隨著無線通信系統(tǒng)的發(fā)展,對(duì)信道資源的利用更加廣泛和深入,就要求進(jìn)一步認(rèn)識(shí)無線信道,通過建立信道模型對(duì)這些資源進(jìn)行全面、精確的描述。多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)系統(tǒng)通過在發(fā)射端和接收端均采用多天線技術(shù)不僅提高了系統(tǒng)性能,相對(duì)于單輸入單輸出系統(tǒng)能提高了信道容量。本文主要圍繞基于統(tǒng)計(jì)的MIMO信道模型及車載移動(dòng)通信系統(tǒng)進(jìn)行研究分析,通過室內(nèi)外空間信道建模,分析波達(dá)信號(hào)的到達(dá)角(Angle of Arrival,AOA)、到達(dá)時(shí)間(Time of Arrival,TOA)的統(tǒng)計(jì)分布特性以及不同天線陣列下的MIMO性能。本文具體工作主要為以下四個(gè)方面:首先,針對(duì)室外宏小區(qū)移動(dòng)通信場(chǎng)景,簡(jiǎn)單介紹了一個(gè)空心圓模型,并給出了此模型上行鏈路空時(shí)統(tǒng)計(jì)特性;針對(duì)室內(nèi)外無線傳播環(huán)境,提出一個(gè)三維幾何散射體信道模型,在假設(shè)所有有效散射體均勻分布在橢球體內(nèi),基站和移動(dòng)臺(tái)位于橢球的兩個(gè)焦點(diǎn)處的情況下,給出了波達(dá)信號(hào)在空間和時(shí)間上的一些統(tǒng)計(jì)特性,分別推導(dǎo)了此模型下室內(nèi)外環(huán)境中基站(Base Station,BS)端、移動(dòng)臺(tái)(Mobile Station,MS)的TOA和AOA的概率密度函數(shù)。通過和一些二維模型、可測(cè)量數(shù)據(jù)比較可以驗(yàn)證所提出模型的有效性。這個(gè)提出的三維(Three Dimensional,3D)模型適用于無線通信環(huán)境特別是室外微微蜂窩小區(qū)和室內(nèi)傳播環(huán)境,同時(shí)也拓展了對(duì)三維空間統(tǒng)計(jì)信道模型的研究和應(yīng)用。其次,以上述三維空間統(tǒng)計(jì)信道模型為基礎(chǔ),研究了多天線系統(tǒng)的性能。通過在移動(dòng)臺(tái)分別設(shè)置四單元的線型陣列(Uniform Linear Array,ULA)和圓環(huán)陣列(Uniform Circular Array,UCA)在橢球3D空間統(tǒng)計(jì)信道模型的基礎(chǔ)上分析了 MIMO多天線系統(tǒng)性能,研究包括了空間衰落相關(guān)性和系統(tǒng)容量以及天線陣列配置。然后,為了研究在各向同性散射和非各向同性散射中信道的傳輸特性,引入Von Mises分布函數(shù),建立一種幾何散射信道模型,并在此基礎(chǔ)上研究了發(fā)射端和接收端都設(shè)置均勻線型陣列時(shí)的MIMO性能。在定量給出到達(dá)角和發(fā)射角(Angle of Departure,AOD)關(guān)系的條件下分析了參考模型的相關(guān)函數(shù)和信道容量。另外,在精確多普勒擴(kuò)展法(Method of Exact Doppler Spread,MEDS)的基礎(chǔ)上提出一種改進(jìn)的參數(shù)計(jì)算方法,在參考模型的基礎(chǔ)上得到了仿真模型。本模型的數(shù)值結(jié)果闡明了 Von Mises分布下信道的相關(guān)特性,理論分析和仿真結(jié)果表明信道仿真器和參考模型有近乎一致的時(shí)間相關(guān)性,同時(shí)此模型的提出也拓展了空間統(tǒng)計(jì)信道模型的研究。最后,為了研究室外視距(Line of Sight,LoS)和非視距(non-LoS,NLoS)傳輸場(chǎng)景中車輛與車輛(Vehicle-to-Vehicle,V2V)之間的無線通信系統(tǒng),提出一種基于幾何街道散射場(chǎng)景的統(tǒng)計(jì)信道模型,其發(fā)射端和接收端都處于移動(dòng)狀態(tài)。并且在發(fā)射端和接收端都采用多天線技術(shù),模型定量給出了幾何街道散射場(chǎng)景下到發(fā)射角(angle of arrival,AOD)和到達(dá)角AOA之間的幾何關(guān)系。同時(shí)研究了信號(hào)在幾何散射信道模型中的空間互相關(guān)函數(shù)、時(shí)間自相關(guān)函數(shù)(Auto Correlation function,ACF)、頻率互相關(guān)函數(shù)以及多普勒功率譜(Power Spectral Density,PSD)的影響。理論分析和仿真結(jié)果表明提出的V2V通信系統(tǒng)的無線信道的統(tǒng)計(jì)特性符合理論和經(jīng)驗(yàn),拓展了多輸入多輸出寬帶V2V通信系統(tǒng)的研究。
【學(xué)位單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN919.3
【部分圖文】：

Ｘ。是載波頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)，是第ｎ簇的第ｍ?xiàng)l徑產(chǎn)生的多普勒頻移。（＾ｓ??是ＢＳ端視距傳輸時(shí)的離開角，而ｃｐｗｓ是電磁波視距傳輸時(shí)到達(dá)ＭＳ端的到達(dá)角度？??和（（）＾則分別表示了第ｎ個(gè)簇中第ｗ條徑對(duì)應(yīng)的離開角ＡＯＤ和到達(dá)角ＡＯＡ。圖２．１給??出了以上各個(gè)角度的示意。??８??

辨的簇決定ｔｍ。本小節(jié)將介紹對(duì)接收信號(hào)的空時(shí)特性進(jìn)行通用建模的方法。??２．３．１參考信道模型??室外傳播環(huán)境如圖２．２所示，周圍環(huán)境的散射體導(dǎo)致了從發(fā)射端到接收端存在Ｌ條??多徑分量。通過使用兩個(gè)本地的坐標(biāo)系統(tǒng)（一個(gè)在發(fā)射端，一個(gè)在接收端），矢量和ｒ，??分別決定了發(fā)送天線和接收天線的空間位置，通過擴(kuò)展參考文獻(xiàn)［３２］中的方向性表達(dá)式，??接收信號(hào)最終表示為雙向性信號(hào)［３３］。ｘ（〇是發(fā)送信號(hào)的復(fù)基帶形式，接收信號(hào)??的復(fù)基帶形式表示如下：??ｙ（ｔ，ｒＴ，ｒＲ）?＝?Ｙ，ａｉ?ｅｘｐ［ｊ２ｕ（ｎｒ；?？?ｒＴ）／Ｘ０］ｅｘｐ［ｊ２？ｉ（ｎ＾，?？?）／＾０］??／＝丨?（２．６）??ｘｅｘｐ（ｊ２ｒｔｖｒｆ／）ｘ（／－ｒ／）??其中，ｔ表示時(shí)間，＼是波長(zhǎng)。第／條徑的其余參數(shù)包括：乂是復(fù)幅度，ｔ／是延時(shí)，??Ｖ，，，是多普勒頻移，是離開方向ＡＯＤ的單位矢量，是到達(dá)方向ＡＯＡ的單位矢??量。??上式的基本原理是：接收信號(hào)理解為對(duì)發(fā)射信號(hào)任意加權(quán)和時(shí)延的結(jié)果

南京信息工程大學(xué)碩士學(xué)位論文定的確定性幅度払和式（２．８）中的散射部分共同決定ｇ的幅度布：??（－）?＝?＾Ｒｉｃｅｉｚ）?＝?ｚｅｘｐ［－（２２?＋?ｂ｛）／（２〇ｌ）］ｌＱ｛ｚｂｘｌ〇ｌ）ｌａｌ，２?＞?０是修訂后的零階貝賽爾函數(shù)［１５］，尺表示Ｒｉｃｅ分布因子，具量與漫反射部分能量的比值，即欠／（２ａ。）２，圖２．３和圖２．布的概率密度函數(shù)。??１．８??：?：?；?．???
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2874430