天线极化和阵元间距对地铁隧道MIMO性能的影响

在上海地铁隧道环境中对5.6 GHz多输入多输出系统开展了基于伪随机序列的信道测量。通过相关运算获得了子信道冲激响应,分析了不同天线极化和阵元间距对2×2 MIMO信道条件数、等效自由度和信道容量的影响。结果表明,当交叉极化天线的条件数均值约为10时,分别比垂直同极化和水平同极化约低5和8。当交叉极化的等效自由度均值约为1.6时,分别比垂直同极化和水平同极化约高0.3和0.2。当交叉极化的信道容量均值约为5.8 bit/s/Hz,分别比垂直同极化和水平同极化约高0.7 bit/s/Hz和0.8 bit/s/Hz。3个结果都一致表明交叉极化天线有利于MIMO性能的提高。另外,天线阵元间距对于同极化MIMO的信道容量影响较大,而对于交叉极化MIMO的信道容量影响较小,表明采用交叉极化能以较小的阵元间距获取较大的信道容量,这些结果对于地铁隧道狭小空间中减少天线尺寸提升信道容量有参考意义。

级联隧道环境多频段路径损耗模型

隧道场景往往是直隧道与弯隧道相级联的,对级联隧道的信道建模是非常复杂的。因此,在直隧道和弯隧道信道模型的基础上,寻求两种隧道级联场景下的信道规律。基于波导理论和弹跳射线法原理,发现了远场中额外损耗与弯曲隧道中的传播距离成正比,并提出了额外损耗系数。基于Wireless Insite分别对2.6 GHz、3.5 GHz和5.6 GHz频段在不同曲率半径的级联隧道中进行仿真,确定了额外损耗系数与曲率半径之间的经验公式。最后,通过仿真验证了该模型的准确性。