室内办公室场景高频段无线信道传播特性研究

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对无线信道传播特性的准确了解是提高无线通信系统性能的关键因素之一。无线信道作为通信系统收发信号的媒介,其特性极大地影响着无线通信系统的通信质量。掌握各个真实场景下的无线信道特性是保证通信系统良好性能的前提。目前,国内外对于6GHz以下的频谱资源的信道特性具有足够的认识,而未来移动通信需要大带宽的支持,挖掘和利用高频段的频谱资源已成为业界共识。因此,本文在典型的室内办公室场景下开展了高频段无线信道传播特性的研究,在获取大量实测数据的基础上,对高频段室内无线信道的路径损耗、阴影衰落、时延功率谱以及均方根时延扩展等信道传播特性参数进行了建模分析。本文的研究结果可为未来高频段室内短距离无线通信系统的设计和微微蜂窝的网络部署提供理论参考与依据。主要的内容与创新点如下:1、研究了10GHz频段室内办公室场景的无线信道传播特性。基于大量的实测数据,分别建立了室内视距(Line-of-Sight,LOS)和非视距(Non-Line-of-Sight,NLOS)两种场景的路径损耗模型,并给出了阴影效应的统计特性。通过对测量频率响应傅里叶反变换得到冲激响应的功率延迟谱,从而给出了时域均方根时延扩展的统计特性。并且,针对非视距场景下遮挡物对路径损耗的影响,提出了一种新型的遮挡物衰减因子模型,该模型是基于近距离参考模型引入了一个新的遮挡衰减因子(Shielding Attenuation Factor,SAF),利用其去修正因遮挡物带来的额外损耗。并通过最小二乘算法,分别拟合出路径损耗指数n与遮挡物衰减因子SAF。研究结果表明,在室内LOS场景下,路径损耗与收发端对数距离具有线性关系。在NLOS场景下,遮挡物相对接收端位置发生变化对路径损耗有着重要的影响:当遮挡物静止时,遮挡衰减因子与接收端到遮挡物的距离具有指数函数关系,即接收端处于较远距离时,遮挡物造成的路径损耗值趋于稳定;当遮挡物移动时,SAF与遮挡物到接收端的距离具有线性关系。2、研究了室内办公室场景X波段多频点的无线信道传播特性。基于大量的实测数据,分别建立了多频率室内视距和非视距两种场景的路径损耗模型,并分析了遮挡物衰减因子参数对传输频率的依赖关系,给出了不同传输频率下遮挡物造成的附加遮挡损耗的统计特性。研究结果表明,在室内LOS场景下,路径损耗与收发端对数距离呈线性关系,当测量场景不变时,截距会随着频率的增大而增大,而路径损耗指数趋于稳定。在NLOS场景下,遮挡物相对接收端位置发生变化对路径损耗有着重要的影响:当遮挡物静止时,遮挡衰减因子SAF与接收端到遮挡物的距离具有指数函数关系,随着距离增大逐渐趋于一个定值,并且SAF达到该定值所需要的距离随着频率的增大而增大,即路径损耗受到遮挡物影响的区域随频率的增加缓慢变大;当遮挡物移动时,SAF与遮挡物的距离近似二次函数关系,并且随着频率的增加,二次函数的对称中心趋于收发天线的中点,即收发端位置不变的情况下,遮挡物在收发端中心位置对接收端的影响最小。
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