面向Femtocell通信的室內(nèi)短距離無(wú)線信道傳播特性研究.pdf

1、Femtocell作為未來(lái)第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)之一，可以有效解決室內(nèi)信號(hào)覆蓋的問(wèn)題。由于Femtocell的小區(qū)半徑小、形狀不規(guī)則，傳播環(huán)境極為復(fù)雜，因此急需對(duì)面向Femtocell通信的室內(nèi)無(wú)線信道傳播特性展開(kāi)深入研究。本學(xué)位論文在辦公室、會(huì)議室、走廊、樓梯等典型室內(nèi)場(chǎng)景中，展開(kāi)傳播特性測(cè)量，在積累大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對(duì)室內(nèi)無(wú)線信道的路徑損耗、多徑效應(yīng)、穿墻損耗等傳播特性參數(shù)進(jìn)行了建模分析。
　　首先，針對(duì)辦公室、會(huì)議室

2、、走廊、樓梯場(chǎng)景，在2.6GHz頻段上提出了一個(gè)天線高度相關(guān)的新型路徑損耗模型。為了模擬用戶天線高度變化對(duì)路徑損耗的影響，模型中引入了一個(gè)新的高度損耗因子HAF。針對(duì)樓梯場(chǎng)景，為了描述收發(fā)天線跨多層樓梯時(shí)對(duì)路徑損耗的影響，模型中引入了一個(gè)跨層損耗因子FAF。通過(guò)最小二乘算法，分別擬合出路徑損耗指數(shù)n，高度損耗因子HAF以及跨層損耗因子FAF。結(jié)果表明，HAF可以表達(dá)成接收天線高度的對(duì)數(shù)的二次函數(shù)。此外，還研究了天線高度的變化對(duì)陰影效應(yīng)的

3、影響，得出陰影效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)差與天線高度之間呈e指數(shù)規(guī)律變化的關(guān)系。通過(guò)積累結(jié)構(gòu)類(lèi)似、不同場(chǎng)景中的大量測(cè)量數(shù)據(jù)，證明提出的路徑損耗模型是準(zhǔn)確且有效的。
　　接著，研究辦公室、會(huì)議室、走廊、樓梯場(chǎng)景中的多徑效應(yīng)，提出了一個(gè)抽頭延遲線（Tapped Delay Line，TDL）模型。結(jié)果表明，所有環(huán)境中，模型抽頭的幅度都近似服從Nakagami分布，每個(gè)抽頭的m參數(shù)都大于1。其中，走廊、樓梯中，不僅m參數(shù)明顯大于辦公室、會(huì)議室的，而且抽頭

4、個(gè)數(shù)明顯多于辦公室、會(huì)議室中情況，說(shuō)明狹長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的室內(nèi)走廊、樓梯比相對(duì)開(kāi)闊的辦公室、會(huì)議室環(huán)境存在更顯著的波導(dǎo)效應(yīng)。此外，通過(guò)充分的實(shí)驗(yàn)測(cè)量和建模還發(fā)現(xiàn)，上述抽頭模型的m參數(shù)與抽頭時(shí)延近似呈線關(guān)系。
　　然后，研究了3-6GHz頻段的室內(nèi)穿墻損耗特性，提出了一個(gè)新型的頻率-極化相關(guān)的穿墻損耗模型。為了更精確地描述天線極化方式對(duì)穿墻損耗的影響，模型中引入了極化增益因子。通過(guò)最小均方誤差算法對(duì)大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，發(fā)現(xiàn)穿墻損耗指數(shù)與頻率

5、呈近似線性關(guān)系，隨頻率增加而增加；進(jìn)一步地，分析了V-V、V-H、H-H三種極化配置方式下的模型結(jié)果，揭示了極化增益因子與頻率之間呈近似線性關(guān)系、且隨頻率增加而減小；其中，V-V極化配置方式下的穿墻損耗最大，而采用H-H極化配置方式下的穿墻損耗最小。
　　最后，基于信道矩陣奇異值分解的思想，提出了一種新型的隨機(jī)多輸入多輸出的（MIMO，multiple-input multiple-output）信道傳輸矩陣模型。在提出模型的架構(gòu)

6、下，每一個(gè)右奇異值向量可以建模為一個(gè)隨機(jī)標(biāo)量和一個(gè)非隨機(jī)向量的乘積，左奇異值向量亦然。其中的非隨機(jī)向量分別定義為發(fā)送端和接收端的本征模，可以很容易地從測(cè)試數(shù)據(jù)中提取。同樣地，信道矩陣的奇異值也可以從測(cè)試矩陣中提取。這種建模方法解釋了模型參數(shù)的物理含義，有助于更直觀地刻畫(huà)MIMO信道的特性。在辦公室、會(huì)議室、走廊、樓梯場(chǎng)景中進(jìn)行了大量的MIMO信道測(cè)試，并在此基礎(chǔ)上分析了實(shí)測(cè)的信道容量值。結(jié)果表明，提出的模型比兩種常用的理論信道模型更符合