基于测量的3D MIMO信道分簇建模及高频段信道建模研究

发布时间：2017-04-09 14:07

  本文关键词：基于测量的3D MIMO信道分簇建模及高频段信道建模研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：为了满足下一代移动通信系统(5G)的业务量需求,提高频谱效率和寻找更多的频率资源成为两个可能的可行的方式。三维(Three Dimensional,3D)多天线技术(Multiple Input Multiple Output, MIMO)和6GHz以上的频段的使用就是对应其提出的。本文基于实测的数据,对3D MIMO信道的分簇建模进行了研究,并且研究了更高频段的信道传播特性和模型。具体的研究点包括： (1)对3D MIMO信道的测量与分簇建模。簇是具有相似的时延、角度等参数的多径信号的集合,簇模型则是以簇为基本单元的信道建模方式。信道的分簇建模首先对信道的簇参数进行分析,然后再研究簇内多径信号的特征参数。相比于传统的信道建模方式,这样可以大大降低对MIMO信道建模的复杂度,同时能够更加真实地反映信号的传播特征。目前标准化模型对分簇参数的建模较少,仅限于水平角。为了体现出信号在真实三维立体环境中的传播特性,本文选取了城市宏小区、微小区、室外到室内三个典型的3D MIMO的场景,开展了带宽100MHz,发端天线32,收端天线56的三维信道测量。通过对三维分簇和二维分簇性能的比较,发现三维空间下的分簇能够将原来本来相距很远而在二维分簇中没有被分开的多径分量分开,提高分簇的准确性。继而采用三维分簇,给出了三个典型场景下包括簇内角度扩展,簇内时延扩展,簇数,簇内多径数等簇参数的模型。并且研究了簇数与室外到室内场景的收发端高度差的关系,结果显示,簇数与高度差之间的关系能够很好的以高度差为变量的截断的高斯分布来拟合,并且对二者关系的下一步研究工作进行了展望。 (2)高频段信道的测量与建模。高频段信道建模属于最近业界的研究热点,对用于移动通信的具体频段也没有统一的认识,关于高频段用于移动通信的信道建模研究也较少。本文首先根据各国各地区的无线电频谱的划分,分析了可用的候选高频段,从中选择了当前国际上研究较多的28GHz频段作为本文的研究频段。针对28GHz的频段,分析了雨衰、雾衰对信号传播的影响,然后规划了包含室内办公室、走廊、大厅场景的实地信道测量。根据测量得到的数据,分析了信道的大尺度参数：路损和阴影。结果显示,在上述的三种场景中,路径损耗的衰减指数与自由空间的路损指数接近,分别为1.64,1.2,2.2。 以上是本文的主要工作内容和创新点,这些研究结果对特定场景的信道的标准化工作和新技术的研究具有一定的借鉴意义。
【关键词】：5G 信道建模 3D MIMO 分簇 高频段
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN919.3
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 缩写说明10-12
• 第一章 绪论12-18
• 1.1 研究背景与意义12-13
• 1.2 无线信道测量与建模的意义与发展13
• 1.3 面向未来5G的信道建模的研究现状13-16
• 1.3.1 基于分簇的信道模型的研究现状14-15
• 1.3.2 高频段信道建模研究现状15-16
• 1.4 论文主要内容及安排16-17
• 1.5 论文资助17-18
• 第二章 信道测量与建模18-32
• 2.1 无线信道建模方法18-19
• 2.2 测量平台19-23
• 2.2.1 时域信道探测仪20-21
• 2.2.2 频域信道探测仪21-23
• 2.3 数据分析方法23-30
• 2.3.1 簇参数的提取23-27
• 2.3.2 大尺度参数的提取27-30
• 2.4 本章小结30-32
• 第三章 3D MIMO信道的分簇建模32-54
• 3.1 测量场景32-35
• 3.1.1 城市宏小区(Urban Macro cell,UMA)场景32-33
• 3.1.2 城市微小区(Urban Micro cell,UMI)场景33-34
• 3.1.3 室外到室内(Outdoor to Indoor,O2I)场景34-35
• 3.2 三维信道分簇建模分析35-52
• 3.2.1 UMA场景三维信道分簇建模分析35-42
• 3.2.2 UMI场景三维信道分簇建模分析42-48
• 3.2.3 O2I场景三维信道分簇建模分析48-52
• 3.3 基于高度差的3D MIMO信道分簇建模52-53
• 3.4 本章小结53-54
• 第四章 高频段信道测量的建模研究54-62
• 4.1 候选频段调研和雨衰、大气衰减的影响54-56
• 4.2 测量场景56-58
• 4.2.1 室内办公室场景56-57
• 4.2.2 室内走廊场景57
• 4.2.3 室内大厅场景57-58
• 4.3 信道测量结果与建模分析58-61
• 4.3.1 室内办公室场景58-59
• 4.3.2 室内走廊场景59-60
• 4.3.3 室内大厅场景60-61
• 4.4 本章小结61-62
• 第五章 总结与展望62-64
• 参考文献64-68
• 致谢68-70
• 攻读硕士期间发表的学术论文70

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