60GHz無線通信系統(tǒng)容量和天線方向性對容量的影響.pdf

1、60GHz無線通信系統(tǒng)利用60GHz附近無需許可即可使用的高達7GHz的傳輸帶寬和10W的傳輸功率,在采用一般調(diào)制方式下(如PSK、PAM、PPM等),便能很容易的實現(xiàn)高達幾Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率,被認為是未來10年中最具前途的無線通信技術(shù)。
　　目前為止,對60GHz無線通信系統(tǒng)容量的研究才剛剛起步,已有的文獻主要對60GHz無線通信系統(tǒng)在加性高斯白噪聲信道(AWGN)下的容量進行了分析,探討60GHz無線通信系統(tǒng)在衰落信道下的

2、信道容量是本文的目的之一。另外,當前對各種無線通信系統(tǒng)容量的分析都沒有考慮天線方向性帶來的影響,本文首次將天線方向性引入到信道容量的分析中來,因此,研究天線方向性對信道容量的影響是本文的另一個主要研究目的。
　　60GHz無線通信系統(tǒng)在衰落信道下的信道容量主要以Nakagami-m信道模型為對象進行了研究。文中首先對該信道模型下的信道容量公式進行了推導(dǎo),然后進行了仿真分析,最后與AWGN下的信道容量進行了比較。通過對仿真結(jié)果的分析

3、比較得到如下結(jié)論:對一個6GHz帶寬的60GHz無線通信系統(tǒng)來說,如果采用BPSK調(diào)制方式,在信噪比為0dB時,能夠達到的最大數(shù)據(jù)傳輸速率為3Gbps,與AWGN信道下的信道容量相比,存在著1.5Gbps的容量差距,由此可知,Nakagami-m衰落對信道容量產(chǎn)生了十分嚴重的影響,在實際中要加以避免;隨著通信距離的增加,信道容量不斷減小,60GHz無線通信系統(tǒng)更適合短距離無線通信;在未達到歸一化信道容量之前,在其他參數(shù)保持不變的情況下,

4、波形參數(shù)m越大,信道容量越大,接收路徑數(shù)L越大,信道容量越大。
　　天線方向性對信道容量的影響主要以IEEE802.15.3c信道模型中的CM1(居民區(qū)環(huán)境存在直視路徑的情況即LOS)和CM2(居民區(qū)環(huán)境不存在直視路徑的情況即NLOS)為具體研究對象進行了分析。在固定發(fā)射天線半功率波束寬度(HPBW)的基礎(chǔ)上,通過不斷改變接收天線的半功率波束寬度,分別研究了兩種信道環(huán)境下天線方向性對信道容量的影響。研究結(jié)果表明:在CM1信道模型下

5、,由于接收機接收到的多徑能量大部分集中在直射路徑中,無論接收天線半功率波束寬度如何改變,直射路徑總能被接收到,即接收天線半功率波束寬度的改變對接收到的多徑能量幾乎沒有影響,因此,接收天線半功率波束寬度的改變幾乎不會影響CM1信道模型下的信道容量;在CM2信道模型下,由于不存在直射路徑,接收機半功率波束寬度的改變會極大的影響接收到的多徑的總能量,所以,改變接收天線半功率波束寬度能有效的改變CM2信道模型下的信道容量,在未達到歸一化信道容量