【摘要】：車聯(lián)網(wǎng)旨在促進(jìn)車輛之間及基礎(chǔ)設(shè)施和車輛之間的消息交換,能夠?qū)崿F(xiàn)交通智能管理及車輛智能控制,可有效減少道路擁堵并提高道路安全。車載終端設(shè)備作為實(shí)現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵部分,其通信功能的可靠性與穩(wěn)定性是用戶和科研人員關(guān)注的重點(diǎn)。目前,為了評估車載終端設(shè)備在真實(shí)環(huán)境中的通信效果,測試人員需要針對不同環(huán)境做大量的外場實(shí)測,費(fèi)時(shí)費(fèi)力�？紤]到車聯(lián)網(wǎng)場景通信節(jié)點(diǎn)多、運(yùn)動(dòng)散射體豐富、存在節(jié)點(diǎn)間干擾等特點(diǎn),建立了基于幾何隨機(jī)(Geometry-based Stochastic,GBS)的車聯(lián)網(wǎng)多節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)信道模型,提出了一種車聯(lián)網(wǎng)多節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)信道仿真儀的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案,并研制了面向車聯(lián)網(wǎng)通信測試的信道仿真儀,其能夠在室內(nèi)復(fù)現(xiàn)真實(shí)傳播信道對車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)通信質(zhì)量的影響,大大縮短車載通信設(shè)備的研發(fā)周期。論文主要工作如下:(1)研究了多節(jié)點(diǎn)無線信道中信道衰落、節(jié)點(diǎn)間干擾和信道噪聲的基礎(chǔ)理論,分別對衰落、干擾的確定性模型和統(tǒng)計(jì)性模型進(jìn)行了分析比較;建立了基于GBS的車聯(lián)網(wǎng)多節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)信道模型,推導(dǎo)了基于通信場景和車輛運(yùn)動(dòng)軌跡的衰落模型參數(shù)計(jì)算過程,研究了節(jié)點(diǎn)間干擾與信道噪聲的計(jì)算方法,并通過數(shù)值仿真驗(yàn)證了本文計(jì)算方法的正確性。(2)針對車聯(lián)網(wǎng)多節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)信道模型及預(yù)期性能指標(biāo),基于NI面向儀器系統(tǒng)的外設(shè)互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展(Peripheral Component Interconnect Extensions for Instrumentation,PXIe)硬件平臺設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一套車聯(lián)網(wǎng)多節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)信道仿真儀的原型化樣機(jī),詳細(xì)分析了應(yīng)用軟件包括用戶交互界面及信道參數(shù)計(jì)算的具體實(shí)現(xiàn)方案,以及多徑時(shí)延模塊、信道疊加模塊和飽和截位模塊等關(guān)鍵模塊的LabView FPGA硬件實(shí)現(xiàn)方法。(3)針對本文研制的網(wǎng)絡(luò)信道仿真儀進(jìn)行了基礎(chǔ)指標(biāo)和校園場景的實(shí)測驗(yàn)證,首先利用典型測試信號對路徑損耗、信道噪聲和信道衰落等性能指標(biāo)進(jìn)行了詳細(xì)測試,測試結(jié)果均與預(yù)設(shè)值及理論值一致;其次,利用視頻信息傳輸通信系統(tǒng)對系統(tǒng)仿真功能進(jìn)行了測試,同時(shí)在校園真實(shí)場景下進(jìn)行外場實(shí)測,測試結(jié)果表明本文仿真儀能真實(shí)地復(fù)現(xiàn)出實(shí)際傳播環(huán)境對車載通信設(shè)備的失真影響,可用于對被測車聯(lián)網(wǎng)設(shè)備實(shí)時(shí)雙工通信、動(dòng)態(tài)組網(wǎng)等特性進(jìn)行帶有信道影響及不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的半實(shí)物仿真,大大縮短車載終端設(shè)備的研發(fā)周期并降低成本。
【圖文】：

( ) p 瑞利衰落分布的概率密度仿真圖如圖 2.2 所示LOS 條件下，到達(dá)接收機(jī)的信號多包含一 ( t ) | u其中，(2 )( )j f tm t Ae + 為直射路徑分量，，A, 頻率和相位。 ( t)一般服從萊斯分布，其 PDF2 0 ( ) rp r e 其中，0 為萊斯衰落的標(biāo)準(zhǔn)偏差；0I ( x)為第為2222π0π1 2e( ) 2π1 erfAAp + + 其中，erf( )表示誤差。萊斯衰落分布的概率

L ( t)表示信號傳播過程中時(shí)變的多徑數(shù)目；ll路徑小尺度衰落的歸一化表達(dá)式；l 表示第l 條傳播路徑的時(shí)延。進(jìn)一步，第 條路徑衰落系數(shù) ( )lh t 可看作無數(shù)條散射支路的疊加，將其建模為MT MRMT, , MR, , MRMT, , ,j ( ) j ( )j ( ) j11( ) e e eT Tl m l m l m l mMk r d k r dk v r tlmh t eM (2 M 表示散射支路的數(shù)量；l ,m 為初始相位，是滿足 [0,2 ]均勻分布的隨機(jī)變量MR MR MRTx y z d d d 和MT MT MT MTTx y z d d d d 分別表示收發(fā)天線的位置矢量；MS, , l mr 別為到達(dá)角和離開角的單位極坐標(biāo)矢量，表達(dá)式為, ,ZOA , ,AOAMS, , , ,ZOA , ,AOA, ,ZOAsin( )cos( ) sin( )sin( )cos( )l m l ml m l m l ml m r (2, ,ZOD , ,AODBS, , , ,ZOD , ,AOD, ,ZODsin( )cos( ) sin( )sin( )cos( )l m l ml m l m l ml m r (2 、 分別為離開或到達(dá)路徑的水平角度和俯仰角度。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U495

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本文編號：2625886