面向Femtocell通信的室內(nèi)短距離無線信道傳播特性研究.pdf

1、Femtocell作為未來第五代移動通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)之一，可以有效解決室內(nèi)信號覆蓋的問題。由于Femtocell的小區(qū)半徑小、形狀不規(guī)則，傳播環(huán)境極為復(fù)雜，因此急需對面向Femtocell通信的室內(nèi)無線信道傳播特性展開深入研究。本學(xué)位論文在辦公室、會議室、走廊、樓梯等典型室內(nèi)場景中，展開傳播特性測量，在積累大量實測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對室內(nèi)無線信道的路徑損耗、多徑效應(yīng)、穿墻損耗等傳播特性參數(shù)進行了建模分析。
　　首先，針對辦公室、會議室

2、、走廊、樓梯場景，在2.6GHz頻段上提出了一個天線高度相關(guān)的新型路徑損耗模型。為了模擬用戶天線高度變化對路徑損耗的影響，模型中引入了一個新的高度損耗因子HAF。針對樓梯場景，為了描述收發(fā)天線跨多層樓梯時對路徑損耗的影響，模型中引入了一個跨層損耗因子FAF。通過最小二乘算法，分別擬合出路徑損耗指數(shù)n，高度損耗因子HAF以及跨層損耗因子FAF。結(jié)果表明，HAF可以表達成接收天線高度的對數(shù)的二次函數(shù)。此外，還研究了天線高度的變化對陰影效應(yīng)的

3、影響，得出陰影效應(yīng)標準差與天線高度之間呈e指數(shù)規(guī)律變化的關(guān)系。通過積累結(jié)構(gòu)類似、不同場景中的大量測量數(shù)據(jù)，證明提出的路徑損耗模型是準確且有效的。
　　接著，研究辦公室、會議室、走廊、樓梯場景中的多徑效應(yīng)，提出了一個抽頭延遲線（Tapped Delay Line，TDL）模型。結(jié)果表明，所有環(huán)境中，模型抽頭的幅度都近似服從Nakagami分布，每個抽頭的m參數(shù)都大于1。其中，走廊、樓梯中，不僅m參數(shù)明顯大于辦公室、會議室的，而且抽頭

4、個數(shù)明顯多于辦公室、會議室中情況，說明狹長結(jié)構(gòu)的室內(nèi)走廊、樓梯比相對開闊的辦公室、會議室環(huán)境存在更顯著的波導(dǎo)效應(yīng)。此外，通過充分的實驗測量和建模還發(fā)現(xiàn)，上述抽頭模型的m參數(shù)與抽頭時延近似呈線關(guān)系。
　　然后，研究了3-6GHz頻段的室內(nèi)穿墻損耗特性，提出了一個新型的頻率-極化相關(guān)的穿墻損耗模型。為了更精確地描述天線極化方式對穿墻損耗的影響，模型中引入了極化增益因子。通過最小均方誤差算法對大量實測數(shù)據(jù)進行擬合，發(fā)現(xiàn)穿墻損耗指數(shù)與頻率

5、呈近似線性關(guān)系，隨頻率增加而增加；進一步地，分析了V-V、V-H、H-H三種極化配置方式下的模型結(jié)果，揭示了極化增益因子與頻率之間呈近似線性關(guān)系、且隨頻率增加而減??；其中，V-V極化配置方式下的穿墻損耗最大，而采用H-H極化配置方式下的穿墻損耗最小。
　　最后，基于信道矩陣奇異值分解的思想，提出了一種新型的隨機多輸入多輸出的（MIMO，multiple-input multiple-output）信道傳輸矩陣模型。在提出模型的架構(gòu)

6、下，每一個右奇異值向量可以建模為一個隨機標量和一個非隨機向量的乘積，左奇異值向量亦然。其中的非隨機向量分別定義為發(fā)送端和接收端的本征模，可以很容易地從測試數(shù)據(jù)中提取。同樣地，信道矩陣的奇異值也可以從測試矩陣中提取。這種建模方法解釋了模型參數(shù)的物理含義，有助于更直觀地刻畫MIMO信道的特性。在辦公室、會議室、走廊、樓梯場景中進行了大量的MIMO信道測試，并在此基礎(chǔ)上分析了實測的信道容量值。結(jié)果表明，提出的模型比兩種常用的理論信道模型更符合