發(fā)布時(shí)間：2018-04-27 02:10

  本文選題：3D無(wú)線信道建模 + SAGE算法��； 參考：《西安電子科技大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：信道模型是無(wú)線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)和通信算法技術(shù)評(píng)估的基礎(chǔ),因此準(zhǔn)確地對(duì)信道進(jìn)行建模至關(guān)重要。目前主流的信道建模方法為基于幾何統(tǒng)計(jì)的隨機(jī)信道模型(Geometry-based Stochastic Channel Models,GSCM),該模型具有復(fù)雜度折中、適用載頻大、能反映信道的長(zhǎng)期統(tǒng)計(jì)特性等特點(diǎn)。其建模核心思想是利用具有一定參數(shù)(大尺度參數(shù)、小尺度參數(shù)以及多普勒頻率等)的簇的疊加來(lái)生成最終的信道矩陣。但是目前的GSCM信道模型是在二維平面內(nèi)進(jìn)行建模的,忽略了收發(fā)天線間的高度差,沒有包含實(shí)際傳播環(huán)境中俯仰維度的信息,缺乏對(duì)信道在三維空間內(nèi)色散情況的建模,不能精確描述實(shí)際傳播信道。因此本論文對(duì)從測(cè)量數(shù)據(jù)中提取3D信道參數(shù)、基于WINNER II模型建立完整的3D信道模型進(jìn)行了研究。主要工作內(nèi)容如下:1.完整地提出了基于SAGE算法的3D信道參數(shù)提取方法。該算法可以實(shí)現(xiàn)使用均勻線性天線陣列(ULA)作為實(shí)際信道探測(cè)的天線設(shè)備,由實(shí)際探測(cè)得到的沖激響應(yīng)(CIR)數(shù)據(jù)來(lái)提取信道中多徑分量的空-時(shí)-頻的三維信息。解決了SAGE算法在參數(shù)提取的實(shí)現(xiàn)中關(guān)于3D波程差的計(jì)算以及基于探測(cè)設(shè)備發(fā)射信號(hào)時(shí)間幀結(jié)構(gòu)的發(fā)射脈沖信號(hào)建模的問(wèn)題。算法所提取的多徑參數(shù)可用于后期建模。本文給出了算法的實(shí)現(xiàn)結(jié)果,并對(duì)其性能進(jìn)行分析。2.在GSCM的建模方法和WINNER II信道模型的基礎(chǔ)上,建立了完整的三維信道模型。引入了俯仰角信道空間參數(shù),包括俯仰角度擴(kuò)展、空間三維視距角以及移動(dòng)臺(tái)速度的俯仰參數(shù),解決了三維波程差、三維多普勒頻率以及天線陣列任意姿態(tài)帶來(lái)的三維極化方向圖變化對(duì)隨機(jī)相位的影響的問(wèn)題。首先通過(guò)鏈路內(nèi)和鏈路間的參數(shù)相關(guān)性來(lái)生成包含俯仰維度的大尺度參數(shù),然后以一定的數(shù)學(xué)分布隨機(jī)生成小尺度參數(shù),最后以這些參數(shù)構(gòu)成每一條簇的信道沖激響應(yīng),通過(guò)將這些簇進(jìn)行疊加建立3D信道模型。在所建立的3D信道模型中,用戶可以自定義配置天線陣列的三維幾何信息以及三維采樣的場(chǎng)方向圖,并通過(guò)極化增益分解的方法計(jì)算GCS坐標(biāo)系下的天線響應(yīng)增益。論文完整地生成了3D MIMO的信道系數(shù)矩陣,真實(shí)地模擬實(shí)際MIMO信道的傳輸,建立了一個(gè)通用3D信道模型。3.基于所建立的3D信道模型,對(duì)3D信道的信道相關(guān)性以及信道特性進(jìn)行仿真。論文提供了所建模信道的大小尺度參數(shù)統(tǒng)計(jì)特征曲線,以便于后期結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)建模理論以及不同仿真平臺(tái)等因素對(duì)信道特征參數(shù)進(jìn)行分析和修正,進(jìn)而建立適合室內(nèi)、室外及其它特殊應(yīng)用場(chǎng)景下的3D無(wú)線信道模型。
[Abstract]:Channel model is the basis of wireless communication system design and communication algorithm evaluation, so it is very important to model the channel accurately. At present, the main channel modeling method is Geometry-based Stochastic Channel models based on geometric statistics. This model has the characteristics of compromises in complexity, large carrier frequency, and can reflect the long-term statistical characteristics of the channel. The core idea of modeling is to generate the final channel matrix by using the superposition of clusters with certain parameters (large scale parameter, small scale parameter and Doppler frequency). However, the current GSCM channel model is modeled in two-dimensional plane, neglecting the height difference between transceiver antennas, not including the information of pitch dimension in the actual propagation environment, and lacking the modeling of channel dispersion in three-dimensional space. The actual propagation channel cannot be accurately described. In this paper, 3D channel parameters are extracted from measurement data, and a complete 3D channel model based on WINNER II model is established. The main work is as follows: 1. A 3D channel parameter extraction method based on SAGE algorithm is proposed. The algorithm can use uniform linear antenna array (ULAA) as antenna equipment for actual channel detection, and extract the space-time-frequency 3D information of multipath components from the detected impulse response (CIRs) data. The problem of 3D wave path difference calculation in the realization of parameter extraction by SAGE algorithm and modeling of transmitting pulse signal based on the time-frame structure of transmitting signal of detecting equipment are solved. The multipath parameters extracted by the algorithm can be used for later modeling. In this paper, the implementation results of the algorithm are given, and its performance is analyzed. 2. 2. Based on the modeling method of GSCM and the WINNER II channel model, a complete 3D channel model is established. The pitch parameters of the pitch angle channel are introduced, including the pitch angle expansion, the three dimensional pitch angle and the pitch parameter of the moving station velocity, and the 3D wave path difference is solved. The influence of 3D Doppler frequency and arbitrary attitude of antenna array on the random phase caused by the change of three-dimensional polarization pattern. First, the large scale parameters including pitch dimension are generated by the correlation of the parameters in and between the links, then the small scale parameters are randomly generated by a certain mathematical distribution. Finally, these parameters are used to form the channel impulse response of each cluster. The 3D channel model is established by superposing these clusters. In the established 3D channel model, the user can customize the 3D geometric information of antenna array and the field pattern of 3D sampling, and calculate the antenna response gain in GCS coordinate system by polarization gain decomposition method. In this paper, the channel coefficient matrix of 3D MIMO is generated, and the transmission of real MIMO channel is simulated, and a general 3D channel model. 3. Based on the established 3D channel model, the channel correlation and channel characteristics of 3D channel are simulated. In this paper, the statistical characteristic curves of the channel size and scale parameters are provided to facilitate the analysis and correction of the channel characteristic parameters by combining the measured data, mathematical statistical modeling theory and different simulation platforms. Furthermore, a 3D wireless channel model suitable for indoor, outdoor and other special application scenarios is established.
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN919.3

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10 吳旭f，

本文編號(hào)：1808708