面向车联网通信的3.5GHz宽带无线信道测量与仿真研究

发布时间：2020-07-22 15:24

【摘要】：随着我国汽车工业的快速发展,智能化、信息化的车联网技术应运而生。而作为未来无人驾驶乃至智能交通系统(Intelligent Transport System,ITS)的重要组成部分,车联网通信系统的性能直接决定了汽车安全、快速和有序地行驶。随着交通路况的日益复杂,人们对车联网的技术要求越来越高,研究车联网物理层—无线信道的传播特性,是我们进一步研究网络层和应用层的基础工作。第五代移动通信(5th Generation,5G)的爆发式发展,也给车联网的发展带来了难得的机遇,同时也伴随着很多技术的挑战。本文依托国家科技重大专项子课题,主要研究并完成了以下工作:(1)调研了当前国内外车联网技术的发展背景,研究现状和存在的重难点问题,同时对车联网的相关协议和标准做了简要的梳理和总结,有助于对车联网的物理层规范有一个清晰的认识。另外,也总结了无线电波传播原理、信道探测方法和信道建模原理,为面向车联网通信的3.5 GHz宽带无线信道研究奠定了理论基础;(2)基于多载波扩频技术的频域信道测量法开展了 3.5 GHz频段车联网的无线信道特性研究工作,根据不同的收发端天线配置,不同的接收机行驶速度和运动方向设计了不同的测量案例形成了不同的信道测量场景。根据统计性信道建模原理,萃取并分析了大尺度参数和小尺度参数,针对时变环境下的3.5 GHz车联网场景提供了较为全面的无线信道信息、相对可靠的科学研究依据;(3)基于射线跟踪法的确定性信道建模原理,对实测场景下的车联网信道进行了仿真建模,利用几何模型和相关的电磁校正参数,输出了仿真场景下的信道冲激响应。针对仿真场景的无线信道数据萃取出了实测无法获取的角度域信息,同时也对仿真场景下七个主要的无线信道特性参数进行了相关性研究。这不仅对实测的车联网信道做了有益的补充,同时也提供了较为完备的3.5 GHz车联网无线信道特性参数群。
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U495
【图文】：

论文结构

图１－２论文结构与研究内容逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－２邋Ｔｈｅ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ａｎｄ邋ｒｅｓｅａｒｃｈ邋ｃｏｎｔｅｎｔ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ逡逑

信号衰落

不同时间段的ＰＤＰ都代表一种可能的多径信道状态。逡逑大尺度衰落特性逡逑信号从发射机通过不同的传播路径到到接收机，经每条路径传输后的幅度延、各条路径信号在收发两端的发射方向和到达方向都不相同，按各自相加而造成千扰，因此，形成多径效应。不同的多径分量彼此之间存在相长干相消干涉。多径分量相消干涉引起的合成信号幅度剧烈变化，称为大尺度建筑，高大植被等大型遮挡物造成阴影衰落，这些距离较远，较大尺度范号造成影响。由数百波长量级接收电平的均值变化而形成的损耗一般就尺度衰落，尤其针对于长距离（几百米甚至于上千米）上的变化情况，且律表明接收信号的平均功率随着信号传播距离增大而呈负相关递减。同时，无线信道的大尺度衰落特性时，我们一般关注路径损耗和阴影衰落。关于传播特性的衰落情况如下图所示：逡逑

时域测量,无线信道

收集测量数据、萃取信道逡逑参数和建模分析逡逑图３－１无线信道测量的工作流程逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋３－１邋Ｗｏｒｋ－ｆｌｏｗ邋ｏｆ邋ｗｉｒｅｌｅｓｓ邋ｃｈａｎｎｅｌ邋ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ逡逑为了确保信道测量的有效性，发射信号需要满足以下条件［６＼逦（ｉ）信号带宽逡逑要保持较大，以提高时延分辨率；（２）时间与带宽乘积要保持较大，既能保证测逡逑量信号的能量传输，又能保证接收端的信噪比较高；（３）测量信号的周期必须与逡逑信道特性相适应；（４）功率谱密度应当在待探测频段内保持相同；（５）峰值因子逡逑要保持较低，以确保发射端功率放大器发挥效用；（６）相关性良好，信号的相关逡逑特性良好有利于直接展开信道测量活动。逡逑无线信道测量方法分类方式有多种，从大尺度衰落和小尺度衰落的角度来说，逡逑大尺度测量主要包括连续波测量法和宽带信号测量法等？，小尺度测量主要包括扩逡逑频滑动相关测量法、直接脉冲测量法、扫频测量法等。另外，也可以从时域和频域逡逑的角度进行分类。逡逑２０逡逑

【参考文献】