本文關(guān)鍵詞：三維空時無線信道測量及參數(shù)估計算法研究

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【摘要】：隨著現(xiàn)代高速無線通信系統(tǒng)的發(fā)展,MIMO技術(shù)越來越受到人們的重視。為了更加準確地描繪無線信號在MIMO信道中的傳播狀況,需要將傳統(tǒng)的2D MIMO信道模型擴展到三維情況,并相應(yīng)地加入新的信道參數(shù),建立3D MIMO信道模型。為此,需要開展面向三維空時無線信道的測量和參數(shù)估計研究工作。本文首先對無線信道測量技術(shù)進行了概覽。在各類無線信道測量技術(shù)中,基于偽隨機序列的信道測量方案是最具代表性的一種。本文選擇這種方案的兩個代表,即RUSK MIMO信道測量系統(tǒng)和Propsound多維無線信道測量系統(tǒng)進行了詳細的介紹。此外,本文還提出一種新的信道測量解決方案,并對其探測信號設(shè)計、硬件結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)處理流程進行了介紹。本文還對無線信道的參數(shù)估計算法進行了研究,其中重點關(guān)注空域參數(shù)估計方法。首先對空域參數(shù)估計的基本數(shù)學(xué)模型進行了解釋,并就一些著名的空域參數(shù)估計算法進行了介紹,例如MUSIC、ESPRIT、ML和SAGE算法等,并對其進行了相關(guān)的仿真實驗。實際的無線信道一般包含大量的多徑,且多徑信號之間存在相關(guān)性。由于經(jīng)典算法自身的理論局限或過高的復(fù)雜度,使之無法應(yīng)對這種情形,因而難以在實際的信道測量系統(tǒng)中被直接采用。為解決上述問題,本文中提出了兩種適用于信道測量應(yīng)用的空域參數(shù)估計算法,即MERIA算法和MAPS算法。這兩種算法都基于陣列沖激響應(yīng)設(shè)計,其中MERIA算法利用陣列沖激響應(yīng)的旋轉(zhuǎn)不變性進行角度估計,而MAPS算法則首先由陣列沖激響應(yīng)矢量的協(xié)方差矩陣導(dǎo)出參考子空間,再根據(jù)導(dǎo)向矢量和參考子空間的正交性進行空間譜構(gòu)建和目標角度估計。理論和仿真實驗都證明了MERIA算法和MAPS算法能夠完成大量多徑存在時的空域參數(shù)估計,且對信噪比和陣列規(guī)模等要求較低,適合于實際信道測量系統(tǒng)應(yīng)用。此外,本文還就這兩種算法設(shè)計了實地測量驗證實驗,并通過實驗結(jié)果進一步證明了這兩種算法在實際信道測量中的有效性。
【關(guān)鍵詞】：3D MIMO 無線信道建模 信道測量 參數(shù)估計
【學(xué)位授予單位】：西北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN919.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 研究背景9-12
• 1.2 研究內(nèi)容12-13
• 1.3 論文結(jié)構(gòu)安排13-15
• 2 信道測量技術(shù)15-31
• 2.1 信道測量技術(shù)概述15-19
• 2.1.1 常用信道測量技術(shù)15-16
• 2.1.2 基于偽隨機序列的信道測量方法16-19
• 2.2 常用信道測量方案19-23
• 2.2.1 RUSK MIMO channel sounder介紹19-21
• 2.2.2 Propsound multi-dimensional radio channel sounder介紹21-23
• 2.3 自有信道測量系統(tǒng)介紹23-29
• 2.3.1 測量系統(tǒng)硬件配置23-26
• 2.3.2 測量系統(tǒng)工作原理26-28
• 2.3.3 數(shù)據(jù)后處理方法28-29
• 2.4 本章小結(jié)29-31
• 3 信道參數(shù)估計技術(shù)31-71
• 3.1 MIMO信道建模概述31-36
• 3.1.1 MIMO信道建模方法31-32
• 3.1.2 經(jīng)典信道模型32-34
• 3.1.3 從 2D MIMO到 3D MIMO的擴展34-36
• 3.2 角度參數(shù)估計基礎(chǔ)36-39
• 3.2.1 角度估計數(shù)學(xué)模型36-38
• 3.2.2 經(jīng)典的信號到達角估計算法38-39
• 3.3 譜估計算法39-46
• 3.3.1 經(jīng)典MUSIC算法原理39-41
• 3.3.2 經(jīng)典MUSIC算法的一維仿真分析41-44
• 3.3.3 經(jīng)典MUSIC算法的二維仿真分析44-46
• 3.4 基于參數(shù)子空間的估計算法46-54
• 3.4.1 ESPRIT算法的基本原理46-50
• 3.4.2 ESPRIT算法的一維仿真分析50-52
• 3.4.3 ESPRIT算法的二維仿真分析52-54
• 3.5 確定性參數(shù)估計算法54-68
• 3.5.1 最大似然算法的基本原理54-55
• 3.5.2 最大似然算法的仿真分析55-58
• 3.5.3 SAGE算法的基本原理58-63
• 3.5.4 SAGE算法的仿真分析63-68
• 3.6 本章小結(jié)68-71
• 4 基于陣列響應(yīng)旋轉(zhuǎn)不變性的多徑信號DoA估計算法71-83
• 4.1 算法的基本原理71-76
• 4.2 算法的仿真分析76-80
• 4.2.1 一維情況下的算法仿真76-78
• 4.2.2 二維情況下的算法仿真78-80
• 4.3 算法的實測驗證80-81
• 4.4 本章小結(jié)81-83
• 5 基于陣列響應(yīng)的多徑信號波達角譜估計算法83-99
• 5.1 算法的原理介紹83-88
• 5.2 算法的仿真分析88-95
• 5.2.1 不同信噪比時的仿真分析88-89
• 5.2.2 不同陣元個數(shù)時的仿真分析89-91
• 5.2.3 不同來波數(shù)量時的仿真分析91-93
• 5.2.4 算法的角度分辨率和分辨力分析93-95
• 5.3 算法的實測驗證95-98
• 5.3.1 空曠環(huán)境的LOS徑驗證實驗95-97
• 5.3.2 復(fù)雜環(huán)境中的波達角估計驗證實驗97-98
• 5.4 本章小結(jié)98-99
• 6 總結(jié)和展望99-101
• 參考文獻101-105
• 致謝105-107
• 發(fā)表論文和參加科研情況107-108

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 施盛建;;4G移動通信技術(shù)的特點分析與實踐應(yīng)用[J];信息通信;2014年01期

2 杜加懂;林輝;;多天線無線信道仿真與建模方法[J];電信網(wǎng)技術(shù);2007年10期

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本文編號：654651