降雨环境下毫米波地空mimo信道若干特性研究

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1、降雨环境下毫米波地空MIMO信道若干特性研究作者姓名薛小玮导师姓名、职称弓树宏副教授一级学科物理学二级学科无线电物理申请学位类别理学硕士提交学位论文日期2014年11月学校代码10701学号1207122511分类号O451密级公开西安电子科技大学硕士学位论文降雨环境下毫米波地空MIMO信道若干特性研究作者姓名：薛小玮一级学科：物理学二级学科：无线电物理学位类别：理学硕士指导教师姓名、职称：弓树宏副教授提交日期：2014年11月TheStudyonCertainCharacteristicsofGround–SatelliteMillimeterWaveMI

2、MOChannelinRainEnvironmentAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinPhysicsByXueXiaoweiSupervisor:Prof.GongShuhongNovember2014西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，

3、论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，

4、获得学位后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要绝大多数关于MIMO通信的研究都集中在了10GHz频率以下的频段。与此形成对比的是，对10GHz以上频段，比如Ku频段，Ka频段的MIMO通信研究则仍然处在起步阶段，涉及到的也主要是地面和室内环境造成的多径衰减。毫米波MIMO系统具有诸多优点，有着广阔的应用前景。但对于毫米波地空链路，除非在极低仰角工作状态下，链路受地形、地地貌的影响很小，受到大气气象环境的影响却十分明显，尤其是对流层大气环境中产生衰减、散射、去

5、极化、附加噪声等，所以研究大气环境对发展毫米波段MIMO技术就显得尤为重要。本文主要内容如下：本文首先介绍了降雨环境中粒子散射与衰减作用：单粒子散射与群里子散射作用机理，分别介绍了雨滴粒子分布谱以及降雨衰减理论和工程模型；分析了不同雨滴谱的降雨衰减特性；其次介绍了MIMO通信系统基本模型以及信道模型分类；分别介绍了MIMO信道时延扩展，多普勒扩展和角度扩展；并分析了毫米波地空MIMO技术中的关键问题；最后基于本文所构建的信道衰落系数模型，分别研究了降雨环境下毫米波地-空MIMO无线通信系统接收、发射天线相关系数，研究了降雨环境下毫米波地-空MIMO信道多普勒

6、效应，并分别对接收天线间相关系数，发射天线间相关系数，信道多普勒功率谱进行了仿真，最后对其仿真结果进行了详细的分析讨论。其仿真结果表明，第一，降雨环境中接收天线间相关系数在一定条件下是天线间距离、载波频率、半功率波束宽度的函数，发射天线间相关系数在一定条件下是天线间距离、降雨率、卫星距离地面高度、载波频率的函数；第二，降雨环境下信道多普勒频移与降雨率，载频等因素相关。相同降雨率下，不同的载波频率有着不同的多普勒扩展。在相同载波频率下，降雨率越大频率扩展也越大。以上分析正确反映了信道的时变特性，有助于对信道的进一步理解和掌握以及为工程实践提供一定的借鉴。关键词

7、：降雨环境，毫米波，多输入多输出，相关系数，多普勒扩展论文类型：基础研究类I西安电子科技大学硕士学位论文IIABSTRACTABSTRACTMoststudieshavefocusedonmultiinputandmultioutput(MIMO)communicationbelowthe10GHzfrequencyband.IncontrastthestudiesaboutMIMOCommunicationsabove10GHzfrequency,suchasKU-bandandKa-Band,isstillinitsinfancy,andmostofth

8、estudiesisassociatedwithmu