受限空間環(huán)境無線信道理論建模與仿真方法.pdf

1、無線自由波是隧道環(huán)境中無線通信采用的重要方式，研究隧道環(huán)境中的無線信道對地下軌道交通的發(fā)展具有至關(guān)重要的作用。本文針對非視距隧道環(huán)境的特點(diǎn)，在傳統(tǒng)傳播圖理論基礎(chǔ)上引入了射點(diǎn)集合的劃分算法和集合間轉(zhuǎn)移概率的概念，來細(xì)化散射點(diǎn)到散射點(diǎn)間的傳遞函數(shù)。通過傳播路線上相鄰兩個(gè)點(diǎn)集合間轉(zhuǎn)移概率之積來調(diào)整概率路線的傳遞函數(shù)的方法來提高隧道信道建模精度。
　　在本文提出的方案中，首先根據(jù)實(shí)際隧道尺寸構(gòu)建幾何模型，提出了劃分面的算法，將隧道幾何模型

2、劃分成M個(gè)散射點(diǎn)集合。那么整個(gè)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是的各個(gè)路線傳遞函數(shù)之和，最大反射次數(shù)為N，其中共有MN條傳播路線。
　　通過引入點(diǎn)集合間的轉(zhuǎn)移概率以及定義轉(zhuǎn)移概率的計(jì)算方法，求得各點(diǎn)集合間的轉(zhuǎn)移概率。根據(jù)傳播圖理論分析散射點(diǎn)集合間子傳遞函數(shù)，每條傳播路線的傳遞函數(shù)為相鄰點(diǎn)集合間轉(zhuǎn)移概率之積乘以相鄰點(diǎn)集合間子傳遞函數(shù)之積，最后將所有路線的傳遞函數(shù)之和做傅里葉逆變換，即可獲取時(shí)域信道沖激相應(yīng)(CIR,Channel Impulse Re

3、sponse)。
　　接下來介紹了寬帶無線信道測量系統(tǒng)的工作原理，給出了在不同頻點(diǎn)、不同位置150MHz帶寬下的隧道環(huán)境實(shí)測功率時(shí)延譜(PDP, Power Delay Profile)。并采用修正理論仿真了該環(huán)境下的無線信道。對比相同隧道環(huán)境下的實(shí)際測量結(jié)果，在誤差允許范圍內(nèi)兩者趨勢一致，數(shù)值相差在容許的-10dB范圍內(nèi)，驗(yàn)證了所提理論的合理性與正確性。
　　在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析了該隧道環(huán)境下的多天線相關(guān)性、離開角(AOD

4、，Angleof Departure)、到達(dá)角（AOA，Angle of Arrival）、信道容量的變化。發(fā)現(xiàn)發(fā)射端AOD角度擴(kuò)展較小，天線相關(guān)性波動較緩，接收端AOA角度擴(kuò)展較大，天線相關(guān)性波動較劇烈。在收發(fā)位置一定的情況下，隨著天線數(shù)目的增加，隧道信道容量也逐漸增大，但是與瑞利信道容量差距逐漸增大，這可歸因于隧道環(huán)境下密集的反射導(dǎo)致較高的天線相關(guān)性和信道矩陣的退化。
　　另一場景下，隨著隧道彎曲角度的變化，隧道環(huán)境由非視距逐