基于几何基础上的随机MIMO信道模型及仿真研究

摘要

多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)技术已经成为移动通信不可或缺的一部分，在不增加发射功率前提下能够使系统的信道容量得到很大的提升，这能够很好的缓解频谱资源紧张的情形。然而，仅仅依靠MIMO技术来提高无线通信系统的信道容量是不够的，系统容量的增加还要很大程度的依赖于MIMO无线信道的特性;同时，研究基于MIMO的各种关键技术和处理算法也需要建立MIMO信道的模型，进行相应的信道特性参数的仿真，以便评估各种处理算法的优劣和所用模型系统性能的好坏。
　　本文主要研究并总结了WINNER和COST2100随机信道模型的建模、仿真以及模型之间的特性参数的比较。建立在几何基础上的WINNER和COST2100随机信道模型是第四代(4G)移动通信MIMO信道仿真中两种最为重要模型并广泛应用。WINNER模型已在全球4G信道仿真中得到具体应用。由于COST2100信道模型不同的物理机制和优点，也是近年来信道领域研究和应用热点，但对于这两种模型在具体场景下的比较和在具体应用场景下的有效性和契合度还没有这方面的研究工作。本文基于室内环境，利用两种不同模型开展对其信道进行仿真研究。在视距(Line-of-Sight，LOS)和非视距(Non-Line-of-Sight，NLOS)的情况下，对信道的功率时延谱、莱斯因子、信道容量、时延扩展和角度扩展等信道特性参数进行仿真对比，再利用实际测试数据的分析结果作为佐证来验证两个模型的契合度以及模型的实用性。
　　WINNER模型作为一个在全球已经得到广泛应用的信道模型，其主要应用于2-5GHz频段。对于毫米波频段现在还没有一个普遍认可的模型。本文将WINNER平台应用于60GHz的毫米波段。本文主要基于室内环境，分析测试数据并提取信道特性参数的统计特性，将得到的特性参数应用于WINNER平台并对其进行模型仿真。通过测试得到实验数据，并对实验数据进行处理仿真得到其特性参数曲线。将测试结果与WINNER模型仿真得到的结果进行对比分析。验证WINNER模型在毫米波段也有广泛的应用前景。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 MIMO技术的发展概况

1．2 MIMO技术的研究意义

1．3 MIMO信道建模的国内外研究现状

1．4 本文研究的内容及章节安排

第2章 MIMO信道的传播特性

2．1 无线电波传播方式

2．2 无线电波的传播特性

2．2．1 传播路径与信号衰落

2．2．2 信道包络统计特性

2．2．3 多径时散

2．3 MIMO信道模型分类

2．3．1 统计性模型

2．3．2 确定性模型

2．4 本章小结

第3章 室内MIMO信道模型及仿真结果

3．1 COST2100模型及WINNER模型发展现状

3．2 信道测量和环境

3．3 信道建模理论基础

3．3．1 COST2100信道模型

3．3．2 WINNER信道模型

3．4 信道仿真和测试结果的比较分析

3．4．1 功率时延谱特性

3．4．2 莱斯K因子

3．4．3 MIMO信道容量

3．4．4 均方根时延扩展

3．4．5 均方根角度扩展

3．5 本章小结

第4章 WINNER仿真平台在毫米波段的应用

4．1 信道测量

4．1．1 测量系统的概述

4．1．2 测量环境的描述

4．2 WINNER仿真平台的修改和应用

4．2．1 WINNER平台的修改

4．2．2 WINNER平台的应用

4．3 毫米波室内测试结果与WINNER平台仿真结果的比较研究

4．3．1 功率延时谱对比分析

4．3．2 均方根时延扩展对比分析

4．3．3 莱斯K因子对比分析

4．3．4 水平角角度扩展对比分析

4．4 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢