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MIMO信道电波传播特性

李超峰  
【摘要】:本文详细研究了不同传播环境下MIMO无线信道间的特征,使用测量和全三维射线跟踪仿真两种方式来研究MIMO无线信道的传播特征,这些信道特征包括:接收功率及其延迟分布、角扩散、时间延迟扩散、相关系数。本文对MIMO接收天线端的相关性与发射端的相关性相互独立的假设进行了仿真验证。 在实际实验室内进行仿真和测量,仿真前对实验室房间的尺寸、结构、内部布局都进行了认真的测定,特别是对每种物体在仿真频率上的介电常数进行了认真的测定。就作者所知,有一些物体如内含金属网的强化玻璃在5.8GHz的介取常数,还没有文献报道。本文对其传输系数和反射系数进行了实际测量和理论分析,从而导出其介电常数,其中使用了时间栅函数来消除环境对测量的影响。用同种方法对石膏板墙和木质门的介电常数也进行了测量。 本文分别对2.25GHz,5.8GHz和60GHz的无线信道特征进行了实际测量和仿真计算,并将两者的结果从三方面功率延迟分布、接收总功率、RMS延迟扩散进行了仔细地比较,以确定仿真的可靠性。 本文确定仿真可靠性后,在相同的实验室内,用仿真的方法对不同电波传播环境下MIMO信道的相关系数进行了研究。通过改变发射机和接收机的位置、收发天线的极化、取向等对MIMO信道间的相关性进行了研究。其中包括接收机采样时间(Bin)宽度与相关系数的关系;传播距离与相关系数的关系,不同天线间距与相关系数的关系;衍射与相关系数的关系;不同天线极化与相关系数的关系;不同仿真参数与相关系数的关系;周围金属物体及天花板与相关系数的关系等。 对相同传播环境下不同频率的传播特性从功率覆盖、延迟扩散、角扩散分布进行了仿真比较。对仿真中接收射线总数、射线功率、射线传播时间延迟、到达角分布也进行了统计分析。


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