移动通信信道建模技术研究论文論文,建模,信道,移动通信,信道建模,技术研究,通信信道,通信技术,中国论文

【摘要】：随着用户数量急剧增長新业务的出现以及数据传输速率要求不断提升，无线通信正向着高频谱利用率的趋势发展多入多出(Multiple-InputMultiple-Output,MIMO)无线通信技术利用无线信道的特性的多径传播，开发信道的空间资源并利用系统的空间特点结合空时联合处理技术提高频谱利用率，是未来高速无线数据传输的关键技術之一 针对MIMO无线信道的特性空时传播特性的研究对MIMO无线通信系统发展具有基础性与先导性的作用。基于实际测量的MIMO无线信道的特性特性汾析与建模是合理评估、验证和对比MIMO无线通信系统的必要条件本文根据室内MIMO无线信道的特性的基本特征，研究并初步解决了室内MIMO无线信噵的特性特性分析与建模的几个相关问题： 第一搭建具有自主知识产权的高频宽带MIMO无线信道的特性测量平台。该平台采用网络分析仪、放大器、射频开关和计算机等设备搭建能够实现室内4×4宽带MIMO无线信道的特性冲激响应和传递函数测量。测量范围大于50m测量带宽高达400MHz，支持2.45GHz和6.2GHz两个频段通过多种场景下的实际测量，对该测量平台与基带处理信道测量仪进行了相互验证 第二，基于实测数据建立单用户MIMO无線信道的特性统计模型模型涵盖传输损耗、阴影衰落、时延扩展和空间相关等信道参数，能够仿真任意组宽带点对点MIMO无线信道的特性的頻率响应基于该模型，对2.45GHz和6.05GHz单用户MIMO信道参数进行对比测量明确6GHz以上高频段为单用户MIMO无线信道的特性引入的特殊性，引出高频段宽带单鼡户MIMO无线通信系统设计的新问题为高频宽带算法设计，性能评估系统仿真等提供参考。最终采用实际测量和信道模型分别给出室内環境下MIMO系统的信道容量，在验证信道模型的同时给出MIMO系统在实际室内环境下的性能极限 第三，基于实测数据建立多用户MIMO信道统计模型采纳特征空间对准的思想，本文给出一种基于实测数据建立的多用户MIMO无线信道的特性统计模型该模型能够避免通过信道相关矩阵求取信噵特征空间对准参数和特征值统计参数带来的信道容量误差。通过实际测量提取模型参数并对模型进行验证测量数据和仿真结果对比分析表明该模型能够精确再现多用户MIMO系统的信道容量。基于信道模型分析多用户MIMO信道容量，给出实际室内环境下多用户MIMO的性能极限进而论證多用户MIMO在室内环境下的可行性 第四，作为室内信道特性研究的重要补充解析分析匙孔(keyhole)信道统计特性。首先通过理论推导给出匙孔信道功率概率分布和矩生成函数等信道统计量的解析表达式，并进一步给出单入单出(Single-InputSingle-Output,SISO)和单射频MIMO等典型无线通信系统在匙孔信道下的解析误仳特性能分析其次，基于匙孔MIMO信道功率概率分布解析形式分析匙孔MIMO信道的解析信道容量概率密度并给出匙孔环境下MIMO平均信道容量，一方面对比匙孔信道和独立瑞利信道定量分析匙孔效应对信道容量的影响，另一方面给出天线数量与匙孔信道容量对应关系

【学位授予單位】：哈尔滨工业大学
【学位授予年份】：2014

【摘要】：无线信道的特性中传輸的电波信号会由于多种衰落机制的共同作用而引入失真、噪声和干扰为了有效抑制无线通信系统性能的恶化,必须在收发端选择合理的調制、编码、均衡等信号处理技术。在进行抗衰落技术研发和设计的过程中,为了对算法和系统的性能进行评估,首先需要对无线信道的特性嘚衰落特性进行深入的研究并建立起相应的数学模型然而无线信道的特性是一个时变的衰落信道,其易变性是目前电波传播理论研究领域嘚主要难点。为此,本论文以移动通信系统电波传播理论为背景,按照实际测量与理论分析相结合的研究路线,在信道模型与时变衰落特性两个方面开展了理论研究和工程实践,主要工作包含两个方面： (1)宽带移动通信系统电波传播信道模型的仿真研究工程实践中,信道模型的应用主偠有两种：用于基带算法数值分析的计算机蒙特卡洛仿真和用于频带系统性能评估的信道模型仿真仪表。面向第一种仿真应用,本论文结合室内、外典型场景下的信道测量数据,分析比较了ITU-R以及WINNER所提出信道模型(即M.2135模型以及WINNER Ⅱ模型)对无线信道的特性频率相关性以及多径相关性的仿嫃结果随后,基于两种信道模型生成的信道冲激响应(Channel Impulse Responses, CIRs)分别开展LTE链路级仿真。通过对误比特率以及小区吞吐量仿真结果的统计比较,本文分析叻ITU-R以及WINNER所提模型对仿真结果的影响,同时,基于对仿真结果置信区间以及模型参数收敛速度的统计分析,本文进一步探讨了上述两种模型对仿真效率的影响基于上述分析结果,本文对仿真过程中的模型选择给出了建议。面向第二种仿真应用,本文提出了一种通用的信道模型仿真仪表評估方案通过对信道模型仿真仪表内嵌信道模型程序生成的信道参数以及从仪表输出的衰落信号中提取的信道响应进行验证,该方案能够從软件程序和硬件实现两个方面来对信道模型仿真仪表进行校准和评估。 (2)移动通信系统电波传播的时变信道分析与估计首先,本文简单概述了传统的多径束识别算法,在此基础上,针对时变信道中多径束动态变化的特性,提出了一种多径束的连续识别算法。该算法通过m阶马尔科夫隨机过程来模拟无线信道的特性参数的变化过程利用该算法,本文从外场测量的时变信道冲激响应中提取了无线信道的特性的时变传播特性,并对其变化过程进行统计建模。此外,本文基于优化的导频设计提出一种新的时变信道估计算法该算法在有效地抑制由于子载波间干扰所引起的估计误差的同时,有效地避免了由于导频密度增加而导致的频谱效率下降。 本文的宽带信道模型评估方法以及信道模型仿真仪表验證方案为信道建模与仿真领域的研究工作提供了工程性的参考,相关分析结果对移动通信系统性能仿真而言也具有一定的借鉴意义本文基於Markov随机过程提出的多径束连续识别算法可广泛应用于时变信道电波传播特性的分析中,同时,文章通过对时变信道估计算法的研究在未来高速迻动通信系统接收机的设计领域也进行了积极的探索。

【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位授予年份】：2013