基于Nakagami-m衰落的高移动性无线信道建模与仿真

摘要

随着高速铁路的发展，在高铁通信系统中，人们对通信服务质量提出了更高的要求。无线信道作为通信系统中信息传递的一种重要媒介，是通信系统的重要组成部分，为了更好地研究通信系统并对其进行不断的改进来满足人们的通信需求，对无线信道模型的建立就显得至关重要。高速铁路场景下，无线传播环境变得更为复杂，信道参数的测量、选择面临更多的困难，为了研究适合高移动性环境下的通信系统的调制、解调、抗干扰、信道估计和均衡等技术，建立适合高移动性环境下的铁路无线信道模型是非常重要的。
　　本文首先研究了高速铁路无线信道的特性，对大尺度衰落和小尺度衰落以及相关的衰落模型进行了介绍，结合信道相关理论知识对高速铁路信道特性进行了分析，包括路径损耗、多普勒频移、延迟传播等方面，对一般的窄带信道模型和宽带信道模型的建立也做了简要介绍，对比一般的信道特性和高速铁路信道特性，引入Nakagami衰落，并对产生Nakagami衰落信道的几种衰落信道建模方法进行了综述。
　　接着，本文基于一种新的高速铁路信道模型——Qian Liu模型，从Xiao模型开始研究，将两种模型进行了比较，对Qian Liu模型进行了改进使其具有了更好的适用性，其中最重要的改进就是引入了Nakagami衰落，对该模型的统计特性进行了仿真分析。另外，对高速铁路宽带随机信道模型也做了研究，主要是基于TDL的模型分析，体现出高铁宽带信道模型独有的特点。
　　最后，针对基于Nakagami衰落的高速铁路MIMO信道进行建模与仿真，从MIMO信道入手，研究其空间相关性以及在高铁环境下MIM0信道该如何建模，由简单到复杂，循序渐进，建立基于Nakagami衰落的高铁MIMO信道模型，并对不同衰落参数和不同空间相关性的MIMO系统信道容量进行了仿真分析。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 论文研究背景和意义

1．2 高速铁路信道模型国内外研究现状

1．3 本文主要内容与章节安排

第2章 高速铁路无线信道特性及Nakagami衰落信道

2．1 无线移动信道的衰落特性

2．1．1 大尺度衰落特性

2．1．2 小尺度衰落特性

2．2 高速铁路无线信道及信道特性分析

2．2．1 路径损耗

2．2．2 多普勒效应

2．2．3 时延扩展

2．2．4 衰落特性

2．2．5 衰落损耗

2．3 信道建模与仿真

2．3．1 平坦衰落信道建模与仿真

2．3．2 频率选择性衰落信道建模与仿真

2．4 Nakagami衰落信道模型

2．4．1 Nakagami衰落

2．4．2 Nakagami衰落信道建模方法

2．5 本章小结

第3章 高铁无线信道建模仿真

3．1 高移动性无线信道模型简介

3．2 高铁窄带随机信道模型的建立

3．2．1 Xiao模型的建立

3．2．2 Qian Liu信道模型及其改进

3．2．3 基于Nakagami衰落的改进Qian Liu模型

3．2．4 仿真结果分析

3．3 高移动性宽带无线信道建模

3．3．1 平稳区域和相干区域本地散射相关函数关系分析

3．3．2 基于Markov链的时变信道模型研究

3．4 本章小结

第4章 基于Nakagami衰落的高移动性环境下的MIMO信道建模

4．1 MIMO无线信道概述

4．1．1 从单天线信道到多天线信道

4．1．2 MIMO无线信道参数

4．1．3 MIMO信道典型模型

4．1．4 MIMO无线信道相关性和PAS模型

4．2 高速铁路环境下的MIMO信道建模

4．2．1 高铁场景下的MIMO无线信道建模

4．2．2 高铁MIMO动态散射模型接收端的空间相关性

4．2．3 基于Nakagami衰落的MIMO信道建模与仿真

4．3 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文