三维Massive MIMO信道建模

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文三维MassiveMIMO信道建模硕士研究生：段京京指导教师：王勇讲师学科、专业：信息与通信工程论文主审人：张薇副教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文三维MassiveMIMO信道建模硕士研究生：段京京指导教师：王勇讲师学位级别：工学硕士学科、专业：信息与通信工程所在单位：信息与通信工程学院论文提交日期：2018年3月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.En

2、g3DMassiveMIMOChannelModelingCandidate:DuanJingjingSupervisor:LecturerWangYongAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:InformationandCommunicationEngineeringDateofSubmission:Mar.2018DateofOralExamination:Mar.2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重

3、声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论

4、文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日三维MassiveMIMO信道建模摘要MassiveMIMO技术作为最具潜力的5G关键无线传输技术之一，由于其可以提供更大系统容量和更高频谱效率的能力，受到了国内外的广泛关

5、注。探索能够有效表达MassiveMIMO信道传播特征的信道模型是至关重要的，信道模型有助于MassiveMIMO技术、算法、产品和系统的评估和优化。本文研究MassiveMIMO系统的三维信道建模，建立有效描述MassiveMIMO信道传播特征的三维信道模型。论文主要内容如下：首先，本文研究了无线信道的多径传播和衰落特征，总结了广泛应用于MIMO信道建模的基于几何的随机信道模型和基于相关性的随机信道模型。然后，研究了MassiveMIMO信道的传播特性，主要分析了近场效应和非平稳特性。分析了用球面波前建模近场效应，并研究球面波前的二阶近似，将球面波前简化为抛

6、物波前，而不是平面的。大规模天线阵列轴的非平稳特性表明任意散射簇都不能影响整个阵列，MassiveMIMO信道不能视为广义严平稳的。仿真结果证明，随着天线数的增加，MassiveMIMO信道之间趋于正交。其次，研究了3DMIMO信道建模方法，分析了3D-UMa（城市宏蜂窝）和3D-UMi（城市微蜂窝）场景的传播路径损耗模型，仿真分析表明，路径损耗与载波频率成正比，视距条件的路径损耗小于非视距条件，建筑平均高度越高路径损耗越高。通过不同角度分布模型研究3DMIMO信道的空间相关性，仿真分析表明，VonMisesFisher角度分布模型可以提供更大的信道容量。此外

7、，提出了一种3DMassiveMIMOKronecker信道模型，引入生灭过程建模散射簇在阵列轴上非平稳演变。仿真结果表明，所提模型不仅可以表征天线相关性，而且可以描述散射簇在大规模天线阵列轴上的演变。最后，提出了一种适用MassiveMIMO系统的基于随机散射簇的非平稳3D空间信道模型，采用抛物波前代替球面波前，降低了3D信道模型的计算复杂度。本文以空间散射簇分布情况为研究对象，通过引入散射簇的有效概率和有效散射簇两个物理概念，提出一种较为简单的基于散射簇空间位置信息的建模方法，并利用随机过程建模有效散射簇在阵列轴的出现和消失。此外，推导了模型的统计特性，仿

8、真结果验证了所提模型的合理性。关键词：