本文關(guān)鍵詞：車載網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜場景下無線信道測量與建模研究

  更多相關(guān)文章： 車載無線通信 高速鐵路信道 車對車信道 無線信道建模 電波傳播

【摘要】：車載無線通信以陸地移動車體作為通信終端的承載體,通過無線網(wǎng)絡(luò)的信號傳遞實(shí)現(xiàn)面向用戶安全與服務(wù)業(yè)務(wù)的實(shí)時信息交互。廣義范疇的車載通信包括鐵路交通與公路交通兩個領(lǐng)域。隨著智能交通系統(tǒng)的發(fā)展,未來基于鐵路與公路運(yùn)輸相融合的復(fù)合式交通運(yùn)輸將成為提升運(yùn)輸效率、保障運(yùn)營安全的重要手段。 智能交通系統(tǒng)的建設(shè)離不開車載無線通信系統(tǒng)的支撐,而無線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計則需立足于對典型車載環(huán)境下無線信道的深入研究。物理無線信道作為通信發(fā)生的媒介,其特性極大地影響著無線通信系統(tǒng)的性能。在車載無線通信系統(tǒng)的設(shè)計中,需要用信道模型對復(fù)雜的車載傳播信道加以描述。盡管人們已經(jīng)對車載信道開展了大量研究,但仍然存在下述局限： 1)從場景分類上看,現(xiàn)階段的研究受到測試條件的限制,僅涵蓋了一部分車載傳播場景。既無法滿足人們對車載場景中電波傳播認(rèn)知的需求,亦不足以為系統(tǒng)設(shè)計者提供所需的信道模型。 2)從科學(xué)研究上看,現(xiàn)階段車載無線信道的研究無法準(zhǔn)確揭示相關(guān)場景下電波傳播的基本規(guī)律。對于移動場景下信道非平穩(wěn)特征的準(zhǔn)確定義、時變信道的深衰落特性、以及動態(tài)信道建模的基礎(chǔ)理論有待進(jìn)一步研究。現(xiàn)有研究在科學(xué)層面的局限性將對系統(tǒng)的可靠性造成隱患。 3)從應(yīng)用需求上看,現(xiàn)階段車載信道模型無法滿足系統(tǒng)設(shè)計中鏈路預(yù)算、性能仿真及驗(yàn)證的需求。既有模型不僅無法涵蓋典型的車載傳播環(huán)境,也無法準(zhǔn)確地反映車載信道的時變特性。這極大地降低了系統(tǒng)性能仿真的準(zhǔn)確性。 針對上述問題,本文在高速鐵路和公路車對車環(huán)境中開展了電波傳播特性的研究,并建立了信道模型以服務(wù)于車載網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。本文主要工作如下： 1)針對高速鐵路傳播場景復(fù)雜的特點(diǎn)提出了簡單可行的傳播場景分類標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合方向性基站天線傳播區(qū)域斷點(diǎn)估計及增益校驗(yàn)方案,建立了高速鐵路大尺度傳播模型庫,包含路徑損耗預(yù)測模型、陰影衰落統(tǒng)計分布模型、以及陰影衰落相關(guān)性模型。所提出的模型為系統(tǒng)鏈路預(yù)算提供了依據(jù)。 2)針對高速鐵路時變信道快衰落的特點(diǎn),研究了高架橋和路塹場景兩類典型場景下信道的小尺度衰落特性。探討特色環(huán)境結(jié)構(gòu)對無線信道多徑分布的影響。提出了基于距離及場景結(jié)構(gòu)的時變信道分布參數(shù)的分段線性預(yù)測模型。所提出的模型有助于揭示高速鐵路環(huán)境下快衰落信道的特征。 3)針對公路車對車無線信道非視距(Non Line of Sight, NLOS)復(fù)雜傳播場景研究不足的問題,重點(diǎn)研究了大型車體遮擋以及交叉路兩類NLOS場景。提出了大型車體遮擋場景下基于雙距離衰減因子的路徑損耗預(yù)測模型,并基于信道角度域多徑分布特性探討了交叉路道路彎曲以及路邊障礙物的屏障效應(yīng)。 4)基于相關(guān)矩陣?yán)碚撎岢隽藭r變信道廣義平穩(wěn)區(qū)間的估計方法。利用空-時-頻功率譜聯(lián)合估計,揭示了公路車對車信道非平穩(wěn)特性的本質(zhì)：即多徑信號的隨機(jī)生滅過程。提出了基于多徑距離理論的多徑萃取與動態(tài)跟蹤法則,并建立了車對車場景下動態(tài)寬帶方向性信道模型,促進(jìn)了動態(tài)信道建模理論的進(jìn)一步完善。 綜上所述,本文圍繞高速鐵路和公路車對車場景下的無線信道開展研究,分別為高速鐵路及車對車無線通信系統(tǒng)的設(shè)計提供了電波傳播預(yù)測工具,彌補(bǔ)了車載網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜場景下信道建模的研究不足,豐富了相關(guān)場景下的信道建模理論。
【關(guān)鍵詞】：車載無線通信 高速鐵路信道 車對車信道 無線信道建模 電波傳播
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U285;U495;TN92
【目錄】：

• 致謝5-8
• 摘要8-10
• ABSTRACT10-16
• 插圖索引16-20
• 表格索引20-24
• 1 緒論24-38
• 1.1 研究背景與意義24-30
• 1.1.1 車載通信的國家戰(zhàn)略意義24-25
• 1.1.2 車載無線通信系統(tǒng)概述25-28
• 1.1.3 車載場景電波傳播模型的研究意義28-30
• 1.2 車載無線傳播信道研究現(xiàn)狀30-34
• 1.2.1 高速鐵路無線信道研究現(xiàn)狀30-32
• 1.2.2 車對車無線信道研究現(xiàn)狀32-33
• 1.2.3 存在問題33-34
• 1.3 主要工作與創(chuàng)新點(diǎn)34-36
• 1.4 各章節(jié)安排36-38
• 2 高速鐵路無線信道測量與復(fù)雜場景衰落信道建模38-68
• 2.1 引言38-39
• 2.2 相關(guān)工作綜述39-40
• 2.3 高速鐵路場景分類標(biāo)準(zhǔn)40-44
• 2.4 高速鐵路測試系統(tǒng)及信道測量44-49
• 2.4.1 高速鐵路信道測試系統(tǒng)45
• 2.4.2 高速鐵路方向性基站天線及影響45-48
• 2.4.3 高速鐵路信道測量48-49
• 2.5 高速鐵路高架橋場景電波傳播及衰落信道建模49-59
• 2.5.1 高速鐵路高架橋場景分析50-52
• 2.5.2 衰落深度52
• 2.5.3 小尺度衰落分布特性52-54
• 2.5.4 Ricean分布K因子模型54-59
• 2.6 高速鐵路路塹場景電波傳播及衰落信道建模59-66
• 2.6.1 高速鐵路路塹場景分析59-60
• 2.6.2 衰落深度60-61
• 2.6.3 小尺度衰落分布特性61-62
• 2.6.4 Ricean分布K因子模型62-66
• 2.7 本章小結(jié)66-68
• 3 高速鐵路大尺度傳播信道建模68-92
• 3.1 引言68-69
• 3.2 相關(guān)工作綜述69-70
• 3.3 高速鐵路路徑損耗建模70-80
• 3.3.1 天線增益校驗(yàn)及數(shù)據(jù)預(yù)處理71
• 3.3.2 區(qū)域1路徑損耗建模71-74
• 3.3.3 區(qū)域2路徑損耗建模74-78
• 3.3.4 模型驗(yàn)證78-80
• 3.4 高速鐵路陰影衰落及相關(guān)性建模80-90
• 3.4.1 陰影衰落分布80-82
• 3.4.2 陰影衰落自相關(guān)特性82-83
• 3.4.3 鄰基站陰影衰落互相關(guān)特性83-88
• 3.4.4 模型驗(yàn)證88-90
• 3.5 本章小結(jié)90-92
• 4 車對車網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜場景無線信道測量與建模92-142
• 4.1 引言92-93
• 4.2 相關(guān)工作綜述93-95
• 4.3 車對車信道測量95-102
• 4.3.1 車對車信道測試系統(tǒng)95-97
• 4.3.2 車對車信道測量場景97-101
• 4.3.3 測量數(shù)據(jù)校準(zhǔn)和預(yù)處理101-102
• 4.4 車對車信道時變非平穩(wěn)特征度量方法102-113
• 4.4.1 矩陣相關(guān)距離判決法103-106
• 4.4.2 頻譜散度判決法106-108
• 4.4.3 陰影衰落相關(guān)性判決法108
• 4.4.4 判決方法比較108-113
• 4.5 城市街區(qū)大型車體遮擋下無線信道的測量與建模113-126
• 4.5.1 路徑損耗113-118
• 4.5.2 陰影衰落118-119
• 4.5.3 小尺度衰落119-123
• 4.5.4 時延擴(kuò)展123-125
• 4.5.5 信道參數(shù)互相關(guān)性125-126
• 4.6 郊區(qū)交叉路場景下無線信道的測量與建模126-139
• 4.6.1 交叉路場景描述及討論126-129
• 4.6.2 廣義平穩(wěn)區(qū)間129-130
• 4.6.3 功率延遲譜130-132
• 4.6.4 小尺度衰落132-133
• 4.6.5 時延擴(kuò)展133-134
• 4.6.6 角度域信道特征134-138
• 4.6.7 信道參數(shù)互相關(guān)138-139
• 4.7 本章小結(jié)139-142
• 5 車對車網(wǎng)絡(luò)動態(tài)時變信道建模142-164
• 5.1 引言142-143
• 5.2 相關(guān)工作綜述143-144
• 5.3 動態(tài)時變模型結(jié)構(gòu)144-146
• 5.4 車對車信道多徑成分萃取及跟蹤146-150
• 5.4.1 多徑信號空-時譜分析及萃取146-147
• 5.4.2 動態(tài)多徑信號生滅過程跟蹤147-150
• 5.5 車對車動態(tài)時變信道建模150-158
• 5.5.1 廣義平穩(wěn)區(qū)間150
• 5.5.2 多徑信號生滅時間150-151
• 5.5.3 多徑信號數(shù)目151-153
• 5.5.4 多徑信號位置分布153-155
• 5.5.5 多徑信號初始功率155
• 5.5.6 多徑信號演變155-157
• 5.5.7 多徑信號小尺度衰落特征157-158
• 5.6 車對車時變模型動態(tài)仿真及驗(yàn)證158-162
• 5.6.1 動態(tài)模型仿真步驟158-161
• 5.6.2 模型性能驗(yàn)證161-162
• 5.7 本章小結(jié)162-164
• 6 總結(jié)與展望164-168
• 6.1 論文工作總結(jié)164-166
• 6.2 不足與展望166-168
• 參考文獻(xiàn)168-184
• 作者簡歷及攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果184-194
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集194

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 劉留;陶成;陳后金;周濤;孫溶辰;邱佳慧;;高速鐵路無線傳播信道測量與建模綜述[J];通信學(xué)報;2014年01期

2 Tao ZHOU;Cheng TAO;Liu LIU;Jiahui QIU;Rongchen SUN;;High-speed railway channel measurements and characterizations: a review[J];Journal of Modern Transportation;2012年04期

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本文編號：608283