【摘要】：車車(Vehicle-to-Vehicle,V2V)通信是構(gòu)成車聯(lián)網(wǎng)的基本要素之一,其性能直接受信號傳播環(huán)境制約,合適的信道和干擾模型對V2V通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及性能提升具有重要意義,也是歷來通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。然而,復(fù)雜多變的信號傳播環(huán)境為V2V通信三維信道和干擾模型的研究帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn),使得現(xiàn)有模型的適用性降低:現(xiàn)有信道模型多假設(shè)收發(fā)端勻速直線運(yùn)動,傳輸信號只經(jīng)歷一次或兩次散射后到達(dá)接收端,未考慮三維空間中收發(fā)端運(yùn)動速度及方向非線性變化和多重動態(tài)散射的影響;現(xiàn)有角度域信道模型多是二維全向方位角信道模型,不能表征由散射體非均勻分布而造成的信道三維角度域空間選擇特性,而三維角度域的干擾模型研究現(xiàn)有文獻(xiàn)還尚未開展。針對V2V通信信號傳播環(huán)境,論文首先對V2V通信三維信道和干擾進(jìn)行建模,然后研究信道、干擾和信干比的統(tǒng)計(jì)特性,以期為提升V2V通信性能提供理論基礎(chǔ)。論文的主要研究內(nèi)容和成果包括:(1)提出了一個三維MIMO(Multiple-Input-Multiple-Output)V2V多重動態(tài)散射信道模型,建立了收發(fā)端運(yùn)動速度和方向的非線性變化模型,推導(dǎo)出了空時相關(guān)函數(shù)和多普勒功率譜密度等信道統(tǒng)計(jì)特性,并分析了散射次數(shù)、散射模式、散射體速度分布和道路場景等V2V通信信號傳播環(huán)境參數(shù)對信道統(tǒng)計(jì)特性的影響。其中,收發(fā)端可進(jìn)行非線性變化運(yùn)動,散射體以隨機(jī)速度隨機(jī)方向運(yùn)動,且信號可經(jīng)歷多重動態(tài)散射。Jakes模型、單環(huán)動態(tài)散射模型、雙環(huán)靜態(tài)散射模型等多個現(xiàn)有信道模型的時間及空間相關(guān)函數(shù)可以作為所推導(dǎo)空時相關(guān)函數(shù)的特例,表明所提信道模型具有較廣的適用性。所提信道模型的多普勒功率譜密度(Doppler Power Spectral Density,D-PSD)能與現(xiàn)有文獻(xiàn)D-PSD和多個測試D-PSD相匹配,驗(yàn)證了上述信道模型的有效性。(2)面向非直視路徑在三維球面等概率到達(dá)和非直視路徑在方位角及俯仰角方向的到達(dá)概率都服從均勻分布兩種場景,分別建立了三維Rice信道多徑角度功率譜密度模型,并基于三維成型因子理論,推導(dǎo)出了兩種場景下的非規(guī)范復(fù)球諧系數(shù)、多徑成型因子、衰落率方差、電平通過率、平均衰落周期、空間相關(guān)函數(shù)、相干距離和最小陣元間隔距離等信道空間統(tǒng)計(jì)特性的閉合表達(dá)式。所提多徑角度功率譜密度模型和信道空間統(tǒng)計(jì)特性表征了V2V通信多徑來波功率在不同三維角度方向上具有不同衰落規(guī)律的空間選擇特性。仿真結(jié)果表明:三維角度空間方向?qū)Ω餍诺揽臻g統(tǒng)計(jì)特性有著顯著影響,相關(guān)工作可以有效簡化三維陣列天線和波束賦形等V2V通信傳輸技術(shù)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化。(3)提出了一個三維Gaussian干擾空間分布模型,給出了干擾角度功率譜密度,并基于三維成型因子理論,推導(dǎo)出了干擾成型因子、衰落率方差、電平通過率等干擾空間統(tǒng)計(jì)特性的閉合表達(dá)式。所提干擾空間分布模型、干擾角度功率譜密度和干擾空間統(tǒng)計(jì)特性表征了V2V通信的同頻干擾在不同三維角度方向上強(qiáng)度不同的特性。結(jié)合(2)中三維Rice信道(有用信號)的多徑角度功率譜密度模型和信道空間統(tǒng)計(jì)特性,推導(dǎo)出了信干比的概率密度函數(shù)和空間相關(guān)函數(shù)的閉合表達(dá)式。仿真分析表明:三維空間角度對干擾空間統(tǒng)計(jì)特性和信干比空間相關(guān)函數(shù)都有顯著影響,相關(guān)工作可為抗干擾技術(shù)的研究提供理論支持。
【圖文】：

圖 1.1 中國汽車保有量超過 200 萬的城市Fig. 1.1 China's cities with more than two million cars世界衛(wèi)生組織發(fā)布的《道路安全全球現(xiàn)狀報(bào)告 2015》指出，全球每年約有 1人在交通事故中喪生，交通事故是造成 15~29 歲年齡段人群意外死亡的首要。美國國家安全理事會的政府報(bào)告顯示，2017 年上半年美國公路交通死亡人超過 1.868 萬，，另有 200 多萬人傷勢嚴(yán)重，這些傷亡造成的損失約為 1.91 億

車聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U495

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2594217