窄带MIMO车载通信信道几何建模与分析
发布时间：2021-11-27 10:03
作为“互联网+”和“中国制造2025”战略的重要部分,车联网技术已成为无线通信领域的研究热点。车联网技术中的车车通信（Vehicle-to-Vehicle,V2V）可以进行有效的碰撞预警,能够大大降低交通事故的发生几率。因此,V2V通信技术已成为人们关注的焦点。作为通信的发生环境,物理无线信道的性质对通信系统的性能有着极大影响。因此,在研究V2V通信技术时,可以采用信道模型对其通信环境加以描述。V2V通信由于具有车辆高速行驶、移动区域受限等特点,其信道与传统蜂窝系统信道有着显著差别,因此传统的蜂窝系统信道建模方法往往难以适用于V2V通信。鉴于多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）技术能够有效提高信道容量,考虑到发送端和接收端都是车辆,且车辆具有表面积大,易于安装MIMO天线系统的优势。因此,结合MIMO技术建立更加有效的车载通信系统,分析无线信号在发射端和接收端的传输特性,对于V2V无线通信的研究具有重要意义。本文开展V2V信道建模研究,致力于建立真实传播场景的信道模型。论文的主要研究工作和创新点如下:（1）归纳车车通信场景,抽象出对应的...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
车联网无线通信技术Fig.1.1VehicleNetworkWirelessCommunicationTechnology
重庆大学硕士学位论文4几何统计性模型（GBSM）根据波传播的基本定律，通过预先定义有效散射体的统计分布然后得出相应的信道模型。应用过程中可以通过改变散射区域的形状或散射体的位置的PDF，得到适用于不同场景的信道模型。几何统计性模型根据有效散射体是放置在规则形状（一个/两个环[14]-[15]，椭圆形等）或者不规则形状分为规则形状的几何统计性模型（RS-GBSM）和不规则形状的几何统计性模型(IS-GBSM)。如图1.2其假设的传播场景属于全向散射环境，全向散射环境属于规则形状，但是并不符合城市街道环境下散射体分布的实际情况。研究表明，在城市环境下的散射体分布大都属于非全向散射场景，非全向散射环境属于不规则形状。非规则形状的几何模型实际上极大地简化了几何确定性仿真模型的建模方式，并且可以通过适当地调整有效散射体的位置的统计分布而适用于各种各样的车载通信场景，因此在车车通信信道建模领域得到了越来越广泛的应用。图1.2几何单环散射模型Fig.1.2Geometricsingle-ringscatteringmodel为了研究实际V2V通信环境的实时信道特征，MateBoan等人[16]借助谷歌地图导入实时环境参数，并以收发车辆为焦点划定通信范围，建立了基于几何的V2V通信的有效传播模型。在该模型中将车载通信链路划分为视距（LOS）、由车辆引起的非视距（NLOSv）和由建筑物/树叶等静态物体引起的非视距(NLOSb/f)三种类型，能够确定性地计算大尺度信号变化。由于V2I与V2V通信存在差异，MateBoan等人又建立了基于几何的V2I信道模型[17]。为了再现物理现实，需要在RS-GBSMs的基础上对有效散射体的位置和性质进行修改，建立IS-GBSMs，如文献[18]-[19]中假设无穷个散射体均匀分布在三维空间的二维矩形小区内，建立了基于标准街
2车车无线信道建模基础72车车无线信道建模基础本文采用非规则几何建模的方式建立车车无线信道模型，参照文献[14]-[19]总结出非规则几何建模的一般步骤：①从特定场景中提取出能够反映真实环境的几何模型，此时几何模型中的散射体分布在特定范围，数量为无穷。②由无线信道传播特性，根据几何模型推导出随机参考模型。③将散射体的数量限定为有限，在随机参考模型的基础上，采用有限谐波叠加法得到随机仿真模型。④选择合适的参数计算方法计算随机仿真模型中的所有随机变量，得到确定性仿真模型。根据以上步骤，本节首先给出推导参考模型的理论基础，即无线信道的基本特性。然后介绍了有限谐波叠加法的数学基础和基本性质。最后给出了确定性仿真模型典型的参数计算方法。本节研究的内容为车车无线信道模型的建立打下了扎实的理论和数学基矗2.1车车无线信道基本特性车车无线信道属于无线信道的一种，基本特性和无线信道相同，下面通过无线信道的基本特性进行分析。无线通信系统中，电波从发射端发射到达接收端，所经历的空口被称为无线传播信道。无线信道最大的特点就是信道随时间变化会引起接收信号的强弱改变，反映了信道的时变性，这种现象称为衰落[32]。图2.1无线信道衰落Fig.2.1Wirelesschannelfading
【参考文献】：
期刊论文
[1]C-V2X标准化进展与测试验证[J]. 于润东,余冰雁,李新洲,期治博,时晓光. 信息通信技术与政策. 2018(07)
[2]基于几何街道散射场景的车载移动信道模型[J]. 周杰,袁梅,王程. 科学技术与工程. 2017(25)
[3]基于车载通信标准街道场景的电磁散射信道模型[J]. 周杰,姚颖莉,邵根富,沈晓燕,刘鹏. 物理学报. 2016(14)
[4]三维空间域多普勒功率谱及其多天线系统性能[J]. 周杰,王亚林,菊池久和. 物理学报. 2014(24)
[5]基于车车通信的路况信息采集算法的研究[J]. 王保林,张崎. 现代电子技术. 2011(07)
[6]无线信道大尺度传播效应的统计模型与统计方法[J]. 秦成,陈豪. 移动通信. 2009(12)
[7]车载自组网的现状与发展[J]. 常促宇,向勇,史美林. 通信学报. 2007(11)
博士论文
[1]M2M MIMO宽带无线信道模型和特性研究[D]. 梁晓林.华北电力大学(北京) 2017
[2]车辆对车辆无线衰落信道建模与仿真研究[D]. 周玮.武汉理工大学 2012
硕士论文
[1]车车通信系统的信道建模与网络优化[D]. 吴韬.吉林大学 2015
[2]3D MIMO的信道建模及相关技术研究[D]. 张雅媛.北京邮电大学 2015
本文编号：3522055
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
车联网无线通信技术Fig.1.1VehicleNetworkWirelessCommunicationTechnology
重庆大学硕士学位论文4几何统计性模型（GBSM）根据波传播的基本定律，通过预先定义有效散射体的统计分布然后得出相应的信道模型。应用过程中可以通过改变散射区域的形状或散射体的位置的PDF，得到适用于不同场景的信道模型。几何统计性模型根据有效散射体是放置在规则形状（一个/两个环[14]-[15]，椭圆形等）或者不规则形状分为规则形状的几何统计性模型（RS-GBSM）和不规则形状的几何统计性模型(IS-GBSM)。如图1.2其假设的传播场景属于全向散射环境，全向散射环境属于规则形状，但是并不符合城市街道环境下散射体分布的实际情况。研究表明，在城市环境下的散射体分布大都属于非全向散射场景，非全向散射环境属于不规则形状。非规则形状的几何模型实际上极大地简化了几何确定性仿真模型的建模方式，并且可以通过适当地调整有效散射体的位置的统计分布而适用于各种各样的车载通信场景，因此在车车通信信道建模领域得到了越来越广泛的应用。图1.2几何单环散射模型Fig.1.2Geometricsingle-ringscatteringmodel为了研究实际V2V通信环境的实时信道特征，MateBoan等人[16]借助谷歌地图导入实时环境参数，并以收发车辆为焦点划定通信范围，建立了基于几何的V2V通信的有效传播模型。在该模型中将车载通信链路划分为视距（LOS）、由车辆引起的非视距（NLOSv）和由建筑物/树叶等静态物体引起的非视距(NLOSb/f)三种类型，能够确定性地计算大尺度信号变化。由于V2I与V2V通信存在差异，MateBoan等人又建立了基于几何的V2I信道模型[17]。为了再现物理现实，需要在RS-GBSMs的基础上对有效散射体的位置和性质进行修改，建立IS-GBSMs，如文献[18]-[19]中假设无穷个散射体均匀分布在三维空间的二维矩形小区内，建立了基于标准街
2车车无线信道建模基础72车车无线信道建模基础本文采用非规则几何建模的方式建立车车无线信道模型，参照文献[14]-[19]总结出非规则几何建模的一般步骤：①从特定场景中提取出能够反映真实环境的几何模型，此时几何模型中的散射体分布在特定范围，数量为无穷。②由无线信道传播特性，根据几何模型推导出随机参考模型。③将散射体的数量限定为有限，在随机参考模型的基础上，采用有限谐波叠加法得到随机仿真模型。④选择合适的参数计算方法计算随机仿真模型中的所有随机变量，得到确定性仿真模型。根据以上步骤，本节首先给出推导参考模型的理论基础，即无线信道的基本特性。然后介绍了有限谐波叠加法的数学基础和基本性质。最后给出了确定性仿真模型典型的参数计算方法。本节研究的内容为车车无线信道模型的建立打下了扎实的理论和数学基矗2.1车车无线信道基本特性车车无线信道属于无线信道的一种，基本特性和无线信道相同，下面通过无线信道的基本特性进行分析。无线通信系统中，电波从发射端发射到达接收端，所经历的空口被称为无线传播信道。无线信道最大的特点就是信道随时间变化会引起接收信号的强弱改变，反映了信道的时变性，这种现象称为衰落[32]。图2.1无线信道衰落Fig.2.1Wirelesschannelfading
【参考文献】：
期刊论文
[1]C-V2X标准化进展与测试验证[J]. 于润东,余冰雁,李新洲,期治博,时晓光. 信息通信技术与政策. 2018(07)
[2]基于几何街道散射场景的车载移动信道模型[J]. 周杰,袁梅,王程. 科学技术与工程. 2017(25)
[3]基于车载通信标准街道场景的电磁散射信道模型[J]. 周杰,姚颖莉,邵根富,沈晓燕,刘鹏. 物理学报. 2016(14)
[4]三维空间域多普勒功率谱及其多天线系统性能[J]. 周杰,王亚林,菊池久和. 物理学报. 2014(24)
[5]基于车车通信的路况信息采集算法的研究[J]. 王保林,张崎. 现代电子技术. 2011(07)
[6]无线信道大尺度传播效应的统计模型与统计方法[J]. 秦成,陈豪. 移动通信. 2009(12)
[7]车载自组网的现状与发展[J]. 常促宇,向勇,史美林. 通信学报. 2007(11)
博士论文
[1]M2M MIMO宽带无线信道模型和特性研究[D]. 梁晓林.华北电力大学(北京) 2017
[2]车辆对车辆无线衰落信道建模与仿真研究[D]. 周玮.武汉理工大学 2012
硕士论文
[1]车车通信系统的信道建模与网络优化[D]. 吴韬.吉林大学 2015
[2]3D MIMO的信道建模及相关技术研究[D]. 张雅媛.北京邮电大学 2015
本文编号：3522055
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