基于射线跟踪的室内mimo信道容量分析

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1、基于射线跟踪的室内MIMO信道容量分析AnalysisofChannelCapacityinIndoorMIMOSystemBasedonRay-Tracing学科专业：信息与通信工程研究生：曹敏指导教师：杨晋生副教授天津大学电子信息工程学院二零一四年十二月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他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。学位论文作者签名：签字

2、日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要MIMO技术已广泛应用于Wi-MAX和4G等无线通信系统中，相关研究也是无线通信领域中的热点和难点。在2013年，我国已有近70%的移动数据流量是发生在室内的，该比例还在继续提升。场强和信道容量的分布预测是通信系

3、统网络规划和管理的基础，对于无线网络优化有着十分重要的意义。室内环境不同于室外环境，不同场景中信道的统计相似性会消失，预测结果主要受到室内布局结构、家具尺寸和材料的影响，因此对室内MIMO信道进行确定性建模显得尤为重要。本文采用确定性模型中的射线跟踪方法对天津大学某室内场景MIMO信道进行建模，对其路径损耗进行预测，并与实际测量值进行对比以验证该模型的正确性及有效性；进而，基于该模型计算得到时延、相位角等参数，仿真分析了信噪比以及天线数目对MIMO信道容量的影响。本文的创新点在于将基于三维可见元数据库提取的射线跟踪方法用于室内MIMO信道建模，可以有效减少参与射线跟踪计算的面和劈的

4、数量，降低算法复杂度；并考虑室内场景中各种材质不同的物体，使模型有更强的普适性，使预测的结果更加精确。关键字：射线跟踪；路径损耗；信道容量；可见元数据库ABSTRACTMIMOhasbeenwidelyappliedtoWi-MAXand4Gwirelesscommunicationsystem,sotheresearchofithasbecomeahotandhardspotinthefieldofwirelesscommunication.In2013,themobiledatatraffichappenedinindoorhasreachedto70%inourcountry

5、andwillcontinuetoascend.Thepredictionofthedistributionoffieldandthechannelcapacityisthebasicofcommunicationsystemnetworkplanningandmanagementwhichhasimportantsignificanceofthewirelessnetworkoptimization.Theindoorenvironmentisdifferentfromtheoutdoorenvironment,statisticalsimilaritybetweenchanne

6、lsdoesnotexist.Thepredictingoutcomesareaffectedbytheindoorlayoutstructureandthematerialoffurniture,sodeterministicindoorMIMOchannelmodelingisveryimportant.Inthispaper,weselectthemirrorimagemethodwhichisoneoftheray-tracingmodeltoestablishoneoftheTianjinUniversityindoorscenarioMIMOchannelmodel.T

7、hen,wepredictthepathlossandcomparewiththemeasuredvaluestoverifythecorrectnessandvalidityofthemodel.Lastly,wecalculatetheparametersofphaseangleandtimedelaybasedonraytracingmodelandanalysestheeffectofSNRandthenumberofantennasontheMIMOchan