車對車及毫米波點對點無線信道建模理論與方法.pdf

1、面向2020年及未來，第五代無線通信系統(tǒng)(The5th Generation Mobile Communication，5G)將解決多樣化應(yīng)用場景下差異化性能指標帶來的挑戰(zhàn)。從5G的主要技術(shù)場景出發(fā)，5G不僅需要滿足傳統(tǒng)移動通信的多樣化業(yè)務(wù)需求，還需要滿足低時延高可靠場景的車對車通信和熱點區(qū)域海量大連接場景的毫米波點對點通信的特殊應(yīng)用需求。
　　5G新型應(yīng)用場景的建設(shè)離不開車對車及毫米波點對點通信系統(tǒng)的支撐，而二者通信系統(tǒng)的設(shè)計則

2、需立足于對典型車對車及毫米波點對點無線信道的深入研究。物理無線信道作為通信發(fā)生的媒介，其特性極大地影響著通信系統(tǒng)的性能。因此，在車對車及毫米波點對點通信系統(tǒng)的設(shè)計中，需要用信道模型對復(fù)雜的無線信道加以描述。
　　盡管人們已經(jīng)對車對車及毫米波點對點無線信道建模理論與方法開展了大量研究，但是現(xiàn)有研究仍然存在下述局限:從科學(xué)研究上看，現(xiàn)階段針對車對車及毫米波點對點無線信道的研究無法揭示相關(guān)場景下電波傳播的基本規(guī)律;從建模理論與方法上看，

3、現(xiàn)階段針對車對車及毫米波點對點無線信道建模理論與方法的研究還不足以為系統(tǒng)設(shè)計者提供完整的信道模型庫。針對上述問題，本文圍繞車對車及毫米波點對點通信場景的無線信道建模理論與方法進行了綜合性的研究。本文主要工作如下:
　　1)車對車通信場景時變非平穩(wěn)相關(guān)散射信道建模:針對車對車無線信道時變非平穩(wěn)的特點，基于一階二狀態(tài)馬爾科夫鏈，提出了車對車時變非平穩(wěn)信道模型，描述車對車無線信道的多徑生滅過程;針對車對車無線信道相關(guān)散射的特點，以Cho

4、lesky分解為基礎(chǔ)，提出高斯、韋伯和均勻分布相關(guān)系數(shù)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，建立了車對車相關(guān)散射信道模型，彌補了相關(guān)信道建模理論研究的不足;以實際測量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，驗證了車對車時變非平穩(wěn)相關(guān)散射信道模型的準確性。
　　2)車對車通信場景三維散射體簇信道建模:針對車對車無線信道散射體快速時變的特點，以泊松分布的散射體簇為基礎(chǔ)，提出可視區(qū)域的概念，建立了車對車時變非平穩(wěn)信道模型，描述車對車無線信道的散射體簇動態(tài)變化過程;針對車對車無線信道散射

5、體簇建模理論研究的不足，以電波傳播的多徑幾何結(jié)構(gòu)為出發(fā)點，建立了車對車多輸入多輸出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)信道模型，促進了車對車動態(tài)信道建模理論的進一步發(fā)展;以實際測量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，驗證了車對車三維散射體簇信道模型的準確性。
　　3)毫米波點對點通信場景衰落信道建模和色散信道建模:針對毫米波點對點無線信道電波傳播特性研究的不足，開展了30GHz頻段、1GHz超寬帶，室內(nèi)和室外場景的毫

6、米波點對點無線信道測量，建立了毫米波點對點室內(nèi)和室外場景衰落信道模型;針對毫米波點對點無線信道時域和空域特性研究的不足，采用旋轉(zhuǎn)接收天線的測量方式掃描不同方向的水平接收信號，萃取時域和空域典型信道參數(shù)，建立了毫米波點對點室內(nèi)和室外場景色散信道模型，提升了信道參數(shù)萃取以及模型建立的科學(xué)性。
　　4)毫米波點對點通信場景規(guī)則幾何信道建模:針對毫米波點對點無線信道幾何建模理論研究的不足，提出了二維雙圓幾何模型，描述毫米波點對點無線信道二

7、維分布的散射體;在此基礎(chǔ)上，進而提出了三維雙圓柱和三維雙球規(guī)則幾何模型，建立了毫米波點對點MIMO信道模型;深入研究了毫米波點對點無線信道空時相關(guān)特性，為后續(xù)毫米波點對點無線信道模型的擴展和應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。
　　綜上所述，本文圍繞車對車及毫米波點對點無線信道建模理論與方法開展了研究。在研究對象層面為車對車及毫米波點對點通信在5G中的應(yīng)用提供了電波傳播預(yù)測工具;在方法論層面為不同場景中的無線信道建模提供了可移植和轉(zhuǎn)化的方法;在應(yīng)