太赫兹频段室内场景空-时域信道特性测量与建模研究

掌握太赫兹频段室内信道特性及模型,是太赫兹室内通信系统设计和技术评估的前提。为了解太赫兹频段室内空-时域的信道特性,选取典型室内办公室场景,分别完成视距(Line of Sight, LoS)和非视距(Non Line of Sight, NLoS)场景下100 GHz频段、带宽为1.2 GHz的信道测量。通过分析结果,发现两场景的均方根时延扩展值和均方根角度扩展值都服从正态分布,且NLoS场景的两种参数值都比LoS场景大。此外,由于太赫兹频段多径信号分量较少,且测量场景尺寸较小,使得实测的均方根时延扩展值的测量结果比3GPP标准值约小12 ns。通过建立对数距离模型探讨测量距离对两种参数的影响,发现均方根角度扩展值在NLoS场景中随距离的增加有上升趋势,而均方根时延扩展值在两场景中变化趋势相反。     

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。     

非对称毫米波大规模MIMO系统信道特性研究

为了满足下一代无线通信的需求,基于最近提出的非对称毫米波大规模多输入多输出(multipleinput multiple-output, MIMO)系统架构,研究了非对称毫米波大规模MIMO系统信道特性——信道非对称性. 根据非对称毫米波大规模MIMO系统架构和影响毫米波信道非对称性的主要因素,提出了刻画上下行信道非对称性的新参数——非对称因子. 同时利用实验室自行研发的射线跟踪平台对非对称毫米波信道进行仿真分析. 结果表明,基站收发天线阵列配置不同是导致信道非对称性的根本原因,复杂的传播环境使得这种非对称性更加突出,严重情况下室内场景非对称因子可达到?30 dB左右. 同时室外视距(line-of-sight, LoS)和非视距(non-line-of-sight, NLoS)场景下的非对称因子累积分布函数(cumulative distribution function, CDF)与高斯分布拟合程度较好,而NLoS场景下明显比LoS场景下的非对称因子小. 因此,非对称因子能够直观地描述出不同场景中上下行信道的非对称程度,而且非对称毫米波大规模MIMO系统也应以场景为导向进行信道特性分析.     

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X波段离体信道传播特性的测量与建模

研究了在X波段以人体为中心环境的无线信道衰落模型建模方法，围绕可穿戴天线在体表不同部位的无线信道进行了实验和分析.分别在离体与无体场景下测量视距（line-of-sight, LoS）和非视距（non-lineof-sight, NLoS）两种路径的信道衰落，对比分析人体不同部位的阴影效应和穿透损耗，结果表明改变天线穿戴部位，信道衰落曲线的损耗指数和截距均会发生变化；人体穿透损耗与信道频率、收发端天线之间的距离无关.基于现有的模型对实验数据进行拟合，提出一种与人体不同部位相关的带有体表阴影效应、穿透损耗修正因子的离体信道衰落模型.该模型细化了人体不同部位的信道特性，与通用模型相比能更加精地确描述离体信道传播环境.     

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.     

28 GHz MIMO无线信道特性分析与研究

基于室内视距(Line-of-Sight,LOS)和非视距(Non-Line-of-Sight,NLOS)无线信道测量数据,研究了28 GHz多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)信道参数和容量特性.具体地说,分析了莱斯K因子、时延扩展、出发角和到达角的角度扩展等信道参数,研究了MIMO信道容量及空间相关性对容量的影响.结果表明:莱斯K因子、时延扩展以及角度扩展值取决于测量环境及场景;LOS条件下时延扩展的累积分布函数(Cumulative Distribution Function,CDF)曲线与正态分布拟合优于NLOS条件下的数据;MIMO天线空间相关性越大信道容量越小.本文结果可为28 GHz无线通信系统设计提供有用信息.     

一种通用宽带MIMO信道模型

针对宽带的MIMO信道建模问题,提出一种通用多天线信道模型及其构造方法.该方法把克罗内克积应用到频域,同时提出频域散射衰落加权因子的概念,由此导出一种室外宽带MIMO散射分布模型.经过简化,该模型还可以应用到室内场景.仿真结果表明,这种通用信道模型能够准确的描述出宽带MIMO信道的视距(LoS)、非视距(NLoS)、室内外散射特征以及孔径效应.     

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.     

基于射线跟踪的毫米波大规模天线车地间信道特性研究

以轨道交通列车地面间通信作为研究场景,毫米波大规模多天线信道作为研究对象,采用车厢接入点进行用户信息分发的方案,利用毫米波大规模天线波束赋形与空间复用技术与射线跟踪信道仿真,仿真了大规模多天线下,不同阵列和地面基站位置的接收功率、角度扩展,并列举了不同方案之间在传输速率上所存在的差别.通过对结果的分析,在轨道交通车地间通信场景下,毫米波频段散反射体一般存在于列车接入点周边;相比于阵列的垂直分辨率,更多的水平分辨率往往拥有更好的效果;更低的路径损耗与更广的覆盖范围不可兼得.研究成果将为轨道交通车地场景下毫米波大规模多天线系统的设计、评估及其在轨道交通中的应用、部署提供不可或缺的信道信息和理论依据.     

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(del...     

互耦效应对超大规模MIMO天线系统信道容量的影响

超大规模多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)天线系统是6G的关键技术,由于天线单元间距很小,多个天线单元的互耦效应是影响其性能的因素之一。建立了基于石墨烯基贴片天线阵列-子阵列架构的超大规模MIMO天线系统,推导出了互耦效应影响下的信道容量表达式。通过电磁场数值计算仿真了超大规模MIMO天线系统的信道容量,结果表明,在不考虑互耦效应时,超大规模MIMO天线系统的信道容量与子阵列天线单元数、子阵列数以及发射机功率正相关;在互耦效应的影响下,系统的信道容量降低,互耦效应的强弱与子阵列天线单元的间距有关,天线单元间间距越小,相邻天线间的互耦效应越明显,系统的信道容量越小。该仿真结果可以为6G中超大规模MIMO天线系统的设计提供参考。     

5G宏蜂窝移动通信三维圆柱MIMO多天线系统性能

针对第五代(5G)宏蜂窝移动对移动(M2M)通信场景需要高效率的信号传输模型,提出一种三维(3D)圆柱多输入多输出(MIMO)信道,反映分布区域宏蜂窝传播环境,其中三维圆柱作为信号传输中的干扰对象。接收端(Rx)位于圆柱模型的中心点,发射端(Tx)位于散射区域之外任意位置。接收信号由视距(LoS)传播分量的总和以及由不同物体反射的非视距(NLoS)传播分量组成,该模型能够充分适应各种5G无线通信场景。此外,本文结合莱斯衰落信道、均匀分布、高斯分布、拉普拉斯分布、冯米赛斯分布研究统计信道传播特性,即发射端和接收端在不同的运动方向和运动时间的空间互相关函数(CCF)、时间自相关函数(ACF)和多普勒功率谱密度(PSD)。发射端和接收端在不同时刻的传播特性数值的Matlab分析结果与仿真结果很好地拟合,证明了所提出的三维模型对于真实的5G宏蜂窝移动通信信道是切实可行的。     

A novel ToA location algorithm using LoS range estimation for NLoS environments

One of the main problems facing accurate location in wireless communication systems is nonline-of-sight (NLoS) propagation. In this paper, we propose a novel location technique that estimates the true, or line-of-sight (LoS), ranges based on NLoS range measurements. This approach utilizes a constrained nonlinear optimization approach, when range measurements are available from three base stations (BSs) only. Bounds on the NLoS error and the relationship between the true ranges are extracted from the geometry of the cell layout and the measured range circles to serve as constraints. Simulations studying the performance of the algorithm for different NLoS error distributions and BS configurations show that the location accuracy is significantly improved over traditional algorithms, even under highly NLoS conditions.     

Broadband channel measurement and analysis

1 Introduction A complete understanding of propagation characteristics of wireless channel is the key for designing a mobile wireless communication system as the outcomes of various researches on wireless channel are regarded as the basis of mobile wirele…     

Measurements and characterization of wideband indoor radio channel at 60 GHz

This paper presents the measurements, the statistical results and channel models extracted by impulse response measurements of an indoor 60 GHz radio channel. The measurements were based on the pulse sounding technique. Multipath parameters that characterize the channel have been extracted and analyzed statistically concerning corridors and offices locations. The mean excess delay is in the range of 3.84 to 8.18 ns for hallways and 3.52 to 14.69 ns for offices. Additionally, rms delay spread varies from 12.34 to 15.04 ns in corridors and from 12.56 to 21.09 ns inside the laboratory. The coherence bandwidth varies between 13.88 and 30.49 MHz in corridors with a mean value of 22.48 MHz. Inside offices the mean coherence bandwidth is 22.80 MHz for LoS locations and drops to 7.05 MHz for NLoS. Small-scale models for all the measured locations were developed using tapped delay lines. The maximum Doppler frequency of the modeled channel remains around 1 Hz, whereas the coherence time is calculated 1.04 s, which indicates that the channel remains, almost stationary, exhibiting very slow fading. Finally, from the models it is derived that the channel preserves WSS and US characteristics giving rise to a WSSUS representation.     

Indoor channel measurements and characterization at 60 GHz for wireless local area network applications

This work presents propagation measurement results at 60 GHz in order to determine the characteristics of indoor radio channels between fixed terminals. Path loss measurements are reported for line-of-sight (LoS) and non-line-of-sight (NLoS) cases, fading statistics in a physically stationary environment are extracted and a detailed investigation of the people movement effect on the temporal fading envelope is performed. Models that presented to predict path loss provide excellent fitting with errors of 1.13 and 3.84 dB for LoS and NLoS topographies, respectively. The dynamic range of fading in a quiescent environment is 8.8 dB and increased to 35 dB when a person moves between the fixed terminals with the channel becoming extremely nonstationary. Temporal variations induced by the moving people depend on the speed, the number of individuals the body sizes and the environment. Slow fading is observed as well as a quasi-wide-sense stationary (QWSS) behavior of the fading, but up to 50 ms of time.