三維空間鏈路的信道建模及其車載應(yīng)用分析.pdf

1、隨著智能移動終端的快速普及，無線通信用戶的數(shù)量不斷增多，人們對數(shù)據(jù)傳輸速率的需求呈指數(shù)增長。而寬帶系統(tǒng)的發(fā)展、數(shù)據(jù)速率的提高及各項服務(wù)的需求，使得信道建模成為一個研究熱點。本文主要圍繞基于三維(Three Dimensional，3D)空間鏈路的信道建模及其車載應(yīng)用進(jìn)行分析，通過宏蜂窩3D空間域的信道建模，深入分析多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)天線陣列、多普勒頻移(Doppler

2、Shift，DS)、功率譜密度(Power Spectral Density，PSD)、空間衰落相關(guān)性(Spatial Fading Correlation，SFC)、信道容量等影響系統(tǒng)性能的各方面因素，為無線移動通信系統(tǒng)的性能分析提供理論基礎(chǔ)。本文的研究工作主要分為以下四個方面:
　　首先，針對室外宏小區(qū)(Macrocell)移動通信環(huán)境下的多徑衰落問題，引入垂直分量進(jìn)而建立三維空間域的統(tǒng)計信道模型，提高了信道變化描述的準(zhǔn)確性。

3、模型推導(dǎo)了在方位角、仰角平面的到達(dá)角度(Angle of Arrival，AOA)以及到達(dá)時延(Time of Arrival，TOA)概率密度函數(shù)的分析算法，給出電磁信號分別在移動臺(Mobile Station，MS)以及基站(Base Station，BS)端的空時概率密度閉合理論式，深入分析影響空時特性的相關(guān)因素，為多徑信號在垂直維度的參數(shù)估計提供理論支持。
　　其次，基于上述模型，將其MS附近的散射體衰減至二維平面內(nèi)，構(gòu)

4、建一個基于散射簇的三維統(tǒng)計信道模型。數(shù)值推導(dǎo)多徑衰落信道正向、反向鏈路的概率密度分布，包括到達(dá)角度、到達(dá)時延等;分析頻率變化引起的正向、反向信道鏈路多普勒頻移;數(shù)值仿真結(jié)果對比分析表明，所提出模型的信道參數(shù)估計符合理論及實際的通信環(huán)境，更全面地描述了多徑衰落信道的相關(guān)特性。
　　然后，基于上述構(gòu)建的3D散射簇信道模型，在設(shè)置MIMO多天線的均勻線性陣列(Uniform Linear Array，ULA)和圓形陣列(Uniform

5、Circular Array,UCA)基礎(chǔ)上，研究衰落信道的空時分布特性，深入分析波達(dá)信號不同方位角分布對散射信道中MIMO性能的影響，包括MIMO空間相關(guān)性、信道容量以及天線陣列配置。
　　最后，針對室外無線信道視距(Line of Sight，LOS)/非視距(Non-Line of Sight，NLOS)傳輸環(huán)境下的車到車(Car-to-Car，C2C)通信，構(gòu)建一種基于標(biāo)準(zhǔn)街道散射的新型統(tǒng)計性車載通信模型，其移動發(fā)送端(M

6、obile Transmitter,MT)與移動接收端(Mobile Receiver，MR)均處于移動狀態(tài)。數(shù)值推導(dǎo)到達(dá)角、發(fā)射角(Angle of Departure，AOD)以及多普勒PSD等的函數(shù)解析式;引入?yún)⒖夹诺滥Ｐ偷亩嗥绽諈⒘坎⑦M(jìn)行對比分析，證實模型的合理性與可行性;采用控制變量法研究影響多普勒PSD、時間自相關(guān)函數(shù)(Autocorrelation Function，ACF)的相關(guān)因素。結(jié)果表明仿真信道模型的統(tǒng)計特性與參考