大规模3D-MIMO在典型室内NLOS信道下的特性研究

为了明确室内不同场景、不同频段以及不同天线数目下大规模三维多输入多输出(Massive 3D-MIMO,Massive Three-Dimensional Multiple-Input Multiple-Output)的差异,本文搭建了一种3D-MIMO信道测量平台,对典型室内非可视(NLOS,Non Line of Sight)环境下大规模3D-MIMO无线信道进行测量,利用三维逆快速傅里叶变换(Inverse Fast Fourier Transform,IFFT)对各个场景下的信道特性进行了波数域的表征。结果表明,在NLOS信道下,3D-MIMO的空间分辨率依然取决于天线阵列的大小,且空间分辨能力几乎不受频段变化的影响。     

5G毫米波频段不同天线形式信道参数测量及对比分析

基于5G毫米波应用频段,开展了全向天线、喇叭天线以及阵列天线的信道测量与信道参数对比分析研究. 利用空间交替广义期望最大化(space-alternating generalized expectation-maximization, SAGE)算法提取了多径信道参数,包括多径时延、到达角、多径强度等,基于多径分量距离（multipath component distance, MCD）对多径分量进行了分簇结果的对比,对比分析了相同测量点处不同天线形式得到的信道参数差异. 结果表明,同场景下不同天线的信道参数测量结果会有较大差别,全向天线路损指数最小,阵列天线均方根(root-mean-square, RMS)时延扩展和RMS角度扩展均最小,喇叭天线可以得到较多的簇. 本文为5G毫米波频段信道建模提供了不同天线形式信道参数结果对比分析数据.     

6G超大规模天线信道波束域传播特性分析

为了探明6G超大规模天线信道在波束域的信道传播特性,重点开展了无线信道测量实验与测量数据分析.首先,在典型城市场景下,开展了sub-6 GHz频段配置超大规模均匀线阵的视距(light-of-sight, LoS)和非视距(non-LoS, NLoS)信道测量实验;其次,划分若干子阵列,并分别使用高分辨率参数提取算法估计多径幅度、时延和角度;然后,根据不同的子阵列角度分辨率构建虚拟波束,将对应不同虚拟波束角度的多径进行分组及叠加.通过比较不同子阵列在相同角度对应的虚拟波束系数,发现传统天线域的空间非平稳特性在波束域表现不明显.通过分析不同虚拟波束的信道系数,可观察到波束域稀疏特性,并且LoS场景的稀疏特性更加明显.针对不同场景下各虚拟波束的多径数目、功率和均方根时延扩展进行拟合分析,可知分别服从高斯分布、高斯分布、均匀分布.此外,分析发现LoS场景下虚拟波束间相关性较低,而NLoS场景下虚拟波束间相关性随波束分辨率提高而增大.     

39 GHz室外微蜂窝信道测量、建模与仿真研究

基于39 GHz室外微蜂窝场景实测数据,开展了毫米波段路径损耗、阴影衰落和大尺度参数的建模与仿真研究.介绍了毫米波段喇叭旋转测量系统下空间交替广义期望最大化(Space-Alternating Generalized Expectation-maximization,SAGE)算法信号模型,优化的分簇算法与莱斯因子计算方法.基于SAGE提取多径参数,利用优化的分簇算法提取并分析了簇参数,包括簇内角度扩展、簇内时延扩展以及簇的数目,并根据测量结果验证了第三代合作伙伴计划(The 3rd Generation Partnership Project,3GPP)第五代(the 5th Generation,5G)移动通信标准推荐的仿真平台准确定性无线信道产生器(Quasi-Deterministic Radio Channel Generator,QuaDRiGa)在39 GHz的可用性.结果表明:在视距径下,方向性路损和全向路损在固定截距和浮动截距两种拟合方式下与自由空间路损模型接近;大尺度参数统计特性与基于毫米波的第五代集成通信移动无线电接入网络(Millimetre-Wave Based Mobile Radio Access Network for Fifth Generation Integrated Communications,mmMAGIC)、3GPP结论接近;视距径与非视距径的簇参数差别较小,且簇的个数较6 GHz下的频段更少.本文为5G毫米波39 GHz频段信道仿真和系统设计提供了重要的信道模型和参数.     

办公室环境下的超宽带信道测量与建模

依据广泛的频域信道测量数据,提出了符合中国超宽带(UWB)技术频率使用规定的办公室室内信道模型。信道总体模型采用修正Saleh-Valenzuela(S-V)模型。在信道测量信号的后处理中,使用过渡带为高斯滚降特性的类高斯窗来提取符合中国超宽带频谱规范的测量信号。利用CLEAN算法从时域测量数据中提取高分辨率的离散信道响应,并为信道时域测量信号提出了一种基于小波分析的自动分簇算法,统计提取出了大尺度和小尺度信道模型参数。结果表明:提出的办公室超宽带信道模型和实测数据具有相近的时延扩展特性和平均多径数量,可以比IEEE802.15.4a信道模型更好地反映中国办公室环境下的UWB信道特性。     

超宽带室内多径信道成簇特性仿真与分析

超宽带（UWB）无线信道的成簇特性是UWB信号在室内多径信道中的重要传播特性。在对UWB室内多径信道成簇特性进行分析的基础上，介绍了UWB信道的成簇模型，对UWB信号的基本特征和成簇现象形成的原因及其影响进行分析；采用布朗桥方法对有金属网格玻璃门反射的走廊环境中UWB多径信道的成簇特性进行仿真和分析；将具有成簇现象的UWB信号功率时延谱仿真结果与已公布的测量数据结果进行了比较和验证。为UWB无线信道及其信号传播特性的研究打下较好的基础，具有重要参考价值。     

新型动态簇非平稳MIMO信道模型与信道特性分析

针对传统移动-移动场景未能考虑阵列域和时间域双重非平稳特性,且不能模拟移动发射机和移动接收机间动态簇链路信道状态的问题,提出了一种新型三维动态簇非平稳多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)信道模型.该模型结合了天线阵列切换和收发端移动过程中信道非平稳特性,且利用生灭过程对非视距分量进行模拟.并针对径时延、径功率、径到达离开角等参数,对时空演进算法进行了改进.在小尺度角度参数谱服从Von Mise Fisher(VMF)分布情况的基础上,对时间和空间相关函数进行了推导.仿真结果表明,理论值与仿真值具有很好的拟合度,表明所提出的信道模型可以作为动态簇三维非平稳MIMO信道建模的设计方案.     

LTE系统中的多径时延估计算法

就LTE系统中单小区信道估计这一课题,给出信道的参数化频域模型,针对多径时延这一参数,比较两种时延估计（TDE）算法,IFFT时延估计算法与MUSIC超分辨率时延估计算法,并进行仿真。得到MUSIC超分辨率时延估计改善了每条径TDE的准确性,但受多普勒频移影响较大,该课题中宜采用IFFT时延估计算法。     

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。     

OFDM系统基于信道多径时延检测的自适应信道估计

针对宽带正交频分复用(OFDM)系统,提出了一种基于信道多径时延估计的自适应信道估计算法.文章分析了无线信道的特性,随后利用导频频域相关性进行多径时延估计,提出通过动态跟踪信道时延估计参数自适应选择信道估计中适宜的导频数目的方法,同时实现循环前缀(CP)长度的实时调整.仿真结果表明,在时变环境下,本文算法可以有效获知当前信道时延参数的近似统计信息,实现对系统冗余信息的优化.     

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。      

散射环境下宽带移动通信衰落信道扩展模型

介绍了采用高精度信道测试设备进行室外100 MHz宽带无线信道测试;针对传统多径衰落无线信道测量模型中易忽略的漫散射效应,提出了包含漫散射指数衰落特性的宽带无线信道扩展模型;基于实测数据提取了相应的扩展模型参数和更准确的时延特性,验证了宽带扩展模型的有效性和必要性.宽带移动通信信道扩展模型能够高精度地描述宽带信道衰落特性,对第四代宽带移动通信系统的设计乃至实际散射环境下的现场试验均有重要意义.     

舰船内部60 GHz毫米波信道特性研究

为研究船内复杂封闭空间60 GHz毫米波信道特性,建立了等比例船舱模型,并进行相应的仿真研究,针对四种舰船舱室环境模型：T型控制舱、L型起居室、矩形起居室及机械舱,分别研究了各舱室内部60 GHz毫米波信道的时延扩展及路径损耗,建立了简单的舱内路径损耗模型,并发现机械舱环境的损耗斜率明显高于其余三种舱内环境模型,主要由于机械舱内复杂的金属环境对电磁信号造成了大量的反射和散射。在对时延扩展研究中归纳并提取了四种多径信道模型：多径时延分布、多簇时延分布、衰减的指数功率及等功率分布。此四种信道模型在一定程度上表征了船舱环境的信道特性。结合仿真结果及舱室环境,简要论述了实现该舰船内部无线通信的可行性,并提出了船内无线传感网络的节点部署建议。     

室内走廊环境毫米波OAM信道特性分析与统计建模

针对自由空间传播模型仅能描述自由空间场景下携带轨道角动量(OAM)的涡旋信道传播特性,以及确定性稀疏多径涡旋信道模型严格依赖于传播环境而不能准确刻画真实多径场景下OAM信道传播特性的问题,该文提出毫米波OAM多径信道统计建模方法。在室内走廊环境下构建基于均匀圆形天线阵列(UCA)的OAM辐射传输系统,基于光学射线理论与UCA辐射特性,建立OAM多径信道模型。结果表明,在毫米波频段均匀分布和Nakagami-m分布能够准确地表征室内走廊多径环境下的OAM信道波前相位和幅度,视距(LoS)和非视距(NLoS)传播条件下传播距离较大时信道幅度服从瑞利分布,视距传播条件下传播距离较小时信道幅度服从莱斯分布。     

室内60 GHz毫米波无线信道参数及其相关性研究

基于典型的室内走廊环境,对60 GHz毫米波通信信道参数及其相关特性进行了研究.在视距和非视距条件下,分析了信道参数包括多径个数、均方根时延扩展、莱斯因子、阴影衰落的特点及其分布模型,研究了信道参数之间的相关特性.结果表明:在视距条件下各参数之间普遍具有较强的相关性,而在非视距条件下只有均方根时延扩展和多径个数之间的相关性较强.利用信道参数的相关特性可从一个参数来预测另一参数,为60 GHz无线通信系统的设计提供有用信息.     

基于超分辨率时延估计方法在室内定位应用研究

随着5G网络大规模部署,业务应用场景中80％以上发生在室内,而室内定位GPS信号弱,无法满足业务位置服务的需求,同时5G网络不断促进室内业务丰富发展,室内高精度定位需求越来越强烈.针对室内无线信道环境多径成分影响定位算法估计精度的问题,首先分析多径信道的信号模型,然后对比介绍两种可应用于室内定位的超分辨率时延估计算法(...     

WRAN系统中基于自适应内插的信道估计算法

提出了一种基于自适应复系数内插的信道估计算法,改善了无线区域网络（WRAN）系统对抗动态多径时延的能力。WRAN是第一个采用认知无线电技术改善频谱效率的宽带接入标准,系统在下行链路中采用了正交频分复用（OFDM）调制技术,而信道估计技术对于采用相干解调的OFDM系统十分重要。传统的OFDM信道频域响应（CFR）估计算法通常采用实系数频域内插的方式,在对抗WRAN系统长多径时延信道时,不能有效地工作。该文在研究实系数FIR内插变换域响应的基础上,提出了一种复系数内插算法。为了同时适用于短时延信道,提出了一种低复杂度、自适应匹配信道最大多径时延的算法。通过仿真,验证了该算法能够对抗更大的多径时延,提高信道估计的精度,改善系统误码性能。      

基于信道状态的室内定位技术研究

传统的室内定位技术由于RSSI受限于多径效应和时间波动性,定位效果具有很大的不稳定性。本文采用细粒化的无线状态信道信息,即通过对物理层信道响应的测量来减少多径干扰,并实现采用OFDM和MIMO技术的新一代无线网络条件下的室内定位新方法。本文分析了定位算法的系统设计,通过802.11n无线网卡采集OFDM系统中特性信道状态信息的频率分集特性参数并经过校准,使之应用于室内定位算法。仿真结果显示相比于传统基于RSSI的定位方法,基于信道状态信息的室内定位系统具有更好的定位精度和稳定性。     

室内场景中140 GHz无线信道测量与传播特性研究

太赫兹技术具有超大带宽的传输能力和超高精度的感知能力，因此成为了6G潜在关键技术方向之一。探明太赫兹信道空间传播特性是太赫兹基础理论创新和关键技术研发的基础。为此，开展了140 GHz室内场景中信道测量与传播特性研究。具体地，搭建了基于矢量网络分析仪的频域信道测量平台，并在数据中心、办公室、走廊等典型室内场景中进行了大量的信道数据采集。基于测量数据，完成了太赫兹信道的多径分量提取和分簇，分析了太赫兹信道传播特性。     

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.