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.     

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。     

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.     

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。     

毫米波视距MIMO安全通信技术研究

移动通信和信息社会的高速发展对宽带高速数据传输提出了较高的要求,而毫米波多输入多输出（multiple-input multiple-output,MIMO）技术成为实现高速安全数据传输的重要技术途径.考虑到一些特殊的需求和应用场景,比如对偏远地区的覆盖,构建应急通信系统,特别是军事宽带战术互联网,基于空中移动平台的毫米波MIMO技术成为当前研究的一个热点.本文充分调研国内外相关文献资料,阐述了毫米波视距（line-of-sight,LoS）MIMO信道建模、天线阵列优化、混合波束成形设计以及物理层安全等相关技术的当前进展、存在的挑战,并指出未来的研究方向,推动基于空中平台的毫米波MIMO系统的工程化应用.     

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。     

大规模MIMO无线通信关键技术

基于大规模MIMO基本架构,探讨了信道建模和系统性能分析、信道状态信息获取技术、多用户上下行无线传输技术等大规模MIMO传输关键技术;认为利用大规模阵列天线的多用户多输入多输出(MIMO)传输,将显著提升无线通信系统的频谱效率及功率效率。     

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.     

LOS环境下散射体对MIMO信道特性的影响

针对室外视距(LOS)传输情况下的MIMO信道,结合电磁散射分析研究了典型散射体对MIMO信道性能的影响.该模型考虑了实践中常用的微带天线,并推导出在传输路径外存在圆柱电磁散射体条件下MIMO信道矩阵的解析公式,应用该公式分析了MIMO信道容量和矩阵条件数等特征参量.仿真结果表明,该模型能够描述出不同参数下信道特性的变化,对实际MIMO系统的设计有一定的参考意义.     

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...     

一种用于5G移动通信的毫米波大规模天线系统

毫米波大规模天线是目前5G研究中的热点技术之一,毫米波大规模天线可提供高增益波束和大带宽,能有效提升系统能量效率和容量.面向未来5G移动通信需求,提出一种基于数字-模拟混合波束形成架构的毫米波大规模天线设计方案.采取该方案,天线内部各单机功能界限清晰、接口明确,可极大提升天线系统的可测试性和可批量生产性.基于该设计方案...     

MUSIC-Based Pilot Decontamination and Channel Estimation in Multiuser Massive MIMO System

This paper addresses the problem of channel estimation in a multiuser multi-cell wireless communications system in which the base station (BS) is equipped with a very large number of antennas (also referred to as “massive multiple-input multiple-output (MIMO)”). We consider a time-division duplexing (TDD) scheme, in which reciprocity between the uplink and downlink channels can be assumed. Channel estimation is essential for downlink beamforming in massive MIMO, nevertheless, the pilot contamination effect hinders accurate channel estimation, which leads to overall performance degradation. Benefitted from the asymptotic orthogonality between signal and interference subspaces for non-overlapping angle-of arrivals (AOAs) in the large-scale antenna system, we propose a multiple signals classification (MUSIC) based channel estimation algorithm during the uplink transmission. Analytical and numerical results verify complete pilot decontamination and the effectiveness of the proposed channel estimation algorithm in the multiuser multi-cell massive MIMO system.     

Empirical millimeter-wave wideband propagation characteristics of high-speed train environments

Owing to the difficulties associated with conducting millimeter-wave (mmWave) field measurements, especially in high-speed train (HST) environments, most propagation channels for mmWave HST have been studied using methods based on simulation rather than measurement. In this study, considering a linear cell layout in which base stations are installed along a railway, measurements were performed at 28 GHz with a speed up to 170 km/h in two prevalent HST scenarios: viaduct and tunnel scenarios. By observing the channel impulse responses, we could identify single- and double-bounced multipath components (MPCs) caused by railway static structures such as overhead line equipment. These MPCs affect the delay spread and Doppler characteristics significantly. Moreover, we observed distinct path loss behaviors for the two scenarios, although both are considered line-of-sight (LoS) scenarios. In the tunnel scenario, the path loss exponent (PLE) is 1.3 owing to the waveguide effect, which indicates that the path loss is almost constant with respect to distance. However, the LoS PLE in the viaduct scenario is 2.46, which is slightly higher than the free-space loss.     

基于相位补偿的非理想无线轨道角动量复用通信系统研究

电磁波轨道角动量各模态间满足严格正交性,为无线通信系统提供了一个新的复用维度。当前无线轨道角动量通信的研究仍集中于理想视距(LoS)场景,在实际通信场景中,多径效应和非对齐效应等非理想传输情况通常是无法避免的,这会使得无线轨道角动量多入多出(OAM-MIMO)通信系统的性能遭受较大损失。为提升非理想无线OAM-MIMO通信系统性能,该文建模了一种更加符合实际传输场景的毫米波OAM-MIMO 10射线信道模型;然后评估了多径效应和非对齐效应带来的性能损失问题;最后,提出了一种低复杂度的平均相位补偿与迭代功率分配(APC-IPA)联合优化方案来消除非对齐和多径效应造成的相位偏差,提升系统信道容量。仿真结果表明：在同时遭受非对齐和多径效应时,所提APC-IPA联合方案能够有效地提升系统信道容量。