室外3D散射信道中ULA/UCA天线MIMO性能分析

为更好地解决室外三维(3D)空间域的移动通信问题,提出了一种新型室外3D空间域散射信道统计模型,主要研究MIMO多天线系统的接收性能。在宏蜂窝小区移动通信环境中,模型能够估计多径衰落信道的重要空间信道参数,首先推导了多径衰落信道的到达角(Angle of Arrival,AOA)概率密度分布。此外模型在设置多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)多天线的均匀线性阵列(Uniform Linear Array,ULA)和圆形阵列(Uniform Circular Array,UCA)的基础上,分析了波达信号不同方位角分布对散射信道中MIMO性能的影响因素,包括MIMO空间相关性、信道容量以及天线阵列配置。数值仿真结果与3D多径衰落信道模型对比,表明本模型的信道参数估计符合理论和实际的通信环境,为评估MIMO天线接收系统与仿真无线通信系统提供了创新性的研究。     

短波信道探测中多普勒频移的计算

为准确获取短波信道探测信号的多普勒频移,把被Zadoff-Chu序列调制的信号作为探测信号,以简化的Watterson模型作为短波信道,采用脉冲压缩技术,对多普勒频移的计算进行了理论推导,得出了一种多普勒频移的计算公式,对两条路径时公式的计算结果进行了仿真。结果表明,在两条路径的多普勒频移相差小于±0.3 Hz时,计算结果较为准确。在此基础上,仿真分析了多普勒频移对Zadoff-Chu序列的脉冲压缩的影响。分析表明,小于10 Hz的多普勒频移对Zadoff-Chu序列的脉冲压缩的影响可以忽略不计,将该序列应用在短波信道探测中比较合适。     

基于声信道分析的电缆隧道人员定位技术

电缆隧道存在卫星信号完全拒止、电磁信道状态复杂等挑战,使得传统定位方法面临定位精度下滑、方差增大等问题。为此,本文提出一种基于声信道模型分析和到达时间估计的电缆隧道高精度人员定位方法。首先,在隧道中布设多组近超声基站,并通过有限元分析方法对基站布局进行优化;其次,针对人员移动导致的信道动态变化场景,在信号接收端建立统计参数模型,快速估计信号参数并在分数阶傅里叶变换域重构信号,同时通过信道频移状态推测人员的移动速度。最后,利用信道模型估计的到达时间以及移动速度,基于卡尔曼滤波器推算人员位置,同时将融合到达时间估计结果反馈到下一阶段的参数估计过程中,进而对信号参数估计结果进行修正。在地下电缆隧道的实验验证了所提出方法的有效性,在视距条件下性能超越了传统超宽带定位系统。     

基于空心半球体统计信道模型的AOA&TOA研究

针对某些特殊的微小区移动通信环境,比如空旷的广场或者大型购物商厦等,移动台(Mobile station,MS)周围散射体可能很少,甚至于为零,在已有模型基础上建立了一种新的3 D空间模型——空心半球体空间模型。散射体均匀分布在移动台附近空间内,而基站(Base station,BS)的位置在离地面有一定的高度。在水平平面和垂直平面内分别推导出来波信号的到达角度(Angle of arrival,AOA)的概率密度函数表达式,另外也研究了信号到达时间(Time of arrival,TOA)的概率密度函数。估计结果与某些2 D和3 D模型对比,表明本模型的信道参数估计符合以往的理论,对空间统计信道模型的研究和应用提供了有效的支持与拓展。     

多径衰落信道下OFDM系统的仿真性能分析

构建了正交频分复用(OFDM)系统的仿真模型,给出了具体信道的参数.在不同信道传输环境下,对不同调制方式和不同移动速度下的OFDM系统性能进行了分析比较,在仿真结果的基础上给出了OFDM系统抗多普勒频移的参考方案,采用的信道模型基于ITU-R M.1225 Channel B瑞利(Rayleigh)衰落信道.最后,在基于COST 207的信道模型下,对四种典型环境的OFDM系统进行了仿真研究,并对其结果作了讨论分析.结果表明:在多径衰落信道下,OFDM系统可以有效克服多径衰落和多普勒频移,能够应用于未来的通信系统.     

三维空间域多径信道模型的AOA和TOA特性分析

在三维空间域提出了一个几何模型,其散射椭圆半球体的中心在移动台(MS),基站(BS)被置于散射球体外部。该模型可以在方位角和仰角平面同时描述多径波的到达角度和到达时延,据此推导出电磁信号分别在MS和BS端关于到达角度的联合、边缘概率密度函数封闭式表达式。除此之外还推导出到达时延的联合概率密度函数的封闭式表达式。该三维模型适用于低MS天线和高BS天线且重要散射体分布在移动台附近的室外宏蜂窝通信环境。此外还对数值仿真实验获得的理论数据进行分析比较,进一步验证信道参数估计结果符合理论和经验。     

一种基于Simulink仿真环境下的多径衰落信道的建模及测量

无线信号在传播过程中通过多径衰落信道到达接收天线,本文在算法仿真中提供一种简单有效的simulink仿真模型能够直观的模拟无线传播过程中的多经衰落环境,利用该模型,可模拟四种运动模式加性噪声、包含多径延时、瑞利衰落、多普勒频移及路径损耗。     

移动无线信道仿真分析

移动无线信道的传输特性对移动通信质量有着至关重要的影响,然而无线电波的传播特性一般都很差,而且不同用户的传播信号还会互相干扰,即造成码间干扰(ISI),因而对于无线信道特性进行仿真显得很必要,尤其是其中的多径衰落仿真,既是重点又是难点.根据无线信道的随机特性以及多普勒频移效应,建立移动无线通信多径衰落的数学模型,并采用Matlab对模型进行仿真,以此讨论其传输特性.通过仿真,结果表明:信道衰落对无线通信质量影响十分严重,通信系统性能明显下降,在实际中应设法尽可能消除它.     

三维统计信道中的多普勒效应及其信号分析

在三维(3 Dimensional,3D)空间域无线通信信道建模中,针对不同环境中仰角(Elevation Angle,EA)分布的复杂性,提出一种指数型概率分布,然后对这种分布下的无线信道进行建模,最后对接收端的多普勒功率谱密度(Power Spectral Density,PSD)和信号特性进行分析与仿真。采用近似算法推导出多普勒PSD的解析式,同时对Rayleigh 衰落信道中接收信号包络、平方包络的功率谱及时延相位差的概率密度函数进行研究。实验结果表明,所提出的三维无线信道模型在进行参数估计时符合相关理论与实际经验,同时指数函数模型的单变量特性使其在适应不同实际信道环境时非常灵活,因此可以对多种无线信道环境下的信道特征进行参数估计。     

基于二维空间域移动通信统计信道的空时特性

为了减小无线环境中的多径效应,要求提供信道模型多径分量的到达角度(AOA)和到达时延(TOA)。因此产生了几何单反射信道模型(GBSBCMs)的概念,即假定散射体均匀分布在椭圆区域(宏蜂窝)或圆形区域(微蜂窝)。在宏蜂窝和微蜂窝中,假定散射体为椭圆模型(EM)或圆模型(CM)时或许是合理的,但对于一般散射体模型而言,要确保当散射体为其他分布类型的情况下都是有效的,就需要获得信道参数。推导了在一般散射体模型中基站信号的到达角度和到达时延的联合概率密度函数、边缘概率密度函数,它适用于多种蜂窝型,重点研究高斯分布的散射体,最后仿真验证了推导的合理性。     

高铁山地场景下的车地无线信道建模

高铁列车经过山地场景时由于散射体分布不均匀使得无线信号呈现明显的衰落特性。针对这一现象,提出一种在高速运行状态下列车与基站之间的车地无线信道建模方法。在列车相对基站的不同位置区间内,采用马尔科夫链模拟平均接收信噪比的状态变化,根据高铁山地场景中的路径损耗模型计算得到平均接收信噪比阈值、量化值及信道状态转移矩阵,从而建立有限状态马尔科夫链(FSMC)信道模型。仿真结果表明,与通过均匀与非均匀划分列车位置范围建立的信道模型相比,FSMC模型均方误差最小,可有效评估列车与基站之间的通信质量。     

OFDM超分辨率联合TOA/AOA定位

对无线信号到达时间（TOA）和到达角度（AOA）的精确估计是室内无线定位的关键。正交频分复用（OFDM）是适合多径衰落环境的一种高速传输技术。提出一种联合TOA和DOA的二维定位方法用于OFDM信号定位。算法首先通过信道估计得到信道的频率响应（CFR）,对CFR采用超分辨率算法估计信道时延。首径（first arrival path,FAP）的时延估计就是接收信号的TOA估计。将天线阵列接收信号通过DFT变换到频域,利用同样的算法估计信号各径的AOA/DOA。最后联合TOA和AOA在二维平面上确定目标位置。由于信号是多径、多载波信号,对各载波的DOA/AOA估计在载波间进行处理,再结合各径脉冲响应的幅值,选出属于首径的DOA/AOA估计。在多径环境下仿真表明算法有效且定位精度能够满足实际需要,尤其适合环境中只有一个基站或接入点的情况。     

基于MCM的多径非相关无线信道改进模型研究

为了改善瑞利衰落信道单径自相关统计特性,提出了一种改进的多径非相关无线信道仿真模型。该模型首次在蒙特卡罗法（MCM）的到达角（AOA）中引入多径因素k,改进了模型AOA的取值方法。通过对信道模型参数AOA、k、低频振荡器个数N以及均方误差（MSE）的仿真分析,结果表明,该模型在相关统计特性方面与参考模型相比具有极好的吻合性;其次,与MCM相比,在实现开销相同的情况下,改进的新模型在最大允许时间间隔内,衰落信道单径自相关函数的MSE约为MCM的四分之一,精度有了明显的提高,能更加准确地描述无线信道。新模型为无线信道仿真器的设计、频率选择性信道的建模等提供了一种新的方法。     

基于非平稳时频分析的无线网络信道均衡算法

在无线网络数据通信中,由于阵元码间干扰导致信道具有非平稳特性,产生信道失衡效应,需要进行信道均衡设计,提高无线网络的数据传输性能.传统方法采用Hilbert变换扩频方法进行通信信道均衡,通过Hilbert变换使离散数据解析化,由于信道多径扩展导致码间干扰,为了提高信道均衡效果,提出一种基于非平稳时频分析的无线网络信道均衡算法.构建无线网络数据传输的空间多径信道模型,采用时频分析方法进行通信信号码间干扰抑制处理,采用提取的时频特征对通信信道进行正交频分复用分解,采用时频特征分析方法,对相位偏移进行空间码元重组,去掉路径相移偏量,实现信道均衡.仿真结果表明,采用该算法具有较好的信道均衡性能,能有效抑制通信信道的码间干扰,降低无线网络数据通信的误比特率,改善通信质量.     

JPEG2000图像无线传输统计性能分析与误码保护研究

JPEG2000标准是最新的图像压缩标准．首先分析了JPEG2000标准中的抗误码方法，进而提出了一个分析模型来预测在无线信道上传输的JPEG2000编码图像重建质量，并通过仿真加以验证．此分析模型可用来在无线基站上为JPEG2000编码图像的传输设计高效的非均匀误码保护方案．基于该分析模型，定义了一个效用函数来在图像重建质量和传输开销之间进行折中。以决定采用何种非均匀误码保护方案。达到最佳的传输质量．     

基于MC法的低空无线信道模型可信性验证

分析低空无线信道的多径时延、多普勒效应等传输特性,利用广义平稳非相关散射模型,根据信道在停场、航行、近场、过顶 4种不同场景下的特性,分别建立相应的信道模型。采用蒙特卡罗法对模型的可信性进行验证,结果表明,该信道模型能真实地反映低空无线信道的特性。     

MIMO信道建模及仿真

本文研究了一种应用于移动通信系统中收发端皆为多天线系统的MIMO信道建模的方法，将功率延迟函数，空域相关以及时域衰落融入到信道模型中，充分考虑了时延扩散、多普勒效应、波达方向、角度扩展、到达角功率谱分布等多种信道参数。并且根据3GPP．25．996标准中的相关参数对此MIMO信道模型进行了仿真。结果表明，该模型得出的仿真值与理论值比较贴近。     

基于分块导频的SC-FDE信道估计改进算法

研究提高通信性能问题,在SC-FDE宽带无线系统中,多径效应存在制约系统传输带宽提高的符号间干扰问题。目前采用的分块传输,是将数据分块和导频分块,前者导频利用率不高,而后者信道估计不够精确。为了提高系统频带利用率和信道估计精确度,在数据分块和导频分块基础上,本文提出了一种改进的数据帧结构,即对数据块和导频可同时划分多个块,并将位置相近的分块导频进行重复利用,可进行多次信道估计。结果表明,与单一的导频分块或者数据分块方法相比,系统性能提高了约1dB。仿真证明,改进方法对SC-FDE中的信道通信性能的提高具有参考价值。     

基于NS2的无线地下网络信道模型仿真

受限于复杂的地下通讯环境,对无线地下传感器网络的大多研究还停留在理论阶段。主流仿真平台所提供的信道模型都只适用于地上无线通信的仿真,没有合适的模型能反映电磁信号在地下环境能量严重损耗的情况。为解决以上问题,给无线地下网络研究提供仿真实验平台,本文采用双径模型为基础叠加多径瑞利衰落的信道模型,在NS2上加以实现并在实现的平台上进行仿真实验。分析吞吐率和单位有效比特能量消耗这2个性能指标在不同含水量下的变化规律。结果表明,所采用的模型能很好地反映地下通讯情况,验证了双径叠加多瑞利分布模型用于地下环境仿真的可行性,为以后的无线地下网络研究提供参考。 