基于射线跟踪的大规模MIMO信道建模与分析

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1、９硕士学位论文Ｉ圓參基于射线跟踪的大规模ＭＩＭＯ信道建模与分析Ｂ作者姓名姚文雷学校导师姓名、职称张琏副教捋企业导师姓名、职称马红旗高工申请学位类别工程硕士学校代码10701学号1575960054分类号TN82密级公开西安电子科技大学硕士学位论文基于射线跟踪的大规模MIMO信道建模与分析作者姓名：姚文雷领域：电子与通信工程学位类别：工程硕士学校导师姓名、职称：张琰副教授企业导师姓名、职称：马红旗高工学院：通信工程学院提交日期：2018年6月MassiveMIMOChannelModelingandAyalysisUsingRay-traci

2、ngAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinElectronicsandCommunicationsEngineeringByYaoWenleiSupervisor:ZhangYanTitle:AssociateProfessorSupervisor:MaHongqiTitle:SeniorEngineerJune2018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

3、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，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一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。与我同工作的同事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一，本人承担切法律责任。．本人签名／■／彳：日期：遞西安电子科技大学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属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文

4、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，结合学位论文研宄成果完成的论文、发明专利等成果，署名单位为西安电子科技大学。心本人签名：你：导师签名＇＜．？ｔ日期：日期：？／／＇ＣＳ摘要摘要随着智能终端的迅速普及，用户对移动数据业务的需求达到前所未有的水平，导致频谱资源的稀缺及对大幅提升频谱效率的迫切需求。大规模MIMO具有巨型阵列尺寸和多维阵列结构，能够有效提升无线频谱效率，是未来无线通信领域重要的物理层技术之一。目前大规模MIMO技术的研究主要聚焦于高频信号传输、三维波束赋型、高效

5、预编码以及分集技术等方面。在具有准确信道模型基础上，上述技术能够显著提升系统的频谱效率。但大规模阵列具有的近场效应、高计算复杂度等问题，对其无线信道建模带来很大的挑战。课题主要针对这些挑战，对大规模MIMO的信道建模进行了深入分析。具体完成以下内容：（1）建立了大规模MIMO信道模型框架。与传统线阵MIMO相比，大规模MIMO采用多维阵列结构，空间分辨能力由二维平面扩展到三维空间，电磁传播过程变得更加复杂。通过研究三维空间中的电磁波传播过程，包括收/发天线空间与传播空间的映射投影、电磁波在三维空间的极化旋转，在分析不同场景散射簇分布模型基础上，提出基于簇延时线（CDL，Clustere

6、dDelayLine）模型的大规模MIMO信道建模框架。（2）实现基于地图的射线跟踪算法。基于地图的射线跟踪旨在建立一个精确、更加符合实际的空间信道模型，能够支持大规模MIMO、高级波束赋形、节点移动、高频高带宽等5G应用。模型基于简化的3D地图，考虑直射、反射、散射、绕射、透射等电磁传播特性，可以通过打开/屏蔽不同的传输路径和简化的绕射系数计算方法来调节计算复杂度。（3）大规模MIMO信道模型参数分布。大规模MIMO下，不同位置阵列元素所处的散射环境将会不同，其对应的模型参数分布也有差异。课题通过利用射线跟踪算法，对信道模型框架中的路径损耗、时延扩展、天线到散射簇距离等模型参数进行计

7、算，得到其统计分布。关键词：大规模MIMO，无线信道建模，射线跟踪算法，路径损耗，时延扩展IABSTRACTABSTRACTWiththerapidpopularizationofintelligentterminals,thedemandformobiledataserviceshasreachedanunprecedentedlevel,whichleadstothescarcityoffrequencyspectrumresourcesa