基于射线跟踪的室内MIMO信道容量分析

发布时间：2019-07-31 12:49

【摘要】：MIMO技术已广泛应用于Wi-MAX和4G等无线通信系统中,相关研究也是无线通信领域中的热点和难点。在2013年,我国已有近70%的移动数据流量是发生在室内的,该比例还在继续提升。场强和信道容量的分布预测是通信系统网络规划和管理的基础,对于无线网络优化有着十分重要的意义。室内环境不同于室外环境,不同场景中信道的统计相似性会消失,预测结果主要受到室内布局结构、家具尺寸和材料的影响,因此对室内MIMO信道进行确定性建模显得尤为重要。本文采用确定性模型中的射线跟踪方法对天津大学某室内场景MIMO信道进行建模,对其路径损耗进行预测,并与实际测量值进行对比以验证该模型的正确性及有效性;进而,基于该模型计算得到时延、相位角等参数,仿真分析了信噪比以及天线数目对MIMO信道容量的影响。本文的创新点在于将基于三维可见元数据库提取的射线跟踪方法用于室内MIMO信道建模,可以有效减少参与射线跟踪计算的面和劈的数量,降低算法复杂度;并考虑室内场景中各种材质不同的物体,使模型有更强的普适性,使预测的结果更加精确。
【图文】：

图 2-2 简单的反射场景种介质入射到另一介质表面发生反射时，反射射：反射射线与入射射线分别位于法线的两侧；反的电磁波，当其极化方向任意时，可以将入射波极化分量两个分量，这是最简单可行的方式。将义为垂直极化分量，将电场方向平行于入射面的一介质为空气时，下式所示给出了所遇物体表面极化分量反射系数2222cos sin=cos sincos sin=cos sinRR

在投影之前需要根据视点位置对当前场景进行分区操作。为了简化计算，我们用立方体对场景进行分区[43]。如图3-6 所示。图 3-6 空间分区示意图图中的 center 即为的视点位置，以视点为中心，视点高度 h 的两倍为边长画出一个假设的立方体。连接立方体中心和立方体的一个面的四个顶点即可组成一个区域，很明显，一共可以将场景分为六个区域，即人眼需要观察六次。这种分区方法又称为立方体六分区。由于场景中的建筑物都是直棱柱，因此可以通过两个步骤来完成立方体六分区。首先将直棱柱投影至底面，在地面进行 4 个 90 度的角度分区。然后将角度分区的结果还原至三维，用立方体的两个对角切面对 90 度的二面角空间进行划分。2）透视投影在求解到各个分区的面片之后，需要对个分区的面片在各自的投影平面上进行投影。投影平面选择分区立方体的六个面。主要有两个步骤：第一步：坐标的平移和旋转变换在进行透视投影之前，先将视点坐标平移至原点，这样可以简化计算；为了统一投影变换矩阵 T，将所有的面片经过旋转变换至第一区，，即在第一区的投影平面上进行投影。下式(3-1)分别给出了各个区绕 z 轴旋转和绕 y轴旋转的矩阵szT和syT
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN919.3

【参考文献】

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1 杨晋生;胡自胜;陈为刚;;射线跟踪中三维矢量数据库建立方法[J];电信科学;2012年02期

2 杨晋生;董伯平;陈为刚;胡自胜;;基于三维射线跟踪的信道特性可视化研究[J];电子测量技术;2011年12期

3 袁正午;黎意超;李林;沐维;;基于动态分区的射线跟踪加速方法[J];计算机工程与应用;2010年27期

4 刘芜健;张业荣;曹伟;;一种基于射线跟踪的射线管分裂新方法[J];电子与信息学报;2008年04期

5 周力,柴舜连,毛钧杰;小区覆盖预测中一种有效的射线跟踪技术[J];电子与信息学报;2002年10期

6 程勇,吴剑锋,曹伟;一种用于移动系统场强预测的准三维射线跟踪模型[J];电波科学学报;2002年02期

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1 李超峰;MIMO信道电波传播特性[D];西安电子科技大学;2006年

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1 吴立;基于射线追踪的MIMO信道研究[D];南京邮电大学;2012年

2 朱若萍;基于射线跟踪模型的微蜂窝小区电波传播预测研究[D];电子科技大学;2007年

本文编号：2521335