車載無線自組網(wǎng)中MIMO技術(shù)的應(yīng)用與信道建模.pdf

1、車載無線自組網(wǎng)(VANET)是一種新型的用于城市道路上的無線自組織網(wǎng)絡(luò)。它設(shè)計(jì)的初衷是為了能夠預(yù)判,防止道路重大交通意外的發(fā)生。它以各個(gè)車輛作為網(wǎng)絡(luò)的通信節(jié)點(diǎn),并通過基于移動(dòng)通信基礎(chǔ)的短距離無線通信技術(shù),使得車輛之間能夠迅速有效的交換各自的車輛信息,從而能夠讓駕駛員在發(fā)生交通意外之前提前得知狀況的發(fā)生,并從而規(guī)避意外或者減少意外帶來的損失。目前車載無線自組網(wǎng)已經(jīng)得到世界各國(guó)以及世界知名汽車廠商的重視。本文以VANET研究中最為基礎(chǔ)的信道

2、建模作為研究方向。通過將MIMO技術(shù)作為信道建模的技術(shù)背景,將重點(diǎn)放在最容易發(fā)生交通意外的T字路口的VANET信道建模上。
　　第一,本文運(yùn)用有限諧波函數(shù)疊加法(SOC)法作為模型建立的主要算法完成了模型的建立。SOC法是一種以等距頻率和隨機(jī)相位的有限加權(quán)諧波函數(shù)的疊加來模擬高斯隨機(jī)過程的方法。在建立T字路口信道模型時(shí),首先將模型根據(jù)實(shí)際情況和計(jì)算難度進(jìn)行了合理化簡(jiǎn)化,在計(jì)算信號(hào)分矢量時(shí),去除了對(duì)信號(hào)影響不大的多次散射分量,而只考

3、慮一次散射分量和二次散射分量。由于T字路口由兩條道路組成,為了便于討論,在討論模型時(shí)所用的MIMO陣列為2*2陣列,在便于討論的同時(shí)不失一般性。并且假設(shè)每條道路的散射體分布均勻且散射體數(shù)目為無窮多個(gè),從而最終的接受到的信號(hào)是由單獨(dú)經(jīng)過兩條道路之一的兩種一次散射分量以及在兩條道路均進(jìn)行過散射的二次散射分量三部分組成,通過運(yùn)用SOC法,將三個(gè)散射分量部分分別表示出來,從而建立了參考模型。但是由于在實(shí)際應(yīng)用中,散射體數(shù)目不能為無窮多個(gè),故而又

4、在參考模型的基礎(chǔ)上建立了隨機(jī)模型和確定仿真模型。從而完成了整個(gè)模型的建立。
　　第二,對(duì)于在模型建立中所需要的參數(shù)計(jì)算方法進(jìn)行了討論和選擇。在比較了均方誤差法,廣義等面積法,黎曼和法等參數(shù)計(jì)算方法后,通過分析各方法的時(shí)域及頻域特性,最終選擇了更適用于VANET所處的市內(nèi)環(huán)境的黎曼和法(RSM)作為參數(shù)的計(jì)算方法。
　　第三,討論了城市交通中由于建筑物,車輛,樹木等障礙物所帶來的路徑損耗。并且探討了路徑損耗及其子類陰影損耗的產(chǎn)

5、生原理和影響其大小的因素。在比較討論了目前主流的lonely-rice模型,Durkin模型Okamura模型,Hata模型等損耗模型后?？紤]到VANET所處的城區(qū)交通環(huán)境因素,最終選擇了COST231-Hata模型作為相對(duì)應(yīng)的路徑損耗模型。
　　第四,完成了路徑損耗仿真。通過對(duì)不同頻率信號(hào)的路徑損耗仿真分析,得出在允許范圍內(nèi),信號(hào)頻率越小,天線高度越高,路徑損耗越小的結(jié)論。由于VANET中天線高度存在限制范圍,因而提出了通過增加

6、路邊通信節(jié)點(diǎn)的減小路徑損耗措施。一方面減少通信間距,并減少信道中途徑的障礙物,另一個(gè)方面增加了信號(hào)天線高度,達(dá)到減少路徑損耗的效果。
　　第五,完成了確定信道模型仿真。在考慮到計(jì)算量和實(shí)際效果使用兩方面因素后,在初始設(shè)定值時(shí)將散射體數(shù)目M,N設(shè)為25。通過對(duì)信道模型的空間互相關(guān)函數(shù),發(fā)端空時(shí)互相關(guān)函數(shù),收端空時(shí)互相關(guān)函數(shù),時(shí)間自相關(guān)函數(shù)等信道統(tǒng)計(jì)特性的分析。得出了信道模型性能受散射體數(shù)目,車輛間距等因素的影響。并通過比較參考模型與