）之間的準確關系，該關系的確立對角度擴展的研究