本文關(guān)鍵詞：虛擬Massive MIMO信道測量系統(tǒng)的研制及大尺度衰落分析

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【摘要】：本篇論文以寬帶虛擬大規(guī)模多輸入多輸出(Massive Multi-Input Multi-Output)系統(tǒng)的無線傳播信道研究為中心,重點探究相應(yīng)測試方法以及研制高效的測量系統(tǒng),并且使用研制的系統(tǒng)進(jìn)行了2014年和2015年兩次實際的外場信道測量活動,采集了暗室和北京交通大學(xué)西操場的大規(guī)模多天線無線傳播信道數(shù)據(jù),通過采用包括LS (Least Square)、MUSIC (Multiple Signal Classification)等在內(nèi)的信道測量和參數(shù)估計算法提取信道參數(shù)。先介紹了系統(tǒng)實現(xiàn)原理和各部分功能模塊的作用,進(jìn)而通過實驗室校準(zhǔn)表明所設(shè)計的系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確的提取出無線信道傳播特性,例如,在信道沖激響應(yīng)的測試中可以準(zhǔn)確的獲取信道的多徑數(shù)目、多徑時延以及路徑損耗等。另外在角度域的測量中,可以以最大平均誤差不大于0.6°得到1×2MIMO的到達(dá)角度。并分析在實際的測量場景中測得的數(shù)據(jù),得到相應(yīng)的信道特性,為5G技術(shù)和系統(tǒng)的研究和應(yīng)用奠定了堅實的基礎(chǔ)。首先,介紹無線信道的傳播特性,概括了無線信道的特點以及能體現(xiàn)信道傳輸能力的大尺度和小尺度的特征參數(shù),對大規(guī)模多天線陣列(Massive MIMO)系統(tǒng)的無線信道傳播特性的研究點和研究方法進(jìn)行詳細(xì)闡述；然后對無線信道的衰落模型和無線信道測量方法進(jìn)行全面的歸納分析,給出寬帶信道測量的基本要求、信道測量的分類、信道測量的應(yīng)用場景,基于現(xiàn)有文獻(xiàn)對廣泛使用的信道測量的基本原理和方法做出分類和分析。其次,詳細(xì)闡述虛擬Massive MIMO信道測量系統(tǒng)的研制,第一步對Massive MIMO信道測量技術(shù)做出分析,概述虛擬Massive MIMO的信道測量原理；第二步根據(jù)提出的信道測量技術(shù)與原理,參考通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu),在詳細(xì)考慮信號源、天線陣列、時鐘同步單元、射頻接收單元以及數(shù)據(jù)采集和存儲單元的相關(guān)功能以及參數(shù)的基礎(chǔ)上,設(shè)計或購買不同的硬件設(shè)備搭建一套適用于Massive MIMO信道測量的系統(tǒng),隨后對系統(tǒng)進(jìn)行性能分析。與現(xiàn)有的商用信道測量相比,本系統(tǒng)的優(yōu)勢在于成本低、實現(xiàn)簡單,并且為保證在信道測量的過程中探測信號的相位連續(xù),采用了光纖拉遠(yuǎn)設(shè)備保證整個系統(tǒng)的同源同步,進(jìn)而保證系統(tǒng)的相位同步；在數(shù)據(jù)的采集存儲過程中,采用虛擬連續(xù)存儲的方法,即減輕了硬盤的數(shù)據(jù)存儲壓力又不破壞數(shù)據(jù)的有用信息,有效提升了系統(tǒng)的性能：通過使用信道仿真儀器對搭建的測量系統(tǒng)進(jìn)行實驗室的校準(zhǔn),證明了方案的可靠性和穩(wěn)定性。最后,概述對Massive MIMO信道進(jìn)行真實測量的方案,對兩種不同場景的虛擬Massive MIMO信道測量活動進(jìn)行全方位的描寫和分析：介紹測試點和天線陣列的擺放策略、測試基本參數(shù)、測試性質(zhì)及其條目；通過實地信道測量,得到信道沖擊響應(yīng)的結(jié)果,提出了有效統(tǒng)計信道參數(shù)的算法,全面分析Massive MIMO無線傳播信道的各種特性：Massive MIMO信道沖擊響應(yīng)矩陣、路徑損耗、陰影衰落陣列相關(guān)性等,研究表明天線陣列的不同陣元對固定目標(biāo)用戶的不同鏈路陰影衰落存在相關(guān)性,這種相關(guān)性源于同一障礙物對天線陣列的不同陣元的遮擋。
【關(guān)鍵詞】：5G 大規(guī)模多天線 信道測量 測量系統(tǒng) 光纖拉遠(yuǎn) 路徑損耗 陰影衰落 相關(guān)性
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN919.3
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 1 引言12-20
• 1.1 研究背景和課題意義12-15
• 1.2 Massive MIMO無線信道研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 本文研究內(nèi)容17-18
• 1.4 本文章節(jié)安排18-20
• 2 信道傳播特性研究20-32
• 2.1 無線信道特性20-26
• 2.1.1 大尺度特性20-24
• 2.1.2 小尺度特性24-26
• 2.2 無線信道測量26-32
• 2.2.1 直接射頻脈沖信道測量29
• 2.2.2 偽隨機(jī)序列滑動相關(guān)信道測量29-30
• 2.2.3 頻域信道測量30-32
• 3 虛擬Massive MIMO測試原理與測試系統(tǒng)32-54
• 3.1 虛擬天線陣列原理32-34
• 3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理34-46
• 3.2.1 系統(tǒng)總體描述34-41
• 3.2.2 控制與數(shù)據(jù)采集存儲41-46
• 3.3 實驗室校準(zhǔn)46-54
• 4 Massive MIMO信道測量及數(shù)據(jù)分析54-68
• 4.1 測試活動54-58
• 4.1.1 暗室場景54-56
• 4.1.2 市區(qū)開闊地場景56-58
• 4.2 數(shù)據(jù)分析58-68
• 4.2.1 暗室場景59-61
• 4.2.2 市區(qū)開闊地場景61-68
• 5 結(jié)論與展望68-70
• 參考文獻(xiàn)70-74
• 作者簡歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果74-78
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集78

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本文編號：535843