隨著無線通信系統(tǒng)的發(fā)展,對信道資源的利用更加廣泛和深入,就要求進一步認識無線信道,通過建立信道模型對這些資源進行全面、精確的描述。多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)系統(tǒng)通過在發(fā)射端和接收端均采用多天線技術不僅提高了系統(tǒng)性能,相對于單輸入單輸出系統(tǒng)能提高了信道容量。本文主要圍繞基于統(tǒng)計的MIMO信道模型及車載移動通信系統(tǒng)進行研究分析,通過室內外空間信道建模,分析波達信號的到達角(Angle of Arrival,AOA)、到達時間(Time of Arrival,TOA)的統(tǒng)計分布特性以及不同天線陣列下的MIMO性能。本文具體工作主要為以下四個方面:首先,針對室外宏小區(qū)移動通信場景,簡單介紹了一個空心圓模型,并給出了此模型上行鏈路空時統(tǒng)計特性;針對室內外無線傳播環(huán)境,提出一個三維幾何散射體信道模型,在假設所有有效散射體均勻分布在橢球體內,基站和移動臺位于橢球的兩個焦點處的情況下,給出了波達信號在空間和時間上的一些統(tǒng)計特性,分別推導了此模型下室內外環(huán)境中基站(Base Station,BS)端、移動臺(Mobile Station,MS)的TOA和AOA的概率密度函數。通過和一些二維模型、可測量數據比較可以驗證所提出模型的有效性。這個提出的三維(Three Dimensional,3D)模型適用于無線通信環(huán)境特別是室外微微蜂窩小區(qū)和室內傳播環(huán)境,同時也拓展了對三維空間統(tǒng)計信道模型的研究和應用。其次,以上述三維空間統(tǒng)計信道模型為基礎,研究了多天線系統(tǒng)的性能。通過在移動臺分別設置四單元的線型陣列(Uniform Linear Array,ULA)和圓環(huán)陣列(Uniform Circular Array,UCA)在橢球3D空間統(tǒng)計信道模型的基礎上分析了 MIMO多天線系統(tǒng)性能,研究包括了空間衰落相關性和系統(tǒng)容量以及天線陣列配置。然后,為了研究在各向同性散射和非各向同性散射中信道的傳輸特性,引入Von Mises分布函數,建立一種幾何散射信道模型,并在此基礎上研究了發(fā)射端和接收端都設置均勻線型陣列時的MIMO性能。在定量給出到達角和發(fā)射角(Angle of Departure,AOD)關系的條件下分析了參考模型的相關函數和信道容量。另外,在精確多普勒擴展法(Method of Exact Doppler Spread,MEDS)的基礎上提出一種改進的參數計算方法,在參考模型的基礎上得到了仿真模型。本模型的數值結果闡明了 Von Mises分布下信道的相關特性,理論分析和仿真結果表明信道仿真器和參考模型有近乎一致的時間相關性,同時此模型的提出也拓展了空間統(tǒng)計信道模型的研究。最后,為了研究室外視距(Line of Sight,LoS)和非視距(non-LoS,NLoS)傳輸場景中車輛與車輛(Vehicle-to-Vehicle,V2V)之間的無線通信系統(tǒng),提出一種基于幾何街道散射場景的統(tǒng)計信道模型,其發(fā)射端和接收端都處于移動狀態(tài)。并且在發(fā)射端和接收端都采用多天線技術,模型定量給出了幾何街道散射場景下到發(fā)射角(angle of arrival,AOD)和到達角AOA之間的幾何關系。同時研究了信號在幾何散射信道模型中的空間互相關函數、時間自相關函數(Auto Correlation function,ACF)、頻率互相關函數以及多普勒功率譜(Power Spectral Density,PSD)的影響。理論分析和仿真結果表明提出的V2V通信系統(tǒng)的無線信道的統(tǒng)計特性符合理論和經驗,拓展了多輸入多輸出寬帶V2V通信系統(tǒng)的研究。
【學位單位】：南京信息工程大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TN919.3
【部分圖文】：

Ｘ。是載波頻率對應的波長，是第ｎ簇的第ｍ條徑產生的多普勒頻移。（＾ｓ??是ＢＳ端視距傳輸時的離開角，而ｃｐｗｓ是電磁波視距傳輸時到達ＭＳ端的到達角度？??和（（）＾則分別表示了第ｎ個簇中第ｗ條徑對應的離開角ＡＯＤ和到達角ＡＯＡ。圖２．１給??出了以上各個角度的示意。??８??

辨的簇決定ｔｍ。本小節(jié)將介紹對接收信號的空時特性進行通用建模的方法。??２．３．１參考信道模型??室外傳播環(huán)境如圖２．２所示，周圍環(huán)境的散射體導致了從發(fā)射端到接收端存在Ｌ條??多徑分量。通過使用兩個本地的坐標系統(tǒng)（一個在發(fā)射端，一個在接收端），矢量和ｒ，??分別決定了發(fā)送天線和接收天線的空間位置，通過擴展參考文獻［３２］中的方向性表達式，??接收信號最終表示為雙向性信號［３３］。ｘ（〇是發(fā)送信號的復基帶形式，接收信號??的復基帶形式表示如下：??ｙ（ｔ，ｒＴ，ｒＲ）?＝?Ｙ，ａｉ?ｅｘｐ［ｊ２ｕ（ｎｒ；?？?ｒＴ）／Ｘ０］ｅｘｐ［ｊ２？ｉ（ｎ＾，?？?）／＾０］??／＝丨?（２．６）??ｘｅｘｐ（ｊ２ｒｔｖｒｆ／）ｘ（／－ｒ／）??其中，ｔ表示時間，＼是波長。第／條徑的其余參數包括：乂是復幅度，ｔ／是延時，??Ｖ，，，是多普勒頻移，是離開方向ＡＯＤ的單位矢量，是到達方向ＡＯＡ的單位矢??量。??上式的基本原理是：接收信號理解為對發(fā)射信號任意加權和時延的結果

南京信息工程大學碩士學位論文定的確定性幅度払和式（２．８）中的散射部分共同決定ｇ的幅度布：??（－）?＝?＾Ｒｉｃｅｉｚ）?＝?ｚｅｘｐ［－（２２?＋?ｂ｛）／（２〇ｌ）］ｌＱ｛ｚｂｘｌ〇ｌ）ｌａｌ，２?＞?０是修訂后的零階貝賽爾函數［１５］，尺表示Ｒｉｃｅ分布因子，具量與漫反射部分能量的比值，即欠／（２ａ。）２，圖２．３和圖２．布的概率密度函數。??１．８??：?：?；?．???
【參考文獻】

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本文編號：2874430