大规模多天线信道测量及小尺度衰落特性研究

发布时间：2017-06-09 15:13

  本文关键词：大规模多天线信道测量及小尺度衰落特性研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：移动互联网和物联网市场与业务应用的迅猛发展,推动了第五代移动通信(5G)的技术研究。5G要求具有媲美光纤的接入速率、享受本地操作的实时体验以及随时随地的宽带无线接入能力,这对5G系统的网络容量、网络覆盖率等都提出了巨大的挑战,仅靠提高传输带宽、增加小区密度等方式,已无法满足这一需求。因此,迫切需要革新性的无线传输技术出现。大规模多天线(Massive MIMO)技术作为5G的候选技术之一,突破传统多天线和智能天线技术的限制,充分挖掘无限空间资源,可以以更小的功率消耗,实现频谱效率和信道可靠性的大幅提高。在无线通信系统研究设计、部署和优化过程中,无线信道特性必须给予充分的考虑。作为其基础研究工作一信道模型的建立,亟需真实场景的信道数据来支持。本文基于此背景利用自行研制的测量平台在不同场景进行信道测量采集真实信道数据,对Massive MIMO宽带无线信道进行了参数分析与建模。论文首先简单回顾了表征宽带无线信道特性的基本参数,对无线信道测量的方法和原理及测量信号的选取等进行了详细阐述。在测量数据的参数提取方法中,简单介绍了论文中后期数据处理所用的多径搜索及系统响应消除等的方法。并对信道测量所用平台软硬件及相应的功能原理进行了详细的讲解。深入研究Massive MIMO宽带无线信道衰落特性,重点针对操场空旷场景以及报告厅会议室场景,围绕上述两种场景,分别在1.4725GHz和4.450GHz两个频段下,展开了大量的实地测量。基于实测数据,对小尺度时延衰落和空域信道特性进行了提取,深入分析Massive MIMO无线信道的传播特征。采用RA (Reverse Arrangement)试验方法对虚拟天线阵列(128阵元)经历的信道平稳性进行了分析研究,并通过实际测量数据验证得出在高频点时满足广义平稳特征,在低频点时由于信号传播损耗较小,天线阵列较长,受周围散射物影响较大,到达接收端的多径数目较多,不能满足广义平稳特性。现有的信道模型中大尺度矩阵只考虑收发端天线之间的路径损耗,而不考虑阵列天线上的衰落,但在Massive MIMO系统中,由于线性阵列较长,此时天线阵列上的衰落将不可忽略。文章中通过几何建模方法,结合基站端阵列天线空间域角度等信息对现有的信道矩阵中的大尺度矩阵进行了修正。通过选择典型场景进行实地测量,得到了1.4725GHz和4.450GHz两个频段下的一些信道特性,同时也可以在统计特性分析的基础上获得通用的信道模型,为5G Massive MIMO无线通信系统的实际网络部署和规划提供一定的参考。
【关键词】：5G Massive MIMO 信道测量 角度估计 小尺度特征 平稳性分析
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN92
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 序言9-12
• 1 引言12-18
• 1.1 研究背景与研究现状12-15
• 1.1.1 研究背景12-13
• 1.1.2 研究现状13-15
• 1.2 研究意义和目的15-17
• 1.3 论文内容与结构安排17-18
• 2 无线信道特征与数据处理方法18-32
• 2.1 无线信道基础18-24
• 2.1.1 时延域统计模型20-21
• 2.1.2 空域统计模型21-23
• 2.1.3 大尺度衰落模型23-24
• 2.2 数据提取方法24-29
• 2.2.1 噪底选取与多径搜索25-26
• 2.2.2 系统响应去除方法26-27
• 2.2.3 角度分析方法27-29
• 2.3 本章小结29-32
• 3 宽带无线信道测量方法及测量平台32-46
• 3.1 测量方法及信号的选取33-36
• 3.1.1 测量方法介绍33-34
• 3.1.2 测量信号选取原则34-36
• 3.2 虚拟Massive MIMO信道测量系统36-44
• 3.2.1 测量系统硬件介绍36-41
• 3.2.2 测量系统软件介绍41-42
• 3.2.3 实验室校准42-44
• 3.3 本章小结44-46
• 4 实际信道测量结果分析与建模46-68
• 4.1 室外场景的信道测量与建模46-49
• 4.1.1 测量场景介绍46-48
• 4.1.2 测量参数配置48-49
• 4.2 室外测量结果分析与建模49-63
• 4.2.1 时延域参数提取与分析50-53
• 4.2.2 角度域参数分析53-55
• 4.2.3 平稳性分析55-58
• 4.2.4 模型构建58-63
• 4.3 室内场景参数提取与分析63-67
• 4.3.1 时延域参数提取与分析63-65
• 4.3.2 空间域特征65-67
• 4.4 本章小结67-68
• 5 结论68-70
• 5.1 总结68
• 5.2 展望68-70
• 参考文献70-74
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果74-78
• 学位论文数据集78

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