V2V三维宽带信道建模与统计特性分析

针对5G车对车(vehicle to vehicle,V2V)无线通信系统，基于几何随机建模方法，提出一种改进的三维宽带多输入多输出(multiple-input and multiple-outpit,MIMO)信道模型。引入多共焦半椭球体模型用于研究不同传播延迟下的V2V信道统计特性，结合时变的路径长度、信号角度和莱斯因子表征V2V信道的非平稳特性。推导了空-时相关函数、多普勒功率谱密度等关键信道统计特性的数学表达式。分析了城市和高速场景下信道相关特性的差别，并研究了车流密度、运动方向、天线角度、传播延迟等因素对信道统计特性的影响。结果表明，城市场景下的时间相关性和空间相关性明显低于高速场景;不同传播延迟下的V2V信道统计特性有明显差异;信道相关性同天线阵列角度、收发车运动方向和时间变化密切相关。模型仿真结果为车载通信提供了一些有价值的结论，可以作为未来V2V通信系统设计、优化和评估的有效指导。仿真结果与实测数据较好地吻合，证明模型能正确表征V2V无线信道的相关特性。     

基于密集城市街道的车载衰落信道模型研究

为了开发准确高效的传播信道模型,针对城市密集街道中车对车(V2V)移动通信环境,在传统的T型交叉路口模型的基础上进行改进和拓展,提出了十字路口场景下的空间信道模型,同时在发射端和接收端配置矩形天线阵列以研究通信系统性能。该模型考虑了发射机和接收机的视距路径、单点散射路径和双点散射路径,研究了发射角和接收角的确切关系。基于这种关系,推导出空间互相关函数、时频互相关函数、时间自相关函数以及频率相关函数的解析表达式。此外,还分析了模型参数对V2V通信系统性能的影响。仿真结果与以往衰落模型对比表明了本模型的实用性,有利于未来车载通信系统的设计与分析。     

非对称空间统计信道模型及其MIMO多天线系统

针对在非均匀散射体分布以及非对称空间分布的移动通信环境,引入几何分割法导出基于散射体高斯分布的非对称空间统计信道模型.在指向性天线覆盖下的非对称宏小区和微小区以及街道和室内小区的移动通信环境下,模型能估计多径衰落信道的重要空时信道参数,如信号到达角度(AOA)、到达时间(TOA)概率分布密度函数以及到达信号的空-时相关性.另外,在非对称空间统计信道下设置了MIMO多天线线性阵列(ULA)和圆环阵列(UCA),研究了此衰落信道的信道容量.通过信号的AOA和TOA概率密度函数的数值结果与多径衰落信道圆模型(GBSBM)的数值结果对比,表明本模型的信道参数估计结果符合实际的移动通信环境.假设非均匀散射体分布为高斯分布时,本模型的数值结果阐明了分布参数对信道参数的影响,拓展了空间统计信道模型的研究和应用,对评估MIMO多天线阵列系统空时处理算法和仿真无线通信系统提供了有力的工具.     

基于VMF分布模型的MIMO多天线系统性能研究

基于3维环境的空间统计信道,提出MIMO天线阵列下的VMF分布模型.研究MIMO多天线ULA,UYA和UCA在移动台和基站的拓扑结构,得到VMF(Von Mises Fisher)分布模型下ULA,UYA和UCA的空间衰落相关性(SFC)函数的表达式,比较不同天线阵列对平均仰角(MEOA)的灵敏度.研究表明,MIMO天线阵列的SFC由集中参数、平均方位角(MAOA)及平均仰角(MEOA)决定,该模型的信道性能结果与理论一致.     

基于几何街道散射场景的车载移动信道模型研究

为了研究室外视距(line of sight,LoS)和非视距(non-LoS,NLoS)传输场景中车辆与车辆(Vehicle-to-Vehicle,V2V)之间的无线通信系统,提出一种基于几何街道散射场景的统计信道模型,其发射端和接收端都处于移动状态。先假设有无穷多的散射体随机分布在街道两侧,并且在发射端和接收端都采用多天线技术,然后模型定量给出了几何街道散射场景下到发射角(angle of arrival,AOD)和到达角(angle of arrival,AOA)之间的几何关系。同时研究了信号在几何散射信道模型中的空间互相关函数、时间自相关函数(autocorrelation function,ACF)、频率互相关函数以及多普勒PSD(powe spectral density,PSD)的影响。理论分析和仿真结果表明提出的V2V通信系统的无线信道的统计特性符合理论和经验,拓展了多输入多输出宽带V2V通信系统的研究。     

基于三维空间域的宏小区移动通信正向链路信道参数估计

针对均匀分布的三维(3D)散射簇移动通信环境,提出了3D空间域的统计信道模型;在指向性天线覆盖下的宏小区通信环境中,用该模型来估计多径衰落信道的重要空时信道参数,推导了多径衰落信道正向信道链路的到达角与到达时延的概率密度函数、由移动台(MS)移动产生的多普勒频移(DS),分析了空间信道参数及其定向天线主瓣宽度对信道模型的影响.假设MS端散射体分布为高斯分布和指数分布时,该模型更适于描述特殊的移动通信环境.数值仿真结果表明,该模型的信道参数估计符合理论及实际的通信环境,弥补了现有三维散射簇统计信道模型的局限性.     

漏斗状几何信道模型及其角度参数分析

针对移动台(MS)处散射体分布发生突变的室外宏小区移动通信环境,在三维空间域中建立和分析漏斗状空间信道模型.将基站(BS)和移动台看作分布在一条直线上的两点,分别以其为坐标原点建立笛卡尔坐标系.考虑移动台处散射体分布空间不同大小的情况下,着重推导波达信号角度参数的概率密度和环阵列(UCA)多入多出(MIMO)多天线阵列信道容量的表达式,阐明波达信号角度参数与信道系统容量的影响机理.分析结果与半球体信道模型的多入多出多天线阵列的环阵列相比较,结果表明漏斗状空间信道模型在多天线阵列环阵列下的信道容量对方位扩展角变化的敏感度高于半球体信道模型.     

椭圆空间统计信道建模及其MIMO多天线系统性能

针对室内外移动通信环境,提出一个椭圆二维空间统计信道模型,该模型假设散射体均匀分布在椭圆内,移动台和基站分别位于椭圆的2个焦点处,并且在移动台分别设置了四单元的线性阵列(ULA)和圆环阵列(UCA)。在椭圆2D空间统计信道模型的基础上分析了多输入多输出系统(MIMO)的多天线系统性能,该模型不仅描述了波达信号在空间和时间上的统计分布特性,推导出了波达信号的到达角度(AOA)和到达时间(TOA)概率密度函数的解析表达式,同时也研究了MIMO多天线系统的空间衰落相关函数和信道容量。散射体均匀分布时,本模型的数值结果阐述了传输时延对信道参数的影响,与已经存在的空间统计信道模型比较,本模型适合室内外移动通信环境,为评估MIMO多天线系统与无线通信系统仿真提供了有力的工具。     

基于全波分析方法的MIMO信道空间相关性分析

针对现有多输入多输出(MIMO)信道空间相关性分析方法的不足,提出了一种新的分析方法:对包含收发天线在内的无线散射信道模型进行全波分析,利用矩量法求解天线电流分布,并由接收天线的电流分布直接推导出MIMO信道接收端的空间包络相关系数.在建模过程中,提出根据能量比的原则确定信道模型参数.仿真结果表明,与现有基于来波角谱分布求解相关系数的方法相比,该方法不仅与之有较好的相容性,而且无需假设来波角谱分布.     

基于几何街道散射场景的车载移动信道模型

为了研究室外视距(line of sight,Lo S)和非视距(non-Lo S,NLo S)传输场景中车辆与车辆(vehicle-to-vehicle,V2V)之间的无线通信系统,提出一种基于几何街道散射场景的统计信道模型,其发射端和接收端都处于移动状态。先假设有无穷多的散射体随机分布在街道两侧;并且在发射端和接收端都采用多天线技术,然后模型定量给出了几何街道散射场景下到发射角(angle of arrival,AOD)和到达角(angle of arrival,AOA)之间的几何关系。同时研究了信号在几何散射信道模型中的空间互相关函数、时间自相关函数(autocorrelation function,ACF)、频率互相关函数以及多普勒功率谱密度(power spectral density,PSD)的影响。理论分析和仿真结果表明提出的V2V通信系统的无线信道的统计特性符合理论和经验,拓展了多输入多输出宽带V2V通信系统的研究。