受限空間環(huán)境無線信道理論建模與仿真方法.pdf

1、無線自由波是隧道環(huán)境中無線通信采用的重要方式，研究隧道環(huán)境中的無線信道對地下軌道交通的發(fā)展具有至關重要的作用。本文針對非視距隧道環(huán)境的特點，在傳統(tǒng)傳播圖理論基礎上引入了射點集合的劃分算法和集合間轉移概率的概念，來細化散射點到散射點間的傳遞函數(shù)。通過傳播路線上相鄰兩個點集合間轉移概率之積來調整概率路線的傳遞函數(shù)的方法來提高隧道信道建模精度。
　　在本文提出的方案中，首先根據(jù)實際隧道尺寸構建幾何模型，提出了劃分面的算法，將隧道幾何模型

2、劃分成M個散射點集合。那么整個系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是的各個路線傳遞函數(shù)之和，最大反射次數(shù)為N，其中共有MN條傳播路線。
　　通過引入點集合間的轉移概率以及定義轉移概率的計算方法，求得各點集合間的轉移概率。根據(jù)傳播圖理論分析散射點集合間子傳遞函數(shù)，每條傳播路線的傳遞函數(shù)為相鄰點集合間轉移概率之積乘以相鄰點集合間子傳遞函數(shù)之積，最后將所有路線的傳遞函數(shù)之和做傅里葉逆變換，即可獲取時域信道沖激相應(CIR,Channel Impulse Re

3、sponse)。
　　接下來介紹了寬帶無線信道測量系統(tǒng)的工作原理，給出了在不同頻點、不同位置150MHz帶寬下的隧道環(huán)境實測功率時延譜(PDP, Power Delay Profile)。并采用修正理論仿真了該環(huán)境下的無線信道。對比相同隧道環(huán)境下的實際測量結果，在誤差允許范圍內兩者趨勢一致，數(shù)值相差在容許的-10dB范圍內，驗證了所提理論的合理性與正確性。
　　在此基礎上進一步分析了該隧道環(huán)境下的多天線相關性、離開角(AOD

4、，Angleof Departure)、到達角（AOA，Angle of Arrival）、信道容量的變化。發(fā)現(xiàn)發(fā)射端AOD角度擴展較小，天線相關性波動較緩，接收端AOA角度擴展較大，天線相關性波動較劇烈。在收發(fā)位置一定的情況下，隨著天線數(shù)目的增加，隧道信道容量也逐漸增大，但是與瑞利信道容量差距逐漸增大，這可歸因于隧道環(huán)境下密集的反射導致較高的天線相關性和信道矩陣的退化。
　　另一場景下，隨著隧道彎曲角度的變化，隧道環(huán)境由非視距逐