检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：马张枫北京交通大学

学位级别：博士

近年来,第五代(5th Generation,5G)移动通信的标准已逐步确定,5G的第二阶段也将于近期确定。因此,后5G(Beyond 5G,B5G)与第六代(6th Generation,6G)移动通信的关键技术也需要进一步研究。由于价格低廉、部署灵活、机动性高等特点,无人机... 详细信息

近年来,第五代(5th Generation,5G)移动通信的标准已逐步确定,5G的第二阶段也将于近期确定。因此,后5G(Beyond 5G,B5G)与第六代(6th Generation,6G)移动通信的关键技术也需要进一步研究。由于价格低廉、部署灵活、机动性高等特点,无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)被视为支撑B5G/6G网络的重要使能技术,并广泛应用于多个领域。任何无线技术的发展都依赖于对信道特性的准确理解。与传统陆地无线通信不同,UAV通信通常具有其独特性,例如姿态变化(即俯仰、滚转、偏航等)与三维(Three-Dimensional,3D)空间任意运动轨迹,这些特点将促使我们开展UAV信道建模研究。此外,毫米波(Millimeter Wave,mm Wave)与智能反射面(Intelligent Reflecting Surface,IRS)等B5G/6G关键技术与UAV结合也会给无线信道引入新的特性。综上所述,UAV信道建模的研究不仅需要充分考虑UAV自身的独特性,也要着眼于B5G/6G带来的技术难点。基于上述需求,本文从多方面开展了UAV无线信道电波传播特性的研究。本文的主要工作与创新点体现在以下几个方面:1)面向UAV姿态变化的空地(Air-to-Ground,A2G)场景,提出了宽带非平稳多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)几何信道模型,该模型使用不同半径的圆组成的3D半球体来描述散射环境并进一步表征成簇效应。考虑到UAV姿态变化的复杂性,通过正弦过程对其进行刻画。推导了空时频相关函数,多普勒功率谱密度、以及准平稳区间的表达式。最后,分别研究了配备全向与定向天线时,UAV姿态变化对上述信道特性的影响。2)面向空空(Air-to-Air,A2A)场景,提出了宽带非平稳MIMO几何信道模型,该模型通过3D单圆柱体来描述地面与路边的散射环境。为了使UAV运动轨迹更加符合实际,通过3D高斯马尔科夫过程来描述UAV的运动状态。推导了空时频相关函数与多普勒功率谱密度的表达式,并分析了不同UAV运动轨迹对上述信道特性的影响。3)面向mm Wave A2A场景,提出了宽带非平稳MIMO几何信道模型,该模型通过3D多层圆柱体与异构散射源(即局部簇与远端簇)来描述mm Wave UAV的散射环境。基于收发端与散射簇的几何关系,推导了信道模型中的时变参数。利用两状态连续时间的马尔科夫过程对散射源的动态性(即簇出现或消失)进行模拟,并实现了散射源的平滑时间演化。推导了空时频相关函数、多普勒功率谱密度、以及准平稳区间的表达式,并探究了载频与散射源对上述信道特性的影响。4)面向IRS辅助的A2G场景,提出了窄带平稳MIMO几何信道模型,该模型通过3D单圆柱体来描述散射环境。进一步,将IRS放置在UAV下方来扩大信号的反射范围。从电波传播的角度出发,提出了一些新颖的方法对IRS的反射相位进行设计。推导了冲激响应(Channel Impulse Response,CIR)、扩展函数、空时相关函数、以及信道容量的表达式,分析了所提IRS相位对上述表达式的影响。最后,探究了IRS实际部署中遇到的问题。因此,本文围绕UAV场景下的无线信道开展研究。基于几何建模理论,建立了多种面向B5G/6G应用的UAV信道模型,并分别探讨了移动性、mm Wave、以及IRS对UAV信道特性的影响。这些研究将弥补目前UAV场景下信道建模的不足,为未来UAV通信系统的设计、理论分析、性能评估、以及网络优化提供理论与技术支持。

关键词：空空通信空地通信姿态变化毫米波智能反射面几何信道模型

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隧道场景下可见光通信信道建模研究

隧道场景下可见光通信信道建模研究

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作者：李华玉北京交通大学

学位级别：硕士

近年来,我国隧道的铺设量增长迅速。隧道场景的通信系统,不仅要实现列车的运行和调度,同时要提供给乘客通信的功能。传统的射频通信技术能够使用的频谱资源越来越少,高速通信的成本也越来越高。免许可证使用的可见光频段通信是一个新型... 详细信息

近年来,我国隧道的铺设量增长迅速。隧道场景的通信系统,不仅要实现列车的运行和调度,同时要提供给乘客通信的功能。传统的射频通信技术能够使用的频谱资源越来越少,高速通信的成本也越来越高。免许可证使用的可见光频段通信是一个新型的研究方向。将可见光通信技术应用在隧道场景中,提升隧道通信系统的性能,最重要的是设计一个新型的隧道可见光通信系统,对信道特性进行研究和分析。本文依据可见光通信的原理,结合隧道环境的实际特点,选择两种合适的信道建模方法,对信道模型进行仿真并分析信道特征。第一种方法是基于规则几何的信道建模方法,使用圆柱体结构模拟隧道环境,隧道的横截面为圆形,隧道中的散射体以簇的形式随机分散在圆柱体内部,发射端LED和接收端PD考虑为2×2的MIMO系统。可见光信号在传输过程中,可能会有多条传输路径,并且不止一次经过散射体,所以同时考虑直射径和非直射径两部分。仿真实验中,列车在隧道中的行驶方向是远离发射端,传输时延越来越大,接收功率越来越小。接收功率中直射径分量占总接收功率的主要部分,非直射径考虑单簇反射径和双簇反射径分量,对接收功率有小部分的贡献。直射径的均方根时延扩展和K因子均为最小,所以在提升信道传输方面主要考虑直射径部分。第二种方法是使用ZEMAX软件进行信道建模,同样选择圆柱体作为隧道结构,基于射线追踪的原理,使用非序列光线追踪功能记录可见光信号在隧道内传输的路径信息,包括反射次数、反射角度、每一段的路径的长度、到达角和到达功率等。根据这些仿真数据进行分析,理想状态下的隧道可见光通信系统中,直射径分量几乎占总的接收功率的全部。但是由于理想系统中LED需要连续不断地铺设在隧道内壁,短期内难以实现。所以在此信道模型的基础上加以改进,采用分段式LED铺设方法,选取隧道的一段传输环境进行信道建模。仿真结果中直射径占主要贡献,隧道的尺寸、接收探测器的大小、发射端的角度、隧道的弯曲等参数都会对信号传输产生一定的影响。系统容量随信噪比增加而增大,空间相关性随发射端和接收端间距的增大而减小,PPM调制可以降低误码率,这些结论为可见光通信应用在隧道场景中提供了一定的理论研究基础。

关键词：可见光通信隧道通信几何信道模型射线追踪模型 ZEMAX信道建模信道特性

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移动通信室内外空间几何信道模型的分析与比较

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电讯技术 2012年第12期52卷 1952-1959页

作者：邱琳周杰李春梅菊池久和南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210044 国立新泻大学电气电子工学科

针对频率非选择性无线多径衰落信道,基于室外通信环境下的空心圆模型,提出了一种改进的适应于室内通信环境的空心圆模型。通过推导接收信号的空时联合分布以及边缘分布概率密度函数,分析和比较了两种空心圆几何信道模型的空时统计特性... 详细信息

针对频率非选择性无线多径衰落信道,基于室外通信环境下的空心圆模型,提出了一种改进的适应于室内通信环境的空心圆模型。通过推导接收信号的空时联合分布以及边缘分布概率密度函数,分析和比较了两种空心圆几何信道模型的空时统计特性。通过空心圆的空心率以及收发机间距的信道参数变化,仿真结果阐明了空心圆模型在圆盘模型和圆环模型之间过渡的变化机理,以及不同无线通信环境下的信道信息。

关键词：移动通信室外和室内环境几何信道模型空心圆概率密度函数圆盘模型椭圆模型

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无人机毫米波信道建模及统计特性研究

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信号处理 2019年第8期35卷 1385-1391页

作者：程乐乐朱秋明陆智俊陈小敏仲伟志南京航空航天大学电磁频谱空间认知动态系统工业与信息化部重点实验室江苏南京211100 中国航天系统工程有限公司北京100070

针对传统移动信道模型不适用于无人机毫米波通信场景的问题,本文基于射线追踪原理构建了一个无人机毫米波三维几何信道模型,并提出了一种针对该模型的信道参数更新算法,该算法考虑了通信距离、信号角度、路径时延和功率等传播参数的随... 详细信息

针对传统移动信道模型不适用于无人机毫米波通信场景的问题,本文基于射线追踪原理构建了一个无人机毫米波三维几何信道模型,并提出了一种针对该模型的信道参数更新算法,该算法考虑了通信距离、信号角度、路径时延和功率等传播参数的随时间演进过程。在此基础上,针对南京航空航天大学校园传播场景,研究分析了时延分布、时延扩展、角度分布和角度扩展等信道统计特性。数值仿真结果表明,本文模型能够有效复现无人机信道的时变非平稳特性,输出信道统计特性与实测结果吻合,可用于无人机毫米波通信系统的方案设计、性能优化和评估验证等领域。

关键词：无人机毫米波信道射线追踪几何信道模型

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SOC水声信道模型及其计算方法研究

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计算机科学 2018年第8期45卷 94-99,112页

作者：吴鹏周杰陈姜高路南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210044 日本国立新泻大学工学部

对水下声波通信环境中的无线传播信道直达与非直达环境进行研究,引入几何参考模型,设计出相关模型。假设在三维水下空间的一个二维竖直横截面上均匀分布着数量无限的散射体,文中推导了水声信号到达角的概率密度函数、时间自相关函数以... 详细信息

对水下声波通信环境中的无线传播信道直达与非直达环境进行研究,引入几何参考模型,设计出相关模型。假设在三维水下空间的一个二维竖直横截面上均匀分布着数量无限的散射体,文中推导了水声信号到达角的概率密度函数、时间自相关函数以及多普勒功率谱密度的表达式,并分析了其几项主要参数对信道统计特性的影响。文中根据假设的参考模型提出了SOC(Sum of Cisoids)水声信道模型,以及所需参数的两种有效计算方法,并对二者的性能进行了比较。该研究拓宽了水下无线信道建模的研究方向,并且很大程度地减少了数值计算开支,降低了模型的设计与仿真的复杂度。

关键词：水声信道几何信道模型功率谱密度自相关函数概率密度函数

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高铁通信多种场景无线信道建模

高铁通信多种场景无线信道建模

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作者：张亚培山东大学

学位级别：硕士

中国提出了第五代(The Fifth Generation,5G)移动通信技术的商用时间为2020年,其中高速移动的特性作为5G的六大性能指标之一,使得高速火车(High-Speed Train,HST)无线通信场景、车对车无线通信场景等成为5G应用的典型场景。高铁运行线... 详细信息

中国提出了第五代(The Fifth Generation,5G)移动通信技术的商用时间为2020年,其中高速移动的特性作为5G的六大性能指标之一,使得高速火车(High-Speed Train,HST)无线通信场景、车对车无线通信场景等成为5G应用的典型场景。高铁运行线路的总长度预估在2025年会达到3.8万千米,最新研制的复兴号动车组列车的持续时速可达350千米每小时,更多人可以乘坐高铁出行。这会带来高铁无线通信数据流量的爆炸式增长,乘客需要牢靠稳固、高效率的通信服务。为了满足乘客对于无线通信质量的需求,高铁无线通信系统需要克服许多问题,例如运行场景的多变性、快速越区切换和多普勒频移。传统列车所面对的穿透损耗高、隧道场景可见性差以及严峻的电磁传播环境等问题,也是高铁通信系统设计中不得不考虑的问题。可切确高效的描述统计特征的信道模型有助于高铁通信系统的研发、性能优化和参数设置。大尺度衰落特性有利于对于整体设计的把握,小尺度衰落特性则对于接收机的设计、调制解调方式的选择具有重要价值。然而,目前对于高铁信道特性的研究并不十分充足。在本文中,基于随机信道建模和确定性隧道建模两种方式,对高铁无线通信的多种场景下的信道特性进行了比较。高铁在运行过程中经历的场景复杂多样,不同的地理环境将会对无线信号的传播特性产生显著影响,论文对高铁场景进行了分类定义的详细介绍,并对常见的四种高铁场景(空旷场景、高架桥场景、路堑场景和隧道场景)的信道特性进行了深入研究。基于随机几何信道模型(Geometry-Based Stochastic Model,GBSM),针对空旷、高架桥和路堑场景下高铁通信信道的统计特性进行了分析,包括时变自相关函数、时变空间互相关函数和多普勒功率谱密度函数等。通过对仿真结果的分析,直观体现了不同场景所特有的参数特性对于信号传播的影响。考虑到隧道场景的地理因素和施工难度,无线信号将以多次反射、散射作为主要的传播方式,即存在更多的有效散射体,这使得现有的一些高铁信道模型无法直接应用于隧道场景。本文提出了基于发射射线法的射线追踪确定性信道建模方法,对影响隧道场景信道大尺度衰落特性的参数进行了分析研究,例如载波频率、隧道横截面的形状、隧道的尺寸、天线的极化方式、接收端与发射端之间的距离。

关键词：高铁无线通信多种高铁场景高铁信道模型信道统计特性几何信道模型射线追踪信道模型

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M2M MIMO信道对LTE物理层链路性能的影响研究

M2M MIMO信道对LTE物理层链路性能的影响研究

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作者：李亦天华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

移动端到移动端(Mobile-to-Mobile,M2M)通信近年来由于其在移动自组织网络和智能交通系统中发挥着重要作用而受到广泛关注。多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)技术可以提升数据速率或提升链路质量。物理层位于长期演进... 详细信息

移动端到移动端(Mobile-to-Mobile,M2M)通信近年来由于其在移动自组织网络和智能交通系统中发挥着重要作用而受到广泛关注。多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)技术可以提升数据速率或提升链路质量。物理层位于长期演进(Long Term Evolution,LTE)空间接口分层协议的最下层,是无线通信系统的基础。因此,研究M2M MIMO信道对LTE物理层链路性能的影响是非常有必要的。本文研究了视距(Line-of-Sight,LOS)和非视距(Non-Line-of-Sight,NLOS)场景下基于二维(Two-Dimensional,2D)双环模型和三维(Three-Dimensional,3D)双圆柱体信道模型的LTE物理层链路的性能以及固定端到移动端(Fixed-to-Mobile,F2M)MIMO宽带通信系统的性能。相关研究内容和创新成果如下:、1、分析了适用于宽带M2M MIMO衰落信道的基于几何的2D双环和3D双圆柱体随机散射信道模型,实现了 LTE物理层误码率的仿真。2、基于宽带2D双环和3D双圆柱体散射模型开展信道仿真。研究了收发终端的移动速度、收发端天线阵元间隔、编码方式对采用2D和3D几何信道模型的宽带M2M MIMO通信系统BER和信道容量的影响。3、通过对M2M和F2M信道模型的介绍,研究当收发终端之间的距离不同、调制制度不同时采用M2M和F2M信道模型的LTE物理层链路的性能,并计算了收发机间距离不同时采用M2M和F2M信道模型的MIMO信道的信道容量。4、比较研究采用M2M信道模型、F2M信道模型、瑞利衰落信道模型和莱斯衰落信道模型的宽带MIMO M2M通信系统的性能和信道容量。仿真结果验证了基于几何的随机散射信道模型的合理性。

关键词：移动端到移动端(M2M) 几何信道模型空时相关函数误码率信道容量

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礼堂直达与非直达传播环境建模及性能研究

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电子技术应用 2018年第6期44卷 103-107页

作者：吴鹏周杰陈姜高路菊池久和南京信息工程大学电子与信息工程学院江苏南京210044 日本国立新泻大学工学部电气电子工学科

针对典型的礼堂环境中无线信道的直达与非直达的传播情况,提出一种基于几何散射模型改进的参考模型,假设散射体在传播环境内均匀分布,推导出波达信号到达角的概率密度函数、多普勒功率谱密度以及时间自相关函数的表达式,并分析主要参数... 详细信息

针对典型的礼堂环境中无线信道的直达与非直达的传播情况,提出一种基于几何散射模型改进的参考模型,假设散射体在传播环境内均匀分布,推导出波达信号到达角的概率密度函数、多普勒功率谱密度以及时间自相关函数的表达式,并分析主要参数对信道模型统计特性的影响。此外,根据参考模型设计出一种高效的SOC信道仿真模型以及两种模型参数化的方法,并以多普勒功率谱密度和时间自相关函数为指标比较两种方法的性能。结果表明,两种信道仿真模型参数化方法均准确高效,且仿真模型中各项统计特性均与对应参考模型中的统计特性能取得较好的匹配。

关键词：几何信道模型概率密度函数散射体分布功率谱密度自相关函数

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宽带车辆到车辆MIMO通信系统性能研究

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电波科学学报 2017年第5期32卷 561-569页

作者：李亦天梁晓林张蕊李博晗赵雄文华北电力大学电气与电子工程学院北京102206 河北大学电子信息工程学院保定071002 中国电波传播研究所电波环境特性及模化技术重点实验室青岛266107 北京邮电大学信息与通信工程学院北京100876

基于二维(Two-Dimensional,2D)双环和三维(Three-Dimensional,3D)双圆柱体散射模型,在视距(Line-of-Sight,LOS)和非视距(Non-Line-of-Sight,NLOS)场景下,利用宽带2D和3D几何散射模型开展信道仿真,基于实现的MIMO信道矩阵,结合空-频区块编码(Space-Frequency Block Coding,SFBC)和正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术,研究了收发终端的移动速度、天线阵元间隔等对宽带车辆到车辆(Vehicle-to-Vehicle,V2V)多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)通信系统误码率(Bit Error Rate,BER)和信道容量的影响.结果表明:随着收发终端移动速度增大,信号衰减加快,宽带MIMO V2V通信系统的BER增大;随着收发端天线阵元间隔的增大,MIMO信道的相关性减小,通信系统的BER减小,MIMO信道的信道容量增大.文中研究方法和结论将对V2V MIMO系统性能分析有一定的指导意义.

关键词：几何信道模型车辆到车辆视距非视距空时相关函数 BER

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基于三维空间宏蜂窝移动通信信道建模

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计算机工程与设计 2016年第3期37卷 577-580页

作者：朱伟娜周杰南京信息工程大学电子与信息工程学院江苏南京210044 日本国立新泻大学工学部电气电子工学科

为提高无线通信系统的性能,针对大多数模型忽略了信号传播的三维特征和计算复杂的问题,提出一种适合室外宏小区环境的三维几何散射模型。在宏小区上行移动通信环境下,分析在基站空间到达角的统计特性,推导多径分量到达角的概率密度函数... 详细信息

为提高无线通信系统的性能,针对大多数模型忽略了信号传播的三维特征和计算复杂的问题,提出一种适合室外宏小区环境的三维几何散射模型。在宏小区上行移动通信环境下,分析在基站空间到达角的统计特性,推导多径分量到达角的概率密度函数表达式。将其仿真结果与其它文献提出的2D和3D模型的多径分量到达角概率密度函数数值结果相比较,比较结果表明,该模型准确有效,计算成本较低,扩展了3D空间信道模型的研究和应用。

关键词：到达角几何信道模型散射体统计特性宏小区

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