寬帶多天線無(wú)線傳播信道的特性、測(cè)量和建模研究.pdf

1、本論文主要研究了寬帶多天線無(wú)線傳播環(huán)境下的信道特性、測(cè)量方法和建模方法，基于2005年和2006年的兩次實(shí)地測(cè)量活動(dòng)，采集了20MHz和100MHz的多天線傳播特性，并采用了包括SAGE在內(nèi)的信道測(cè)量、參數(shù)估計(jì)算法，最后提出了相應(yīng)的寬帶MIMO信道模型和抽頭延遲線模型，為后3G技術(shù)和系統(tǒng)的研究和開(kāi)發(fā)奠定可靠基礎(chǔ)。 首先，介紹了3.5GHz的20MHz信道測(cè)量平臺(tái)的搭建。然后，對(duì)包括寬帶MIMO信道測(cè)量在內(nèi)的所有信道測(cè)量技術(shù)做了全

2、面的歸納總結(jié)，對(duì)單天線信道測(cè)量、MIMO信道測(cè)量等信道測(cè)量技術(shù)做了分類(lèi)和分析；給出了寬帶MIMO信道的建模分類(lèi)、MIMO信道建模的要求、信道模型適應(yīng)的信道場(chǎng)景，并對(duì)天線陣列結(jié)構(gòu)、天線陣列陣元相關(guān)性和基于MIMO信道測(cè)量的信道相關(guān)性進(jìn)行了分析；基于已有文獻(xiàn)，介紹了蒙特卡羅仿真技術(shù)、MIMO信道到達(dá)角分布的仿真技術(shù)、基于相關(guān)系數(shù)已知的仿真方法和基于頻率選擇性信道的頻域仿真技術(shù)等四種仿真技術(shù)；對(duì)寬帶MIMO信道的信道容量進(jìn)行了研究，定性分析了

3、信道容量的統(tǒng)計(jì)特性和影響MIMO系統(tǒng)容量的因素，并給出了MIMO系統(tǒng)容量的優(yōu)化方法。 第二，分測(cè)量方案和測(cè)量結(jié)果分析兩部分對(duì)一次寬帶SIMO信道測(cè)量進(jìn)行了全景式的描述和研究：概述了測(cè)量點(diǎn)和測(cè)量路線選擇策略、測(cè)量基本參數(shù)、測(cè)量條目及其性質(zhì)，并介紹了信道測(cè)量的系統(tǒng)；提出了一種路徑損耗的測(cè)量方法并分析了測(cè)量結(jié)果，分析了信道沖擊響應(yīng)的測(cè)量結(jié)果，給出了有效樣本的選取方法，分析了時(shí)延擴(kuò)展和多徑參數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果；研究了延時(shí)域和時(shí)頻域信道響應(yīng)和信道

4、相關(guān)性。 第三，給出了從實(shí)測(cè)的功率延遲線中抽取延時(shí)和抽頭參數(shù)集的Lp范數(shù)方法和Newton最優(yōu)化算法；對(duì)信道模型和參數(shù)抽取算法進(jìn)行了分析，提出了實(shí)際可行的算法實(shí)現(xiàn)；對(duì)算法進(jìn)行了驗(yàn)證；推薦了三種分別應(yīng)用于室內(nèi)環(huán)境、室外NLoS環(huán)境和室外LoS環(huán)境的抽頭參數(shù)集。 第四，通過(guò)對(duì)一次100MHz帶寬、50 x 8MIMO陣列的寬帶MIMO信道測(cè)量的介紹，定量、定性的分析了MIMO無(wú)線傳播信道的各種特性，得出了寬帶MIMO信道的一

5、些規(guī)律性的結(jié)論。首先，概述了寬帶MIMO信道測(cè)量方案，介紹了測(cè)量計(jì)劃、信道場(chǎng)景和信道測(cè)量使用的儀表和系統(tǒng)。其次，分傳播模型定義、收發(fā)信號(hào)定義、SAGE算法原理、普適性的算法步驟歸納、算法在測(cè)量中的實(shí)現(xiàn)等五個(gè)部分，給出了SAGE算法在本次信道測(cè)量中，對(duì)8維信道參數(shù)估計(jì)的實(shí)現(xiàn)。最后，通過(guò)對(duì)測(cè)量結(jié)果的介紹，全面分析了寬帶MIMO無(wú)線傳播信道的各種特性：MIMO信道沖擊響應(yīng)(即傳遞函數(shù)矩陣)特性時(shí)延參數(shù)和多徑參數(shù)特性；角度參數(shù)特性；信道容量特性

6、；陣列、信道相關(guān)特性等。 最后，提出兩種寬帶MIMO信道模型：1、一種基于測(cè)量結(jié)果的極化寬帶MIMO物理信道模型，在給出了構(gòu)建方法的基礎(chǔ)上，推薦了三種傳遞函數(shù)矩陣參數(shù)集。使用該參數(shù)集重構(gòu)的傳遞函數(shù)矩陣和實(shí)測(cè)樣本的包絡(luò)以及信道容量都非常吻合，非常適合于在RTT評(píng)估系統(tǒng)中使用。2、一種基于克羅內(nèi)克積的寬帶MIMO離散模型，給出了構(gòu)建步驟，并給出了這種模型的變形：退化為室內(nèi)場(chǎng)景的簡(jiǎn)化模型和退化為窄帶的簡(jiǎn)化模型，該模型能很好的描述孔徑效