3D寬帶MIMO信道建模與模型分析.pdf

1、信道模型是無(wú)線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)和通信算法技術(shù)評(píng)估的基礎(chǔ)，因此準(zhǔn)確地對(duì)信道進(jìn)行建模至關(guān)重要。目前主流的信道建模方法為基于幾何統(tǒng)計(jì)的隨機(jī)信道模型(Geometry-based Stochastic Channel Models,GSCM)，該模型具有復(fù)雜度折中、適用載頻大、能反映信道的長(zhǎng)期統(tǒng)計(jì)特性等特點(diǎn)。其建模核心思想是利用具有一定參數(shù)(大尺度參數(shù)、小尺度參數(shù)以及多普勒頻率等)的簇的疊加來(lái)生成最終的信道矩陣。但是目前的GSCM信道模型是在二維平

2、面內(nèi)進(jìn)行建模的，忽略了收發(fā)天線間的高度差，沒有包含實(shí)際傳播環(huán)境中俯仰維度的信息，缺乏對(duì)信道在三維空間內(nèi)色散情況的建模，不能精確描述實(shí)際傳播信道。因此本論文對(duì)從測(cè)量數(shù)據(jù)中提取3D信道參數(shù)、基于WINNER II模型建立完整的3D信道模型進(jìn)行了研究。主要工作內(nèi)容如下：
　　1.完整地提出了基于SAGE算法的3D信道參數(shù)提取方法。該算法可以實(shí)現(xiàn)使用均勻線性天線陣列(ULA)作為實(shí)際信道探測(cè)的天線設(shè)備，由實(shí)際探測(cè)得到的沖激響應(yīng)(CIR)數(shù)

3、據(jù)來(lái)提取信道中多徑分量的空-時(shí)-頻的三維信息。解決了SAGE算法在參數(shù)提取的實(shí)現(xiàn)中關(guān)于3D波程差的計(jì)算以及基于探測(cè)設(shè)備發(fā)射信號(hào)時(shí)間幀結(jié)構(gòu)的發(fā)射脈沖信號(hào)建模的問題。算法所提取的多徑參數(shù)可用于后期建模。本文給出了算法的實(shí)現(xiàn)結(jié)果，并對(duì)其性能進(jìn)行分析。
　　2.在GSCM的建模方法和WINNER II信道模型的基礎(chǔ)上，建立了完整的三維信道模型。引入了俯仰角信道空間參數(shù)，包括俯仰角度擴(kuò)展、空間三維視距角以及移動(dòng)臺(tái)速度的俯仰參數(shù)，解決了三維波

4、程差、三維多普勒頻率以及天線陣列任意姿態(tài)帶來(lái)的三維極化方向圖變化對(duì)隨機(jī)相位的影響的問題。首先通過鏈路內(nèi)和鏈路間的參數(shù)相關(guān)性來(lái)生成包含俯仰維度的大尺度參數(shù)，然后以一定的數(shù)學(xué)分布隨機(jī)生成小尺度參數(shù)，最后以這些參數(shù)構(gòu)成每一條簇的信道沖激響應(yīng)，通過將這些簇進(jìn)行疊加建立3D信道模型。在所建立的3D信道模型中，用戶可以自定義配置天線陣列的三維幾何信息以及三維采樣的場(chǎng)方向圖，并通過極化增益分解的方法計(jì)算GCS坐標(biāo)系下的天線響應(yīng)增益。論文完整地生成了3