5G及5G后无线通信系统中的非平稳信道建模研究
发布时间：2024-02-14 20:03
随着智能终端的迅速发展以及网络化,信息化时代的到来,人们对于移动通信的需求不断增长。第五代(The Fifth Generation,5G)移动通信系统将提供20 Gbps的峰值传输速率,小于1 ms的延时,100万/km2的连接密度,以及支持大于500 km/h的移动终端速度。为此,第五代移动通信系统采用了多种革命性的通信技术,如大规模MIMO(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)通信、车对车通信、高铁通信、毫米波通信等。以上通信技术的应用使得5G无线信道展现出与传统信道截然不同的新型特性,例如,大规模MIMO信道的球面波特性和阵列非平稳特性,高铁、车对车信道的时间非平稳性,毫米波信道的高时间分辨率以及频率非平稳性等。这些新型特性是以往移动通信系统中未曾遇到的,给5G信道建模带来了极大的挑战。考虑到现有信道模型的不足,本文针对5G及5G后的非平稳信道建模和特性分析进行了深入研究。具体研究工作和创新点简述如下:(1)总结了 5G信道建模的需求,针对5G典型场景,即大规模MIMO、车对车、高铁、毫米波通信场景,介绍了目前较为重要的信道测量和信道模型,阐...
【文章页数】：182 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
缩略语表
数学符号表
第一章 前言
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.3 研究目的与意义
1.4 论文结构
第二章 5G无线信道特性与信道建模综述
2.1 5G无线信道特性
2.1.1 大规模MIMO信道特性
2.1.2 车对车信道特性
2.1.3 高铁信道特性
2.1.4 毫米波信道特性
2.2 5G信道特性总结
2.3 特定场景的5G信道建模
2.3.1 大规模MIMO信道建模
2.3.2 车对车信道建模
2.3.3 高铁信道建模
2.3.4 毫米波信道建模
2.4 5G信道建模总结
2.5 本章小结
第三章 5G标准信道建模研究
3.1 5G信道建模需求
3.2 5G标准信道模型简介
3.2.1 MiWEBA信道模型
3.2.2 QuaDriGa信道模型
3.2.3 mmMAGIC信道模型
3.2.4 METIS信道模型
3.2.5 5GCMSIG信道模型
3.2.6 3GPP TR38.901信道模型
3.2.7 IMT-2020信道模型
3.2.8 IEEE 802.11ay信道模型
3.2.9 MG5GCM信道模型
3.3 5G标准信道模型比较
3.4 本章小结
第四章 基于WINNER+的三维非平稳信道建模
4.1 模型简介
4.2 新型三维非平稳宽带MIMO信道模型
4.2.1 信道冲击相应
4.2.2 信道模型的时间演进
4.2.3 存活簇的参数更新
4.3 信道模型的统计特性
4.3.1 空间互相关函数
4.3.2 时间自相关函数
4.3.3 多普勒功率谱密度
4.3.4 时变传递函数
4.3.5 电平交叉率和平均衰落时间
4.3.6 平稳间隔
4.4 仿真结果和分析
4.5 本章小结
第五章 三维非平稳多移动性车对车信道建模
5.1 模型简介
5.2 三维非平稳多移动性车对车信道模型
5.2.1 信道模型结构
5.2.2 信道冲击响应
5.3 高效的二维非平稳多移动性车对车信道模型
5.4 信道模型的统计特性
5.4.1 空时互相关函数
5.4.2 时间自相关函数
5.4.3 空间互相关函数
5.4.4 多普勒功率谱密度
5.4.5 瞬时多普勒频率
5.4.6 平稳间隔
5.5 仿真结果和分析
5.5.1 信道的空时相关性分析
5.5.2 瞬时多普勒频率
5.5.3 平稳间隔
5.5.4 与测量数据的对比
5.5.5 二维模型与三维模型的复杂度对比
5.6 本章小结
第六章 面向5G及5G后的非平稳信道建模
6.1 5G信道建模研究现状及缺陷
6.2 空时频非平稳信道的系统函数、相关函数及功率谱密度
6.3 三维非平稳毫米波-太赫兹大规模MIMO信道模型
6.3.1 信道冲击响应
6.3.2 非平稳球面波建模
6.3.3 空时多径功率
6.3.4 簇的统一空时演进
6.3.5 椭球高斯散射分布
6.4 信道模型的统计特性
6.4.1 空时频相关函数
6.4.2 空间多普勒功率谱密度
6.4.3 多普勒扩展
6.4.4 阵列相干距离
6.5 仿真结果和分析
6.5.1 信道模型的空时频非平稳性分析
6.5.2 与5G标准信道模型以及测量数据的对比
6.6 本章小结
第七章 总结及未来展望
7.1 论文工作总结
7.2 未来研究方向展望
7.2.1 波束域信道建模
7.2.2 基于机器学习的信道建模
7.2.3 太赫兹信道建模
7.2.4 可见光信道建模
7.2.5 无人机通信信道模型
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文和参加科研情况
附件
学位论文评阅及答辩情况表
本文编号：3898533
【文章页数】：182 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
缩略语表
数学符号表
第一章 前言
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.3 研究目的与意义
1.4 论文结构
第二章 5G无线信道特性与信道建模综述
2.1 5G无线信道特性
2.1.1 大规模MIMO信道特性
2.1.2 车对车信道特性
2.1.3 高铁信道特性
2.1.4 毫米波信道特性
2.2 5G信道特性总结
2.3 特定场景的5G信道建模
2.3.1 大规模MIMO信道建模
2.3.2 车对车信道建模
2.3.3 高铁信道建模
2.3.4 毫米波信道建模
2.4 5G信道建模总结
2.5 本章小结
第三章 5G标准信道建模研究
3.1 5G信道建模需求
3.2 5G标准信道模型简介
3.2.1 MiWEBA信道模型
3.2.2 QuaDriGa信道模型
3.2.3 mmMAGIC信道模型
3.2.4 METIS信道模型
3.2.5 5GCMSIG信道模型
3.2.6 3GPP TR38.901信道模型
3.2.7 IMT-2020信道模型
3.2.8 IEEE 802.11ay信道模型
3.2.9 MG5GCM信道模型
3.3 5G标准信道模型比较
3.4 本章小结
第四章 基于WINNER+的三维非平稳信道建模
4.1 模型简介
4.2 新型三维非平稳宽带MIMO信道模型
4.2.1 信道冲击相应
4.2.2 信道模型的时间演进
4.2.3 存活簇的参数更新
4.3 信道模型的统计特性
4.3.1 空间互相关函数
4.3.2 时间自相关函数
4.3.3 多普勒功率谱密度
4.3.4 时变传递函数
4.3.5 电平交叉率和平均衰落时间
4.3.6 平稳间隔
4.4 仿真结果和分析
4.5 本章小结
第五章 三维非平稳多移动性车对车信道建模
5.1 模型简介
5.2 三维非平稳多移动性车对车信道模型
5.2.1 信道模型结构
5.2.2 信道冲击响应
5.3 高效的二维非平稳多移动性车对车信道模型
5.4 信道模型的统计特性
5.4.1 空时互相关函数
5.4.2 时间自相关函数
5.4.3 空间互相关函数
5.4.4 多普勒功率谱密度
5.4.5 瞬时多普勒频率
5.4.6 平稳间隔
5.5 仿真结果和分析
5.5.1 信道的空时相关性分析
5.5.2 瞬时多普勒频率
5.5.3 平稳间隔
5.5.4 与测量数据的对比
5.5.5 二维模型与三维模型的复杂度对比
5.6 本章小结
第六章 面向5G及5G后的非平稳信道建模
6.1 5G信道建模研究现状及缺陷
6.2 空时频非平稳信道的系统函数、相关函数及功率谱密度
6.3 三维非平稳毫米波-太赫兹大规模MIMO信道模型
6.3.1 信道冲击响应
6.3.2 非平稳球面波建模
6.3.3 空时多径功率
6.3.4 簇的统一空时演进
6.3.5 椭球高斯散射分布
6.4 信道模型的统计特性
6.4.1 空时频相关函数
6.4.2 空间多普勒功率谱密度
6.4.3 多普勒扩展
6.4.4 阵列相干距离
6.5 仿真结果和分析
6.5.1 信道模型的空时频非平稳性分析
6.5.2 与5G标准信道模型以及测量数据的对比
6.6 本章小结
第七章 总结及未来展望
7.1 论文工作总结
7.2 未来研究方向展望
7.2.1 波束域信道建模
7.2.2 基于机器学习的信道建模
7.2.3 太赫兹信道建模
7.2.4 可见光信道建模
7.2.5 无人机通信信道模型
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文和参加科研情况
附件
学位论文评阅及答辩情况表
本文编号：3898533
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/3898533.html