3d宽带mimo信道建模与模型分析

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1、3D宽带MIMO信道建模与模型分析作者姓名宋洁导师姓名、职称李兵兵教授一级学科信息与通信工程二级学科通信与信息系统申请学位类别工学硕士提交毕业论文日期2014年11月学校代码10701学号1201120050分类TN82号TN91密级公开西安电子科技大学硕士学位论文3D宽带MIMO信道建模与模型分析作者姓名：宋洁一级学科：信息与通信工程二级学科：通信与信息系统学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：李兵兵教授提交日期：2014年11月3DModelingandModelAnalysisofBroadbandMIMOChannelAthesissubmittedtoX

2、IDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinInformationandCommunicationEngineeringBySongJieSupervisor:Prof.LiBingbingNovember2014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，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成

3、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做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，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研究成果再撰写的文章，署名

4、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：摘要摘要信道模型是无线通信系统设计和通信算法技术评估的基础，因此准确地对信道进行建模至关重要。目前主流的信道建模方法为基于几何统计的随机信道模型(Geometry-basedStochasticChannelModels,GSCM)，该模型具有复杂度折中、适用载频大、能反映信道的长期统计特性等特点。其建模核心思想是利用具有一定参数(大尺度参数、小尺度参数以及多普勒频率等)的簇的叠加来生成最终的信道矩阵。但是目前的GSCM信道模型是在二维平面内进行建模的，忽略了收发天线间的

5、高度差，没有包含实际传播环境中俯仰维度的信息，缺乏对信道在三维空间内色散情况的建模，不能精确描述实际传播信道。因此本论文对从测量数据中提取3D信道参数、基于WINNERII模型建立完整的3D信道模型进行了研究。主要工作内容如下：1.完整地提出了基于SAGE算法的3D信道参数提取方法。该算法可以实现使用均匀线性天线阵列(ULA)作为实际信道探测的天线设备，由实际探测得到的冲激响应(CIR)数据来提取信道中多径分量的空-时-频的三维信息。解决了SAGE算法在参数提取的实现中关于3D波程差的计算以及基于探测设备发射信号时间帧结构的发射脉冲信号建模的问题。算法所提取的多径

6、参数可用于后期建模。本文给出了算法的实现结果，并对其性能进行分析。2.在GSCM的建模方法和WINNERII信道模型的基础上，建立了完整的三维信道模型。引入了俯仰角信道空间参数，包括俯仰角度扩展、空间三维视距角以及移动台速度的俯仰参数，解决了三维波程差、三维多普勒频率以及天线阵列任意姿态带来的三维极化方向图变化对随机相位的影响的问题。首先通过链路内和链路间的参数相关性来生成包含俯仰维度的大尺度参数，然后以一定的数学分布随机生成小尺度参数，最后以这些参数构成每一条簇的信道冲激响应，通过将这些簇进行叠加建立3D信道模型。在所建立的3D信道模型中，用户可以自定义配置天线

7、阵列的三维几何信息以及三维采样的场方向图，并通过极化增益分解的方法计算GCS坐标系下的天线响应增益。论文完整地生成了3DMIMO的信道系数矩阵，真实地模拟实际MIMO信道的传输，建立了一个通用3D信道模型。3.基于所建立的3D信道模型，对3D信道的信道相关性以及信道特性进行仿真。论文提供了所建模信道的大小尺度参数统计特征曲线，以便于后期结合实测数据、数学统计建模理论以及不同仿真平台等因素对信道特征参数进行分析和修正，进而建立适合室内、室外及其它特殊应用场景下的3D无线信道模型。I西安电子科技大学硕士学位论文关键词：3D无线信道建模，SAGE算法，GSCM模型，WI

8、NNER模