无线离体信道传播特性和稀疏化建模的研究
发布时间：2021-04-26 08:33
在5G和B5G时代,大量低复杂度、低成本、低功耗的小型设备将被广泛接入通信网络中并形成规模庞大的物联网络,其接入密度将高达每平方公里百万个。而穿戴于人体（或动物、机器人等移动物体）的便携设备是其重要的组成部分,它的应用依赖于连接穿戴网络和蜂窝网、WIFI等局域网的离体信道特性的研究。离体信道被定义为穿戴设备与远端接入点（AP）之间的传输媒介。它具有场景复杂多变、天线-人体效应显著、人体姿态和移动性干扰强等特点,故其传播特性与传统短距离无线信道存在显著区别。充分理解离体信道的传播特性并构建高效、可靠的接入链路同时具备重要的理论意义和很高的产业价值。本文围绕离体信道传播特性分析和建模这一科学问题,在单链路、分集链路、多穿戴位置、变接入点高度、多姿态测量等典型场景开展了大量无线信道测量实验,采用基于传统信道大小尺度传播特性分析和基于压缩感知理论的稀疏性分析方法对所测数据进行了系统性统计分析工作,建立了高预测精度和高通用性的大小尺度模型,提出了高可靠的圆极化分集接入方案,明确了稀疏化信道建模在单通道和多通道同步建模上的显著优势,主要工作和创新点如下:（1）建立了可变穿戴位置和可变接入点高度的双...
【文章来源】：南京邮电大学江苏省
【文章页数】：128 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
专用术语注释表
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 研究背景和意义
1.3 离体信道的研究现状和挑战
1.3.1 离体信道传播特性的研究现状和挑战
1.3.2 离体信道抗衰落方法的研究现状和挑战
1.3.3 离体信道稀疏化分析的研究现状和挑战
1.3.4 离体信道稀疏性建模的研究现状和挑战
1.4 本文的主要工作和结构安排
1.4.1 论文的主要工作
1.4.2 论文的章节安排
第二章 变高度和穿戴位置的离体信道传播特性分析与建模
2.1 引言
2.2 信道测量
2.2.1 测量设置和方案
2.2.2 身体遮挡/非遮挡和视距/非视距概念辨析
2.3 双因子路径损耗模型
2.3.1 所提双因子路径损耗模型
2.3.2 AP高度依赖的PLE因子模型
2.3.3 身体遮挡因子描述
2.3.4 建模和验证
2.4 小尺度特性与身体遮挡效应
2.4.1 功率延迟谱和频率相关函数
2.4.2 离体信道统计类型和参数
2.4.3 带宽延迟积
2.5 离体信道测量与建模中的数据工程方法总结
2.6 本章小结
第三章 圆极化分集离体信道传播特性分析与建模
3.1 引言
3.2 测量方案
3.3 传播特性
3.3.1 大尺度路径损耗特性
3.3.2 分集特性
3.3.3 抗衰落特性
3.4 分集模型建立与验证
3.4.1 信号模型
3.4.2 极化失配效应
3.4.3 圆极化和线极化方案的信号强度仿真
3.5 身体中心网信道仿真器
3.5.1 GUI设计及运行机理
3.5.2 数值仿真结果统计
3.6 本章小结
第四章 基于压缩感知的离体信道稀疏化分析和统计建模
4.1 引言
4.2 信道数据集和方法框架概述
4.2.1 测量及仿真数据集
4.2.2 稀疏信道建模框架
4.3 三平衡原则、字典选取以及重构算法
4.3.1 稀疏度、复杂度和准确度之间三者平衡
4.3.2 字典对于稀疏信道建模的影响
4.3.3 固定精度下的稀疏度-复杂度关系
4.3.4 三平衡原则总结
4.4 稀疏信道建模
4.4.1 稀疏度
4.4.2 排序稀疏系数的衰减规律及统计特性
4.4.3 稀疏系数所对应的字典索引集的统计特性
4.4.4 稀疏系数和传播参量之间关系
4.5 验证和仿真
4.5.1 使用SCM统计信息生成仿真信道
4.5.2 稀疏建模结果验证
4.6 本章小结
第五章 基于压缩感知的离体同步多通道稀疏化建模
5.1 引言
5.2 使用多测量矢量的压缩感知算法提取信道稀疏系数
5.2.1 信道测量数据集和MMV CS框架
5.2.2 所提增强同步SOMP算法
5.3 同步稀疏化信道建模
5.3.1 同步多通道信道建模和CIR重生成
5.3.2 残差和系数约束
5.4 仿真结果
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 论文工作总结
6.2 未来展望
参考文献
附录1 攻读博士学位期间撰写的论文
附录2 攻读博士学位期间参加的科研项目
致谢
本文编号：3161100
【文章来源】：南京邮电大学江苏省
【文章页数】：128 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
专用术语注释表
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 研究背景和意义
1.3 离体信道的研究现状和挑战
1.3.1 离体信道传播特性的研究现状和挑战
1.3.2 离体信道抗衰落方法的研究现状和挑战
1.3.3 离体信道稀疏化分析的研究现状和挑战
1.3.4 离体信道稀疏性建模的研究现状和挑战
1.4 本文的主要工作和结构安排
1.4.1 论文的主要工作
1.4.2 论文的章节安排
第二章 变高度和穿戴位置的离体信道传播特性分析与建模
2.1 引言
2.2 信道测量
2.2.1 测量设置和方案
2.2.2 身体遮挡/非遮挡和视距/非视距概念辨析
2.3 双因子路径损耗模型
2.3.1 所提双因子路径损耗模型
2.3.2 AP高度依赖的PLE因子模型
2.3.3 身体遮挡因子描述
2.3.4 建模和验证
2.4 小尺度特性与身体遮挡效应
2.4.1 功率延迟谱和频率相关函数
2.4.2 离体信道统计类型和参数
2.4.3 带宽延迟积
2.5 离体信道测量与建模中的数据工程方法总结
2.6 本章小结
第三章 圆极化分集离体信道传播特性分析与建模
3.1 引言
3.2 测量方案
3.3 传播特性
3.3.1 大尺度路径损耗特性
3.3.2 分集特性
3.3.3 抗衰落特性
3.4 分集模型建立与验证
3.4.1 信号模型
3.4.2 极化失配效应
3.4.3 圆极化和线极化方案的信号强度仿真
3.5 身体中心网信道仿真器
3.5.1 GUI设计及运行机理
3.5.2 数值仿真结果统计
3.6 本章小结
第四章 基于压缩感知的离体信道稀疏化分析和统计建模
4.1 引言
4.2 信道数据集和方法框架概述
4.2.1 测量及仿真数据集
4.2.2 稀疏信道建模框架
4.3 三平衡原则、字典选取以及重构算法
4.3.1 稀疏度、复杂度和准确度之间三者平衡
4.3.2 字典对于稀疏信道建模的影响
4.3.3 固定精度下的稀疏度-复杂度关系
4.3.4 三平衡原则总结
4.4 稀疏信道建模
4.4.1 稀疏度
4.4.2 排序稀疏系数的衰减规律及统计特性
4.4.3 稀疏系数所对应的字典索引集的统计特性
4.4.4 稀疏系数和传播参量之间关系
4.5 验证和仿真
4.5.1 使用SCM统计信息生成仿真信道
4.5.2 稀疏建模结果验证
4.6 本章小结
第五章 基于压缩感知的离体同步多通道稀疏化建模
5.1 引言
5.2 使用多测量矢量的压缩感知算法提取信道稀疏系数
5.2.1 信道测量数据集和MMV CS框架
5.2.2 所提增强同步SOMP算法
5.3 同步稀疏化信道建模
5.3.1 同步多通道信道建模和CIR重生成
5.3.2 残差和系数约束
5.4 仿真结果
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 论文工作总结
6.2 未来展望
参考文献
附录1 攻读博士学位期间撰写的论文
附录2 攻读博士学位期间参加的科研项目
致谢
本文编号：3161100
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