基于飞行轨迹的无人机通信信道仿真

通过分析无人机之间无线链路的传播损耗、多普勒频率和多径时延等特征参数,提出一种基于三射线的无人机通信信道模型,并给出了无人机飞行轨迹在不同坐标系中的转换公式及已知飞行轨迹求解信道模型参数的方法。最后针对两种不同的典型飞行场景,对无人机通信链路的多径时延、传输损耗及多普勒频率算法进行了仿真验证,并获得了基于飞行轨迹的无人机空空数据链信道模型。该模型对无人机数据链系统参数选取、物理层算法设计和性能分析等具有重要意义。     

基于射线追踪法的毫米波高架桥信道仿真

信道特性分析是通信网络规划、设计通信系统的基础。针对高架桥毫米波信道特性问题，基于射线追踪法仿真了37GHz毫米波信道，分析了大尺度路径损耗模型和小尺度多径模型，分别得出了两者在高架桥场景下表示信道损耗的影响因子和参数，如路径损耗、莱斯因子等。使用正态分布对附加阴影损耗进行建模，得到路径损耗模型。对莱斯因子和均方时延扩展使用正态分布拟合累计分布函数，获得建模参数。该参数的明确，为高架桥信道建模提供了理论依据。     

塔架环境通信网络信道模型及性能研究

复杂塔架场景无线信道多径效应更为严重,本文结合射线追踪算法提出一种三维多径簇信道模型,该模型通过几何方法追踪每一条射线路径,并对大量接收射线进行分簇,获得簇时延与簇功率等模型参数,进而获得无线通信系统的误码率性能。针对真实的三维塔架分析信道模型参数,包括传播路径、时延、接收功率、误码性能等统计特性。数值仿真结果表明,本文推导理论结果与仿真结果一致,能够准确评估塔架环境的通信性能,可有效用于优化传感器网络的部署和性能评估等领域。      

面向6G的毫米波多频段多天线信道测量系统构建及实测验证

毫米波是5G和6G无线通信系统的关键技术.设计满足6G多频段、多天线、高动态范围需求的信道测量系统是6G无线信道研究面临的首要挑战.针对这一需求,本文构建了一种毫米波多频段多天线信道测量系统,可以覆盖24.25～28.5 GHz、31.8～33.4 GHz、37～42.5 GHz等毫米波频段,支持最高16×16天线配置.首先介绍该信道测量系统的架构与性能指标,提出多通道并行校准方案以及测量数据处理算法;其次,基于该信道测量系统开展26 GHz室内外场景的信道测量实验,分析路径损耗、时延扩展以及奇异值扩展等信道统计特性.通过对实测结果分析,验证了该信道探测器用于毫米波段测量的有效性.     

室内毫米波3D-MIMO无线信道参数提取与多径簇特性研究

针对室内多用户场景毫米波三维多输入多输出（Three Dimensional Multiple Input Multiple Output,3DMIMO）无线信道测量不足、多径簇特性描述不完善的问题,本文基于测量研究室内毫米波3D-MIMO无线信道的参数提取算法和多径簇特性.首先,对室内多径传播条件下部署三个用户,开展了基于虚拟阵列的不同天线阵列大小的无线信道频域测量;然后,针对频域空间交替广义期望最大化（Frequency Domain Space-Alternating Generalized Expectation Maximization,FD-SAGE）算法不能描述3D-MIMO信道垂直域角度特性,以及时延分辨率不足的问题,改进算法增加了垂直维度,并且利用参数优先级迭代方法,提升毫米波3D-MIMO信道的时延域参数提取性能.结果表明改进算法既能准确地提取出毫米波3D-MIMO信道参数,又能实现随阵列大小增加而增加的多径簇内时延分辨率.     

室内走廊环境高频段宽带无线信道测量与建模

为了验证在高频段进行宽带无线通信的可行性,介绍了针对室内走廊环境进行的14GHz宽带无线信道测量和所获取的信道特征。基于频域信道冲激响应测量方法,设计搭建了宽带无线信道测量平台,较好地克服了高频段电波传播能量实时测量采集的难度。基于实测数据提取信道参数化模型,获取了高频段电波传播特性参数统计分析结果,包括路径损耗与阴影衰落、时延扩展、角度扩展。测试与分析结果表明:高频段电波传播时延小、方向性强,适用于宽带互联通信。     

基于无人机的空地信道特性测量系统

随着各种飞行器和通信一体化的发展,对空地信道特性的研究变得愈发重要且迫切。针对空地通信场景,本文研制了一套由无人机发射单元和地面接收单元组成的无人机空地信道测量系统。该系统选取具有平坦功率谱特性和大动态范围的ZC序列作为测量序列,利用硬件实现实时提取信道冲激响应(Channel Impulse Response, CIR),并通过采样偏差恢复、系统响应校正等方式,提高信道测量系统的准确性。实测验证结果表明,本文研制的信道测量系统与信道模拟器模拟结果和射线跟踪(Ray Tracing, RT)仿真结果基本一致。最后,开展了校园场景空地实测活动,分析了该场景路径损耗(Path Loss, PL)、莱斯K因子、均方根时延扩展(Root Mean Square-Delay Spread, RMS-DS)等信道特性。     

无人机毫米波信道测量与建模研究综述

无人机毫米波通信具有灵活性高、传输速率快、频谱资源丰富等优点,在军用和民用通信领域拥有广阔的应用前景。信道实际测量和精确构建符合真实场景的信道模型是无线通信技术的理论基础,也是无人机毫米波通信系统的优化设计和性能评估的关键。首先总结了无人机毫米波信道测量与建模面临的新需求和挑战,并对当前国内外最新研究进展进行分类阐述和分析比较,最后讨论了无人机信道模型未来发展的趋势和潜在的应用场景。     

一种基于改进卡尔曼滤波的无人机信道估计算法

主要研究用于无人机下行高速数据链路的信道估计算法,构建了包括正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)传输系统和无人机常用场景信道冲激响应模型的无人机通信系统。针对无人机通信系统快时变的信道特性,提出了一种基于改进卡尔曼滤波器的信道估计算法。仿真结果表明,该算法可以提高无人机信号估计精度,有效抵抗噪声干扰,并在计算量上有了一定的优化,提高了运行速度。     

车内宽带信道测量与建模

介绍了针对车内环境进行的宽带信道特性测量结果和提取的信道特性.测量的信道频率范围为0.5～16 GHz,场景包括了直达径(Line-of-Sight,LOS)和非直达(Non-Line-of-Sight,NLOS)的典型情况,同时也考虑了收发距离和车内乘员的影响.测量结果显示:车内环境下的小尺度多径衰落模型可以使用Saleh-Valenzuela(S-V)模型进行描述.车内的幅度衰落统计特性服从Lognormal分布.从测量的数据中提取了均方根时延扩展和S-V模型的关键参数.进一步的研究显示:均方根时延较少依赖于传输距离,主要取决于车内的环境、人员数量和布局.统计得出的信道参数和分布特性可以建立离散时间信道模型,应用于仿真与验证宽带通信系统.     

Research on the spatial characterization of a 3D UAV air-to-ground channel model

To cope with the problem that the distribution assumptions of arrival angle and departure angle in existing geometry-based stochastic modeling (GBSM) for the unmanned aerial vehicle (UAV) air-to-ground (A2G) channel are too ideal to describe the spatial statistical property of the UAV A2G propagation environment precisely,considering the three-dimensional (3D) cylindrical A2G channel model,the spatial geometric characteristics of scattering regions were investigated analytically as corresponding to the angles of arrival and departure in both elevation and azimuth planes,which derived the probability density function (PDF) for the distribution of each angle.The effects of various parameters of channel model on the PDF were studied and simulation results prove that the derived PDF can describe the spatial statistical properties of UAV A2G channels more accurately,and can support the modeling of A2G communication channels well.     

Measurement‐Based Propagation Channel Characteristics for Millimeter‐Wave 5G Giga Communication Systems

This paper presents millimeter‐wave (mmWave) propagation characteristics and channel model parameters including path loss, delay, and angular properties based on 28 GHz and 38 GHz field measurement data. We conducted measurement campaigns in both outdoor and indoor at the best potential hotspots. In particular, the model parameters are compared to sub‐6 GHz parameters, and system design issues are considered for mmWave 5G Giga communications. For path loss modeling, we derived parameters for both the close‐in free space model and the alpha–beta–gamma model. For multipath models, we extracted delay and angular dispersion characteristics including clustering results.     

Multipath propagation model for line-of-sight street microcells inurban area

This paper proposes a multipath propagation model for line-of-sight (LOS) street microcells with building roof base sites (BS) in urban areas, Multipath propagation characteristics are of great importance in evaluating the performance of digital systems and designing wireless links. Typical delay profiles are measured to clarify their statistical characteristics in LOS street microcells. The channel sounder used is a sliding correlator with 30-Mb/s PN code and a center frequency of 2.6 GHz. The measurements clarify the features of delay profile and mean RMS delay spread. The proposed delay profile model explains one plausible mechanism of multipath propagation. The delay profiles calculated using the model agreed well with the measured profiles. Furthermore, the factors influencing the RMSs delay spread are investigated, and the regression equation of medium RMS delay spread on a sidewalk is established. The proposed model can evaluate the transmission characteristics of wireless digital communication systems in multipath propagation environments     

28 GHz室内毫米波信道路径损耗模型研究

毫米波信道建模是第五代（the 5th Generation,5G）移动通信系统的关键技术,而路径损耗是表征毫米波信道传播大尺度衰落影响的重要参数.为了更好地理解毫米波信道的传播特性,应进行广泛的信道测量与建模.因此,对28 GHz室内环境进行了信道测量,并给出了相应的毫米波信道路径损耗模型,同时基于入射及反弹射线法/镜像法仿真分析了路径损耗传播特性.研究结果表明:实测结果与仿真结果一致性吻合良好,从而验证了入射及反弹射线法/镜像法的正确性;自由空间邻近（Close-In,CI）参考距离路径损耗模型表达式更简洁,鲁棒性更强.最后,本文给出了一种普遍适用的用来表征室内视距（Line-of-Sight,LOS）与非视距（Non-Line-of-Sight,NLOS）环境28 GHz与60 GHz毫米波信道的路径损耗模型.     

Evaluation and verification of the VHF/UHF propagation channelbased on a 3-D-wave propagation model

This paper is intended to increase and improve the knowledge concerning the characterization of digital VHF/UHF communication channels. This characterization of the propagation channel is based on the field strength-delay-spectrum (FDS) of the three-dimensional (3-D) multipath wave propagation. A statistical superposition of the predicted multipath signals yields the probability density function of the narrowband signal and the averaged channel impulse response of the wideband propagation channel. Thereof, the relevant parameters, e.g., standard deviations, mean values, delay spread, and correlation coefficients, are derived both in time and frequency domain. The angles-of-arrival of the multipath signals are used to calculate the Doppler spectra of moving receivers for the characterization the time-variant properties of the propagation channel. In total, a rather complete summary of derivations, algorithms and characteristics of the VHF/UHF propagation channel is presented. Narrowband and wideband measurements are included for verification     

基于改进射线跟踪法和BP神经网络算法的室外微蜂窝毫米波信道特性研究

在28 GHz与39 GHz毫米波频段室外微蜂窝场景下,基于改进射线跟踪法和反向传播(back propagation, BP)神经网络算法对毫米波单发单收信道及单发多收信道进行建模仿真研究. 在得到的无线信道仿真数据基础上,研究分析了毫米波信道的路径损耗、均方根(root-mean-square, RMS)时延扩展(delay spread, DS)、接收功率等传播特性. 通过与现有文献的测量结果对比分析验证了改进射线跟踪法的正确性与有效性. 通过BP神经网络方法拟合得到的路径损耗模型参数结果与改进射线跟踪法仿真得到的路径损耗参数结果对比发现,两者吻合程度很高,验证了BP神经网络算法能很好地对室外微蜂窝毫米波信道大尺度参数进行预测. 同时,文中给出了一种普遍适用的用来表征室外微蜂窝视距(line-of-sight, LoS)与非视距(non-line-of-sight, NLoS)场景下28 GHz与39 GHz毫米波信道的路径损耗模型. 结果表明:LoS场景下的RMS DS和接收功率都小于NLoS场景下得到的结果;LoS场景与NLoS场景下RMS DS、水平方向到达角、多径簇的个数累积分布函数均服从高斯分布;RMS DS在毫米波频段微蜂窝场景下,随着频率的升高而增大,到达接收端的多径成簇呈现稀疏性.     

基于SBR/IM的超宽带信号室内传播特性仿真和分析

基于入射及反弹射线法/镜像法对室内环境的超宽带信号传播进行了仿真和分析,仿真结果与测量结果的一致性良好,这验证了该方法的正确性.同时比较分析了仿真中得到的视距传播（LOS）和非视距传播（NLOS）的多径传播、接收波形、时延扩展和到达方向角分布等传播参数,仿真结果表明：（1）三次反射以上的射线对接收功率影响很小；（2）发射、接收天线极化方式一般可选择垂直极化；（3）超宽带（UWB）信号经历频率选择性衰落；（4）到达角分布近似于均匀分布.这些分析结果为超宽带通信系统室内覆盖提供了依据.