三維M2M散射信道時(shí)間自相關(guān)特性研究.pdf

1、民用航空產(chǎn)業(yè)大發(fā)展使得傳統(tǒng)民用航空通信系統(tǒng)容量逐步趨于飽和，建立一個(gè)空天地一體化的未來(lái)航空通信系統(tǒng)已是大勢(shì)所趨。航空移動(dòng)通信系統(tǒng)收發(fā)端飛行器處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，在三維立體空域內(nèi)進(jìn)行mobile-to-mobile(M2M)通信。收發(fā)端相對(duì)運(yùn)動(dòng)，收發(fā)端周圍散射體隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，都會(huì)帶來(lái)多普勒效應(yīng)，給多載波技術(shù)關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)定提出更高的要求。時(shí)間自相關(guān)函數(shù)作為信道的二階統(tǒng)計(jì)特性，能估計(jì)出信道的多普勒擴(kuò)展和相干時(shí)間，可為未來(lái)航空移動(dòng)通信系統(tǒng)的高效空空組網(wǎng)提

2、供必要的物理層信息。目前大部分文獻(xiàn)研究二維場(chǎng)景下的時(shí)間自相關(guān)函數(shù)，少有文獻(xiàn)研究三維動(dòng)態(tài)散射場(chǎng)景下的時(shí)間自相關(guān)函數(shù)。本文針對(duì)航空移動(dòng)通信環(huán)境建立三維M2M散射場(chǎng)景，研究信道的時(shí)間自相關(guān)函數(shù)，具體內(nèi)容如下：
　?、倩谡仪蠛徒y(tǒng)計(jì)建模思想，推導(dǎo)出三維M2M散射信道時(shí)間自相關(guān)函數(shù)
　　該表達(dá)式為有限區(qū)間內(nèi)的七重積分，具有較強(qiáng)的推廣性：通過(guò)降維可等效為二維散射場(chǎng)景；令散射體相對(duì)于收發(fā)端靜止可等效為穩(wěn)態(tài)散射場(chǎng)景。為選擇合適方法得到目標(biāo)

3、七重積分的數(shù)值結(jié)果，對(duì)幾種典型數(shù)值積分方法進(jìn)行仿真分析，最終選擇等分布蒙特卡洛積分求解目標(biāo)七重積分的數(shù)值解。對(duì)比已有研究成果，驗(yàn)證了本文推導(dǎo)的三維M2M散射信道時(shí)間自相關(guān)函數(shù)在二維場(chǎng)景下的正確性。
　?、诨谡仪蠛蛶缀谓Ｋ枷?，采用射線跟蹤法建立仿真驗(yàn)證平臺(tái)
　　射線跟蹤法模型給出了目標(biāo)七重積分的數(shù)值解，該數(shù)值積分結(jié)果與等分布蒙特卡洛法求得的數(shù)值積分結(jié)果基本一致，由此驗(yàn)證本文推導(dǎo)的三維M2M散射信道時(shí)間自相關(guān)函數(shù)在三維場(chǎng)景

4、下的正確性。該模型除了能體現(xiàn)目標(biāo)七重積分的優(yōu)勢(shì)以外，還具有以下特點(diǎn)：通過(guò)幾何方法描述散射體分布；可描述射線發(fā)射和到達(dá)方位角與散射體位置之間的關(guān)系；可根據(jù)較少散射體樣本確定射線發(fā)射和到達(dá)方位角?；谏渚€跟蹤法建立的信道模型可為基礎(chǔ)研究提供仿真驗(yàn)證平臺(tái)。
　?、厶骄可⑸潴w速度均值和方差對(duì)時(shí)間自相關(guān)函數(shù)的影響
　　實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果顯示：散射體速度服從均勻分布時(shí)，散射體速度均值越大，接收端信號(hào)的時(shí)間自相關(guān)函數(shù)衰減得越快，多普勒擴(kuò)展越嚴(yán)重