三維M2M散射信道時間自相關(guān)特性研究.pdf

1、民用航空產(chǎn)業(yè)大發(fā)展使得傳統(tǒng)民用航空通信系統(tǒng)容量逐步趨于飽和，建立一個空天地一體化的未來航空通信系統(tǒng)已是大勢所趨。航空移動通信系統(tǒng)收發(fā)端飛行器處于運動狀態(tài)，在三維立體空域內(nèi)進行mobile-to-mobile(M2M)通信。收發(fā)端相對運動，收發(fā)端周圍散射體隨機運動，都會帶來多普勒效應，給多載波技術(shù)關(guān)鍵參數(shù)的設定提出更高的要求。時間自相關(guān)函數(shù)作為信道的二階統(tǒng)計特性，能估計出信道的多普勒擴展和相干時間，可為未來航空移動通信系統(tǒng)的高效空空組網(wǎng)提

2、供必要的物理層信息。目前大部分文獻研究二維場景下的時間自相關(guān)函數(shù)，少有文獻研究三維動態(tài)散射場景下的時間自相關(guān)函數(shù)。本文針對航空移動通信環(huán)境建立三維M2M散射場景，研究信道的時間自相關(guān)函數(shù)，具體內(nèi)容如下：
　　①基于正弦求和統(tǒng)計建模思想，推導出三維M2M散射信道時間自相關(guān)函數(shù)
　　該表達式為有限區(qū)間內(nèi)的七重積分，具有較強的推廣性：通過降維可等效為二維散射場景；令散射體相對于收發(fā)端靜止可等效為穩(wěn)態(tài)散射場景。為選擇合適方法得到目標

3、七重積分的數(shù)值結(jié)果，對幾種典型數(shù)值積分方法進行仿真分析，最終選擇等分布蒙特卡洛積分求解目標七重積分的數(shù)值解。對比已有研究成果，驗證了本文推導的三維M2M散射信道時間自相關(guān)函數(shù)在二維場景下的正確性。
　　②基于正弦求和幾何建模思想，采用射線跟蹤法建立仿真驗證平臺
　　射線跟蹤法模型給出了目標七重積分的數(shù)值解，該數(shù)值積分結(jié)果與等分布蒙特卡洛法求得的數(shù)值積分結(jié)果基本一致，由此驗證本文推導的三維M2M散射信道時間自相關(guān)函數(shù)在三維場景

4、下的正確性。該模型除了能體現(xiàn)目標七重積分的優(yōu)勢以外，還具有以下特點：通過幾何方法描述散射體分布；可描述射線發(fā)射和到達方位角與散射體位置之間的關(guān)系；可根據(jù)較少散射體樣本確定射線發(fā)射和到達方位角?；谏渚€跟蹤法建立的信道模型可為基礎(chǔ)研究提供仿真驗證平臺。
　?、厶骄可⑸潴w速度均值和方差對時間自相關(guān)函數(shù)的影響
　　實驗仿真結(jié)果顯示：散射體速度服從均勻分布時，散射體速度均值越大，接收端信號的時間自相關(guān)函數(shù)衰減得越快，多普勒擴展越嚴重