移動(dòng)到移動(dòng)(M2M)衰落信道建模及統(tǒng)計(jì)特性分析研究.pdf

1、移動(dòng)到移動(dòng)（M2M）通信系統(tǒng)是一種不基于固定式基站的移動(dòng)通信系統(tǒng)，為兩個(gè)或多個(gè)移動(dòng)用戶提供直接的端到端無(wú)線通信，即在M2M通信系統(tǒng)中，移動(dòng)終端彼此直接互連，相互交換無(wú)線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)而無(wú)需基站轉(zhuǎn)發(fā)。M2M通信系統(tǒng)具有廣泛的應(yīng)用前景，典型的如ad-hoc網(wǎng)絡(luò)和目前較為熱門(mén)的協(xié)作分集網(wǎng)絡(luò)，以及未來(lái)的移動(dòng)寬帶網(wǎng)狀網(wǎng)和應(yīng)用于智能交通的車(chē)輛間通信系統(tǒng)。 我們知道，對(duì)于設(shè)計(jì)一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的無(wú)線通信系統(tǒng)首要任務(wù)之一就是要弄清楚無(wú)線通信鏈路的信道特

2、性。只有有了可靠的無(wú)線信道信息才能有效、及時(shí)、和實(shí)用地設(shè)計(jì)并測(cè)試該通信系統(tǒng)。信道的認(rèn)知要求理解各種損耗，如多徑衰落、時(shí)變衰落、頻率選擇性衰落等。利用這些信息，通信系統(tǒng)才能設(shè)計(jì)得具有理想或接近理想的性能。M2M通信信道不同于經(jīng)典的蜂窩網(wǎng)絡(luò)信道，目前已有的許多信道模型不能運(yùn)用于M2M通信系統(tǒng)，也沒(méi)有已知的信道模型可以直接用來(lái)描述M2M信道的衰落和空-時(shí)-頻域行為。同時(shí)，多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)作為提高信道容量和增強(qiáng)信道可靠性的一種重要技

3、術(shù)手段，將廣泛應(yīng)用于未來(lái)的M2M通信系統(tǒng)。因此，在研究M2M通信系統(tǒng)衰落信道的同時(shí)，必須建立MIMO信道模型，充分研究信道的空間特性。 為此，本文以M2M衰落信道特性研究為主題，結(jié)合理論研究和計(jì)算機(jī)仿真等手段，在M2M信道建模和統(tǒng)計(jì)特性分析方面展開(kāi)研究，致力于建立新的M2M通信信道模型及反映真實(shí)街道傳播環(huán)境的信道模型。尤其是結(jié)合MIMO技術(shù)，研究空-時(shí)-頻域中的M2M衰落信道統(tǒng)計(jì)特性。論文的主要研究工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下： （

4、1）基于確定性仿真模型建模方法，分析了精確多普勒擴(kuò)展（MEDS）和Lp-norm算法的確定性模型參數(shù)算法，研究了這兩種算法所建立仿真模型與隨機(jī)模型的逼近精確度，分析了仿真模型諧波數(shù)量對(duì)相關(guān)特性的影響，并針對(duì)M2M衰落信道確定性模型參數(shù)對(duì)兩種算法進(jìn)行了改進(jìn)，為M2M信道確定性仿真模型的建立提供了理論基礎(chǔ)。 （2）采用基于幾何散射模型的信道建模方法，提出了殘缺雙環(huán)幾何散射分布模型，給出了宏蜂窩MIMO M2M頻率非選擇性衰落信道參考

5、模型，研究了該模型的時(shí)域自相關(guān)特性以及空域互相關(guān)特性，并給出了功率譜密度的閉合形式。為宏蜂窩MIMO M2M頻率非選擇性衰落信道仿真模型的建立奠定了基礎(chǔ)。 （3）在宏蜂窩MIMO M2M頻率非選擇性衰落信道參考模型的基礎(chǔ)上，針對(duì)參考模型的隨機(jī)性導(dǎo)致模型統(tǒng)計(jì)結(jié)果的不確定的缺點(diǎn)，提出了確定性仿真模型。同時(shí)采用了MEDS和Lp-norm算法對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行確定性計(jì)算，分別給出了時(shí)域自相關(guān)閉合表達(dá)式、空間相關(guān)表達(dá)式以及空-時(shí)聯(lián)合相關(guān)函數(shù)閉

6、合形式。并分析了2×2天線陣列發(fā)射和接收天線振子之間的相關(guān)性以及普遍采用的4×4天線陣列、6×6天線陣列的平均信道容量。研究結(jié)果證明了該仿真模型的有效性和可靠性，為分析M2M衰落信道特性和設(shè)計(jì)M2M通信系統(tǒng)提供了理論依據(jù)。 （4）建立基于室外街道散射環(huán)境的MIMO車(chē)輛對(duì)車(chē)輛（V2V）信道模型。提出了街道交叉路口傳播環(huán)境的散射模型，簡(jiǎn)稱(chēng)T-模型。并建立了發(fā)射角（AoD）和到達(dá)角（AoA）之間的準(zhǔn)確關(guān)系，該關(guān)系的確立對(duì)角度擴(kuò)展的研究