本文關(guān)鍵詞：受限空間環(huán)境無(wú)線(xiàn)信道理論建模與仿真方法

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【摘要】：無(wú)線(xiàn)自由波是隧道環(huán)境中無(wú)線(xiàn)通信采用的重要方式,研究隧道環(huán)境中的無(wú)線(xiàn)信道對(duì)地下軌道交通的發(fā)展具有至關(guān)重要的作用。本文針對(duì)非視距隧道環(huán)境的特點(diǎn),在傳統(tǒng)傳播圖理論基礎(chǔ)上引入了射點(diǎn)集合的劃分算法和集合間轉(zhuǎn)移概率的概念,來(lái)細(xì)化散射點(diǎn)到散射點(diǎn)間的傳遞函數(shù)。通過(guò)傳播路線(xiàn)上相鄰兩個(gè)點(diǎn)集合間轉(zhuǎn)移概率之積來(lái)調(diào)整概率路線(xiàn)的傳遞函數(shù)的方法來(lái)提高隧道信道建模精度。在本文提出的方案中,首先根據(jù)實(shí)際隧道尺寸構(gòu)建幾何模型,提出了劃分面的算法,將隧道幾何模型劃分成M個(gè)散射點(diǎn)集合。那么整個(gè)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是的各個(gè)路線(xiàn)傳遞函數(shù)之和,最大反射次數(shù)為N,其中共有MN條傳播路線(xiàn)。通過(guò)引入點(diǎn)集合間的轉(zhuǎn)移概率以及定義轉(zhuǎn)移概率的計(jì)算方法,求得各點(diǎn)集合間的轉(zhuǎn)移概率。根據(jù)傳播圖理論分析散射點(diǎn)集合間子傳遞函數(shù),每條傳播路線(xiàn)的傳遞函數(shù)為相鄰點(diǎn)集合間轉(zhuǎn)移概率之積乘以相鄰點(diǎn)集合間子傳遞函數(shù)之積,最后將所有路線(xiàn)的傳遞函數(shù)之和做傅里葉逆變換,即可獲取時(shí)域信道沖激相應(yīng)(CIR,Channel Impulse Response)。接下來(lái)介紹了寬帶無(wú)線(xiàn)信道測(cè)量系統(tǒng)的工作原理,給出了在不同頻點(diǎn)、不同位置150MHz帶寬下的隧道環(huán)境實(shí)測(cè)功率時(shí)延譜(PDP, Power Delay Profile).并采用修正理論仿真了該環(huán)境下的無(wú)線(xiàn)信道。對(duì)比相同隧道環(huán)境下的實(shí)際測(cè)量結(jié)果,在誤差允許范圍內(nèi)兩者趨勢(shì)一致,數(shù)值相差在容許的-10dB范圍內(nèi),驗(yàn)證了所提理論的合理性與正確性。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析了該隧道環(huán)境下的多天線(xiàn)相關(guān)性、離開(kāi)角(AOD, Angle of Departure)、到達(dá)角(AOA, Angle of Arrival)、信道容量的變化。發(fā)現(xiàn)發(fā)射端AOD角度擴(kuò)展較小,天線(xiàn)相關(guān)性波動(dòng)較緩,接收端AOA角度擴(kuò)展較大,天線(xiàn)相關(guān)性波動(dòng)較劇烈。在收發(fā)位置一定的情況下,隨著天線(xiàn)數(shù)目的增加,隧道信道容量也逐漸增大,但是與瑞利信道容量差距逐漸增大,這可歸因于隧道環(huán)境下密集的反射導(dǎo)致較高的天線(xiàn)相關(guān)性和信道矩陣的退化。另一場(chǎng)景下,隨著隧道彎曲角度的變化,隧道環(huán)境由非視距逐漸趨近于視距環(huán)境,可以發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移概率矩陣呈現(xiàn)出一定的變化趨勢(shì)：相同部分點(diǎn)集合間轉(zhuǎn)移概率穩(wěn)定在比較高的數(shù)值,不同部分點(diǎn)集合間轉(zhuǎn)移概率逐漸降低。CIR峰值抽頭在時(shí)延上符合幾何原理,天線(xiàn)相關(guān)性的波動(dòng)越來(lái)越劇烈,角度擴(kuò)展逐漸變大,信道容量逐漸降低,信道矩陣有效特征值的數(shù)目也逐漸減小。
【關(guān)鍵詞】：隧道環(huán)境 傳播圖理論 轉(zhuǎn)移概率 信道建模 天線(xiàn)相關(guān)性 容量
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TN92
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-17
• 1.1 研究目的與意義11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與趨勢(shì)11-14
• 1.3 本文研究?jī)?nèi)容與創(chuàng)新點(diǎn)14-15
• 1.4 文章內(nèi)容安排15-17
• 2 隧道寬帶信道研究原理與方法17-29
• 2.1 無(wú)線(xiàn)信道傳播特性17-24
• 2.1.1 信道大尺度衰落17-18
• 2.1.2 信道小尺度衰落18-21
• 2.1.3 到達(dá)角/離開(kāi)角21-23
• 2.1.4 信道參數(shù)提取算法23-24
• 2.2 隧道寬帶信道測(cè)量特點(diǎn)24-25
• 2.3 隧道信道建模方法25-29
• 2.3.1 確定性信道模型25-26
• 2.3.2 隨機(jī)性信道模型26
• 2.3.3 經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/span>26-29
• 3 傳播圖信道建模理論29-61
• 3.1 傳播圖經(jīng)典理論29-34
• 3.1.1 傳播圖信道建模機(jī)制29-31
• 3.1.2 信道傳遞函數(shù)31-34
• 3.2 傳播圖信道建模修正與驗(yàn)證34-39
• 3.2.1 面的劃分35-37
• 3.2.2 轉(zhuǎn)移概率37-39
• 3.3 隧道場(chǎng)景下傳播圖信道建模理論驗(yàn)證39-58
• 3.3.1 非視距隧道場(chǎng)景描述39-42
• 3.3.2 驗(yàn)證方案42-46
• 3.3.3 信道建模仿真46-50
• 3.3.4 多普勒仿真50-51
• 3.3.5 MIMO信道仿真51-53
• 3.3.6 MIMO信道容量53-56
• 3.3.7 AOD與AOA分布56-58
• 3.4 小結(jié)58-61
• 4 隧道場(chǎng)景下傳播圖信道建模理論驗(yàn)證61-73
• 4.1 彎曲角度可變隧道場(chǎng)景描述61-62
• 4.2 轉(zhuǎn)移概率比較62-65
• 4.3 彎曲角度可變隧道MIMO信道仿真65-67
• 4.4 彎曲角度隧道場(chǎng)景下AOD與AOA分布67-68
• 4.5 不同場(chǎng)景下MIMO信道容量68-70
• 4.6 小結(jié)70-73
• 5 結(jié)論73-77
• 5.1 總結(jié)73-74
• 5.2 展望74-77
• 參考文獻(xiàn)77-81
• 作者簡(jiǎn)歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果81-85
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集85

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本文編號(hào)：585153