高速移動(dòng)環(huán)境中基于理論方法的無線信道建模研究.pdf

1、近年來，我國(guó)高速鐵路（“高鐵”）的迅速發(fā)展受到了國(guó)際廣泛關(guān)注，同時(shí)也極大的促進(jìn)了國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。隨之而來的高鐵通信成為了當(dāng)前學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的熱點(diǎn)問題?，F(xiàn)有鐵路通信系統(tǒng)已無法滿足未來的高鐵通信需求，新一代鐵路通信系統(tǒng)的研究與開發(fā)勢(shì)在必行。眾所周知，信道模型對(duì)于無線通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)起著至關(guān)重要的作用。大尺度衰落模型可用于網(wǎng)絡(luò)的覆蓋預(yù)測(cè)和干擾分析，而小尺度衰落模型則為系統(tǒng)仿真和算法評(píng)估提供參考。
　　本文首先介紹高鐵無線信道電波傳播特性，根

2、據(jù)近年來幾次高鐵信道測(cè)量獲得的大尺度傳播模型，總結(jié)歸納了不同場(chǎng)景不同帶寬下的測(cè)量結(jié)果，羅列出高鐵不同場(chǎng)景下大尺度衰落特征。同時(shí)介紹小尺度衰落特征，分析高鐵無線信道關(guān)鍵參數(shù)(如K因子、多普勒(Doppler)功率譜、多徑功率延遲譜）提取方法。接著，介紹了其中一種情況下信道容量的計(jì)算方法，結(jié)合高鐵實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)分析高鐵不同場(chǎng)景下遍歷容量和中斷容量的變化特征。
　　接下來本文采用頻域/時(shí)域理論分析的模型構(gòu)建方法，建立無線移動(dòng)通信系統(tǒng)

3、在高速移動(dòng)場(chǎng)景下的信道模型。(1)基于頻域的隨機(jī)傳播圖的信道建模方法，通過將傳播環(huán)境中的反射物和傳播射線抽象為有向圖中的定點(diǎn)和邊，可研究出多個(gè)反射體、散射體反射或散射帶來的多次反射特性，最終獲得整個(gè)傳播信道的傳遞函數(shù)。同時(shí)根據(jù)高鐵實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)、利用Von Mises分布模擬接收端到達(dá)角等方法，校準(zhǔn)和驗(yàn)證隨機(jī)傳播圖建模方法的可行性和研究?jī)r(jià)值?；陔S機(jī)傳播圖方法對(duì)高鐵典型移動(dòng)場(chǎng)景進(jìn)行信道建模，根據(jù)仿真得到信道的沖激響應(yīng)(Channel Im

4、pulseResponse—CIRs)，分析信道關(guān)鍵參數(shù)信息，討論高鐵移動(dòng)信道衰落特性。(2)基于時(shí)域的幾何隨機(jī)散射理論建模，信道特征是基于反射物的散射線在接收端射線迭加獲取。通常，為了時(shí)域迭加的方便和簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)推導(dǎo)，這種建模方法在傳播模型抽象圖中假設(shè)無線電波在反射物和散射物反射次數(shù)有限。本文主要重點(diǎn)研究單環(huán)和橢圓模型，深入研究其無線信道時(shí)間域和空間域的相關(guān)函數(shù)，分別推導(dǎo)空-時(shí)相關(guān)函數(shù)的閉合表達(dá)式。
　　目前，高鐵場(chǎng)景下的信道建模主