论文部分内容阅读
随着社会的发展,信息呈爆炸性增长,人们对于通信的速度及质量的需求也在急剧增长。为了满足这样的需求,在移动通信中需要更快的传输速率,更大传输容量。而要想提高通信速率,要么提高频谱利用率,要么使用更宽的频谱资源。因此MIMO (Multiple-Input-Multiple-Output,多输入多输出技术)和60GHz通信系统成为了人们研究的主要方向。前者可以大幅度提高频谱利用率,后者则有非常宽的可使用免费带宽。在对相关技术的研究评估中,信道模型是必不可少的一部分,本文也将着重于MIMO无线信道和60GHz系统下的信道建模的研究,并且重点关注于与实际更为接近的三维信道模型。MIMO无线信道模型主要分为确定性模型和统计性模型,以射线追踪为代表的确定性模型由于其过高的时空复杂度,一般仅用于小区规划中；在一般的仿真中,复杂度相对适中的统计性模型应用的则更为普遍。自3GPP (the3rd Generation Partnership Project)组织于2003年提出了经典的基于几何的信道模型SCM (Space Channel Model)模型,此类模型便得到了最广泛的关注。由于SCM模型最大工作带宽为5MHz,最高载频为2GHz,随后扩展至支持2GHz到6GHz载频,最大100MHz带宽的SCME (Space Channel Model Extension)信道模型。但这些模型均为二维模型,即假设信号的传输平面位于与天线相垂直的平面内,而在实际中,天线往往是具有倾角,散射体的分布也往往不在一个水平面内,这些二维模型与实际相比有较大的误差,从而,研究三维信道模型的建模是十分必要的。在60GHz系统中,由于载频信号较高,传播信号在自由空间的路损将增加20dB到40dB,同时15cm厚度的墙壁将导致大约30dB以上的衰减,另外大气(氧气)引起的特殊的衰落特性也达到10到15dB/km,因此60GHz一般适用于较小范围内(10m左右的范围)的WLAN (Wireless Local Area Networks:无线局域网)或者WPAN (Wireless Personal Area Network Communication Technologies:无线个人局域网)部署。在研究60GHz系统信道时,由于信号波长较短,一般不发生绕射,透射时衰减较大,反射一般只考虑到第二代即可,由此信道中需要分析的传播路径相对较少,考虑到这样的传播特性,同时一般部署使用的场景都比较小,场景内散射体的分布比较简单,因此可以采用简化射线追踪的分析方式来建立预测模型。本论文主要贡献有以下两点：1)在二维SCME信道模型的基础上,利用数学分析的方式将其扩展为三维信道模型,给出了模型的扩展算法,包括天线的扩展以及信道参数的扩展,并且进行仿真分析。2)分析60GHz的信道特性,根据其特有的信道特性并结合实际使用的场景,利用简化射线追踪的方式给出建模算法,并且进行仿真分析。