寬帶多天線無線傳播信道的特性、測量和建模研究.pdf

1、本論文主要研究了寬帶多天線無線傳播環(huán)境下的信道特性、測量方法和建模方法，基于2005年和2006年的兩次實地測量活動，采集了20MHz和100MHz的多天線傳播特性，并采用了包括SAGE在內(nèi)的信道測量、參數(shù)估計算法，最后提出了相應(yīng)的寬帶MIMO信道模型和抽頭延遲線模型，為后3G技術(shù)和系統(tǒng)的研究和開發(fā)奠定可靠基礎(chǔ)。 首先，介紹了3.5GHz的20MHz信道測量平臺的搭建。然后，對包括寬帶MIMO信道測量在內(nèi)的所有信道測量技術(shù)做了全

2、面的歸納總結(jié)，對單天線信道測量、MIMO信道測量等信道測量技術(shù)做了分類和分析；給出了寬帶MIMO信道的建模分類、MIMO信道建模的要求、信道模型適應(yīng)的信道場景，并對天線陣列結(jié)構(gòu)、天線陣列陣元相關(guān)性和基于MIMO信道測量的信道相關(guān)性進行了分析；基于已有文獻，介紹了蒙特卡羅仿真技術(shù)、MIMO信道到達角分布的仿真技術(shù)、基于相關(guān)系數(shù)已知的仿真方法和基于頻率選擇性信道的頻域仿真技術(shù)等四種仿真技術(shù)；對寬帶MIMO信道的信道容量進行了研究，定性分析了

3、信道容量的統(tǒng)計特性和影響MIMO系統(tǒng)容量的因素，并給出了MIMO系統(tǒng)容量的優(yōu)化方法。 第二，分測量方案和測量結(jié)果分析兩部分對一次寬帶SIMO信道測量進行了全景式的描述和研究：概述了測量點和測量路線選擇策略、測量基本參數(shù)、測量條目及其性質(zhì)，并介紹了信道測量的系統(tǒng)；提出了一種路徑損耗的測量方法并分析了測量結(jié)果，分析了信道沖擊響應(yīng)的測量結(jié)果，給出了有效樣本的選取方法，分析了時延擴展和多徑參數(shù)統(tǒng)計結(jié)果；研究了延時域和時頻域信道響應(yīng)和信道

4、相關(guān)性。 第三，給出了從實測的功率延遲線中抽取延時和抽頭參數(shù)集的Lp范數(shù)方法和Newton最優(yōu)化算法；對信道模型和參數(shù)抽取算法進行了分析，提出了實際可行的算法實現(xiàn)；對算法進行了驗證；推薦了三種分別應(yīng)用于室內(nèi)環(huán)境、室外NLoS環(huán)境和室外LoS環(huán)境的抽頭參數(shù)集。 第四，通過對一次100MHz帶寬、50 x 8MIMO陣列的寬帶MIMO信道測量的介紹，定量、定性的分析了MIMO無線傳播信道的各種特性，得出了寬帶MIMO信道的一

5、些規(guī)律性的結(jié)論。首先，概述了寬帶MIMO信道測量方案，介紹了測量計劃、信道場景和信道測量使用的儀表和系統(tǒng)。其次，分傳播模型定義、收發(fā)信號定義、SAGE算法原理、普適性的算法步驟歸納、算法在測量中的實現(xiàn)等五個部分，給出了SAGE算法在本次信道測量中，對8維信道參數(shù)估計的實現(xiàn)。最后，通過對測量結(jié)果的介紹，全面分析了寬帶MIMO無線傳播信道的各種特性：MIMO信道沖擊響應(yīng)(即傳遞函數(shù)矩陣)特性時延參數(shù)和多徑參數(shù)特性；角度參數(shù)特性；信道容量特性

6、；陣列、信道相關(guān)特性等。 最后，提出兩種寬帶MIMO信道模型：1、一種基于測量結(jié)果的極化寬帶MIMO物理信道模型，在給出了構(gòu)建方法的基礎(chǔ)上，推薦了三種傳遞函數(shù)矩陣參數(shù)集。使用該參數(shù)集重構(gòu)的傳遞函數(shù)矩陣和實測樣本的包絡(luò)以及信道容量都非常吻合，非常適合于在RTT評估系統(tǒng)中使用。2、一種基于克羅內(nèi)克積的寬帶MIMO離散模型，給出了構(gòu)建步驟，并給出了這種模型的變形：退化為室內(nèi)場景的簡化模型和退化為窄帶的簡化模型，該模型能很好的描述孔徑效