Massive MIMO確定性建模中的Ray Tracing技術(shù)研究.pdf

1、大規(guī)模MIMO(Massive Multiple-Input Multiple-Output)技術(shù)正極大地推動(dòng)著下一代移動(dòng)通信5G(Fifth-generation)的發(fā)展，其能大幅度提升通信容量，以達(dá)到5G移動(dòng)通信系統(tǒng)超高增益的目標(biāo)。在Massive MIMO系統(tǒng)中，多用戶同時(shí)使用基站側(cè)配備的大量（數(shù)十或數(shù)百根）天線。理論和測量結(jié)果均表明，Massive MIMO可以在不增加帶寬或傳輸功率的情況下，顯著提高頻譜效率、降低輻射功率。信道

2、模型作為評(píng)價(jià)任何通信系統(tǒng)性能的第一步，建立準(zhǔn)確且有效的Massive MIMO信道模型來對(duì)通信系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和性能評(píng)估是不可或缺的。
　　因此，精確Massive MIMO信道模型的構(gòu)建以及天線陣列的配置，成為研究Massive MIMO信道特性的關(guān)鍵。在這一研究背景下，本文探索了確定性信道建模中基于電磁理論和幾何光學(xué)理論的射線追蹤技術(shù)，所做的工作包括:
　　1.基于所需建模場景的具體幾何結(jié)構(gòu)信息、地理位置信息以及表面材料

3、的相關(guān)介電常數(shù)和磁導(dǎo)率，將三維建筑物簡化為由多個(gè)矩形平面構(gòu)成的結(jié)構(gòu)體，并按照逆時(shí)針方向儲(chǔ)存各平面頂點(diǎn)信息，根據(jù)實(shí)際的場景信息設(shè)定結(jié)構(gòu)體的高度和位置，搭建出北京交通大學(xué)主校區(qū)機(jī)械工程樓和土木工程樓的場景模型，建立了Massive MIMO無線信道仿真平臺(tái)。
　　2.設(shè)計(jì)了最大數(shù)目為128根呈線性、圓形排列的天線陣列，并通過放置位置的不同，構(gòu)建了視距LOS(Line of Sight)和非視距NLOS(Non-line of Sigh

4、t)兩個(gè)場景，可用于理論分析對(duì)比不同天線陣列、不同場景下Massive MIMO無線信道特征。
　　3.實(shí)現(xiàn)了根據(jù)所搭建的場景信息和所構(gòu)建的天線陣列信息，通過電磁計(jì)算，用射線來描述從發(fā)射端到接收端的包括直射徑、反射徑和散射徑的所有傳播路徑，得到多徑的復(fù)數(shù)形式的電場強(qiáng)度、時(shí)間延遲以及到達(dá)角和離開角等信道參數(shù)。提出了基于大規(guī)模天線陣列的信道參數(shù)分析方法，該方法可用來探索Massive MIMO信道特征和傳播特性，為5G大規(guī)模天線陣列信