26GHz室外微蜂窝毫米波信道测量与建模研究

发布时间：2019-10-09 01:55

【摘要】：在26 GHz室外微蜂窝场景测量数据的基础上,研究了毫米波段路径损耗、阴影衰落和大尺度参数的建模方法,提出优化的分簇方法和莱斯因子计算方法,比较了参数化和非参数化方法对信道建模的差异,对比分析了不同微蜂窝场景环境对路径损耗和大尺度参数的影响。结果表明,非参数化方法对路径损耗影响较小,对大尺度参数影响较大,如均方根角度扩展。建筑物上的玻璃窗和环境中的树木对大尺度参数有较大影响,对路损影响较小。毫米波频段簇的数目比6 GHz以下频段更少。为26 GHz室外微蜂窝场景毫米波链路和系统仿真以及系统设计提供了信道基础数据和模型。
【图文】：

测量规划,场景

如建筑表面镜面反射体和植被等）对路径损耗和大尺度参数的影响。本文为26GHz室外微蜂窝场景5G毫米波链路和系统仿真以及系统设计提供了信道基础数据和模型。2测量环境与测量系统本文毫米波室外信道测量工作在华北电力大学（简称“华电”）校园内开展，选取的2个微蜂窝场景分别位于华电学生公寓区和留学生公寓区。学生公寓建筑表面窗户很少，树木密度高；留学生公寓建筑表面窗户多，树木密度相对较低。在每个场景下分别构造了一条视距（LoS,line-of-sight）路径和一条非视距（NLoS,non-line-of-sight）测试路径，如图1所示。发射端(Tx)采用全向天线，高6.10m；接收端(Rx)采用喇叭天线，高1.85m，其半波功率角（HPBW,half-powerbeamwidth）为10°。喇叭天线通过精密步进电机转台控制，可使其在水平面和垂直面进行旋转扫描测量。为得到完备的三维电波到达角信息，兼顾测量时间和效率，喇叭天线在选定的若干仰角下以5°为步长进行水平旋转扫描，仰角间隔为10°。对于距离发射端较近的测量位置，所测仰角数较多，随着收发端距离增大，电波到达角主要集中在水平面附近，此时所测仰角图1场景测量规划示意2017171-2

功率谱,旋转扫描,信号模型,测试系统

·134·通信学报第38卷目前，毫米波信道测量主要采用DSS系统[21]，在如图2所示的DSS测量系统中，假设测量时信道不随时间变化，，则可将天线旋转的不同位置看作虚拟天线阵列。由于测量时收发端静止，且不考虑移动散射体影响，因此多普勒频偏为0，则目标函数(;)lst可写为;,lllllstcu(5)图2旋转扫描测试系统下的信号模型假设测试时馈点保持在旋转中心，则导向矢量c(,)为111(,)(,)(,)(,)(,)MMMcfcfc(6)这样，在DSS系统下的SAGE算法实现与传统SAGE算法一致。3.4基于MCD的分簇算法和莱斯因子计算方法在3GPP和WINNER等6GHz以下频段的基于几何基础的随机模型以及超宽带SV(Saleh-Valen-zula)模型中，多径分量(MPC,multipathcomponents)被分成若干个簇(cluster)。簇的个数、簇时延扩展和簇角度扩展等参数是WINNER仿真模型中重要的输入参数。目前，主要的分簇算法有人工观察法、KPM(K-power-means)法和基于多径分量距离(MCD,multipathcomponentdistance）的分簇算法[21]。人工观察法主要应用于时延域分簇，即根据经验在时延功率谱(PDP,power-delay-profile)上确定簇的数目，如果同时考虑多径的角度域参数，簇的判定将变得不直观，这种方法不适用于多维参数空间的分簇。KPM法需要预先设定簇数的估计值，因目前毫米波段测量结果较少，该估计值难以得到。MCD法是多径分量在时延域和角度域上的欧式距离，物理含义直观明确，常用来定量描述多径在空时参数空间上的差异程度。然而，实测结果表明，传统的基于MCD的分簇算法在视距场景下没有考虑视距径的因素，使用统一的阈值进行分簇，会导致包含视距径的簇能量明显偏大。在本文建模工作中，提出了一种改进的基于MCD的分簇算法
【作者单位】：华北电力大学电气与电子工程学院;电信科学技术研究院无线移动通信国家重点实验室;东南大学毫米波国家重点实验室;
【基金】：电信科学技术研究院无线移动通信国家重点实验室开放基金资助项目(No.DTimo.15.094) 毫米波国家重点实验室开放课题基金资助项目(No.K201517)~~
【分类号】：TN928

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