基于测量的3D MIMO空域信道建模方法研究

来源 :北京邮电大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tomjohn3168
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移动通信中的各项新技术都以应对无线信道中的各类衰落特性,从而达到有效,安全,可靠的通信为目的。现今对移动通信数据量的需求不断提高,通信频段也已达到GHz,无线小区半径逐步减小,使得信道模型中的俯仰维度无法忽视。同时,新的技术如可以通过三维波束赋形技术对俯仰维度空间加以利用的3D MIMO技术的出现,使现有的二维信道模型已经无法满足现今无线通信的需要。三维信道建模已成为如今研究的热点,如何准确的对三维空间的信道特性建模是亟待解决的问题。本文以研究基于信道测量的三维空间中的信道建模技术为课题,跟进3D MIMO信道模型的标准化进展。主要的工作包括:第一:本文分别从理论模型和基于测量的实验模型两方面对三维信道模型的早期研究进行了总结。通过前人研究认识到波束在空间中传播时存在着俯仰角度信息,LEE等学者实验验证其角度范围在[0,50°]内。其次总结了已发表的论文中对于俯仰角度分布的建模方法,发现在不同的场景和不同的频点处,俯仰角度分布呈现不同的状态,再次,对现有标准化信道模型如SCM, WINNER等模型的建模方法进行分析提出了使用现有二维标准化模型进行三维扩展的信道建模思路。最后依照以上思路,对三维信道的关键参数进行分类,确定了不同的处理优先级,并依照优先级进行后续的信道测量与建模工作。第二:本文使用Propsound测量平台搭配三维阵列天线对三大典型应用场景包括城市宏小区,城市微小区,室外到室内,进行了大量信道测量,获得以下结论:三个场景的俯仰角度分布均符合拉普拉斯分布,同时三个场景的全局角度扩展符合对数正态或者正态分布。本文还对角度参数在俯仰维度的传播特性进行了研究,发现三个场景的角度扩展的均值都与收发端水平距离呈现或大或小的相关,可以建模为以收发端水平距离为参数的函数。俯仰角度扩展的均值在水平距离<50米处与距离有着极大的相关性,而在水平距离>50米时相关性相对较弱从而建立了角度扩展的分段模型。在对俯仰角度均值进行建模时发现该值与LOS方向间存在角度差,本文中定义其为补偿角度,且该数值会随着水平距离变大而减小,为此,本文重新定义了对俯仰角度的建模方法,使建模结果更加符合实测真实信道结果。在文章最后,提供了三个场景的下的三维信道的分簇结果以及俯仰维度大尺度参数的互相关系数。通过以上结论,本文基于实测数据,提供了初步的三维MIMO信道的建模构架以及各空域参数的建模方法,并与中国移动研究院及上海贝尔等公司合作撰写多篇提案将建模结果提交到3GPP工作组进行进一步讨论。
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期刊
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