車載無線自組網(wǎng)中MIMO技術(shù)的應用與信道建模.pdf

1、車載無線自組網(wǎng)(VANET)是一種新型的用于城市道路上的無線自組織網(wǎng)絡。它設計的初衷是為了能夠預判,防止道路重大交通意外的發(fā)生。它以各個車輛作為網(wǎng)絡的通信節(jié)點,并通過基于移動通信基礎的短距離無線通信技術(shù),使得車輛之間能夠迅速有效的交換各自的車輛信息,從而能夠讓駕駛員在發(fā)生交通意外之前提前得知狀況的發(fā)生,并從而規(guī)避意外或者減少意外帶來的損失。目前車載無線自組網(wǎng)已經(jīng)得到世界各國以及世界知名汽車廠商的重視。本文以VANET研究中最為基礎的信道

2、建模作為研究方向。通過將MIMO技術(shù)作為信道建模的技術(shù)背景,將重點放在最容易發(fā)生交通意外的T字路口的VANET信道建模上。
　　第一,本文運用有限諧波函數(shù)疊加法(SOC)法作為模型建立的主要算法完成了模型的建立。SOC法是一種以等距頻率和隨機相位的有限加權(quán)諧波函數(shù)的疊加來模擬高斯隨機過程的方法。在建立T字路口信道模型時,首先將模型根據(jù)實際情況和計算難度進行了合理化簡化,在計算信號分矢量時,去除了對信號影響不大的多次散射分量,而只考

3、慮一次散射分量和二次散射分量。由于T字路口由兩條道路組成,為了便于討論,在討論模型時所用的MIMO陣列為2*2陣列,在便于討論的同時不失一般性。并且假設每條道路的散射體分布均勻且散射體數(shù)目為無窮多個,從而最終的接受到的信號是由單獨經(jīng)過兩條道路之一的兩種一次散射分量以及在兩條道路均進行過散射的二次散射分量三部分組成,通過運用SOC法,將三個散射分量部分分別表示出來,從而建立了參考模型。但是由于在實際應用中,散射體數(shù)目不能為無窮多個,故而又

4、在參考模型的基礎上建立了隨機模型和確定仿真模型。從而完成了整個模型的建立。
　　第二,對于在模型建立中所需要的參數(shù)計算方法進行了討論和選擇。在比較了均方誤差法,廣義等面積法,黎曼和法等參數(shù)計算方法后,通過分析各方法的時域及頻域特性,最終選擇了更適用于VANET所處的市內(nèi)環(huán)境的黎曼和法(RSM)作為參數(shù)的計算方法。
　　第三,討論了城市交通中由于建筑物,車輛,樹木等障礙物所帶來的路徑損耗。并且探討了路徑損耗及其子類陰影損耗的產(chǎn)

5、生原理和影響其大小的因素。在比較討論了目前主流的lonely-rice模型,Durkin模型Okamura模型,Hata模型等損耗模型后?？紤]到VANET所處的城區(qū)交通環(huán)境因素,最終選擇了COST231-Hata模型作為相對應的路徑損耗模型。
　　第四,完成了路徑損耗仿真。通過對不同頻率信號的路徑損耗仿真分析,得出在允許范圍內(nèi),信號頻率越小,天線高度越高,路徑損耗越小的結(jié)論。由于VANET中天線高度存在限制范圍,因而提出了通過增加

6、路邊通信節(jié)點的減小路徑損耗措施。一方面減少通信間距,并減少信道中途徑的障礙物,另一個方面增加了信號天線高度,達到減少路徑損耗的效果。
　　第五,完成了確定信道模型仿真。在考慮到計算量和實際效果使用兩方面因素后,在初始設定值時將散射體數(shù)目M,N設為25。通過對信道模型的空間互相關(guān)函數(shù),發(fā)端空時互相關(guān)函數(shù),收端空時互相關(guān)函數(shù),時間自相關(guān)函數(shù)等信道統(tǒng)計特性的分析。得出了信道模型性能受散射體數(shù)目,車輛間距等因素的影響。并通過比較參考模型與