水声环境UWA信道散射模型参数仿真分析

针对水下无线通信场景,引入了一种更接近实际环境的圆盘散射模型,假设散射体分布在以接收端Rx(Receiver)为中心的圆盘内,且散射体密度距离圆盘中心越近越密,距离越远越稀疏。引用极坐标对散射体的分布进行建模,简化计算复杂度,并推导出到达时间(Time-Of-Arrival,TOA)和到达角(Angle-Of-Arrival,AOA)以及发射角(Angle-Of-Departure,AOD)和AOA的联合概率密度函数(Probability Density Function,PDF),以及发射角(AngleOf-Departure,AOD)和AOA的联合PDF。再根据联合分布推导出TOA、AOA和AOD的边缘PDF。分析了所提出的圆盘水声(Underwater Acoustic,UWA)信道模型的平均时延和时延扩展。基于以上研究结果,为水声信道系统分析提供了一个重要的信道模型工具。

一维GTD散射中心模型参数估计的改进MUSIC算法

针对利用多重信号分类(MUSIC)算法估计一维几何绕射理论(GTD)的散射中心模型时噪声鲁棒性较差、参数精度不高这一问题,提出一类改进的MUSIC算法。首先,构建原始回波数据的共轭矩阵,有效提高了原始回波数据的利用率;其次,将原始回波数据的协方差矩阵、共轭数据的协方差矩阵叠加取平均,得到一个新的总协方差矩阵;最后,对矩阵作2次方、4次方等偶次方处理,得到另一矩阵,以达到增大信号特征值与噪声特征值之间差距的作用,等效为增大了信噪比。仿真结果表明:所提改进算法的参数估计性能及噪声鲁棒性均要优于经典MUSIC算法。

三维空间域多径信道模型的AOA和TOA特性分析

在三维空间域提出了一个几何模型,其散射椭圆半球体的中心在移动台(MS),基站(BS)被置于散射球体外部。该模型可以在方位角和仰角平面同时描述多径波的到达角度和到达时延,据此推导出电磁信号分别在MS和BS端关于到达角度的联合、边缘概率密度函数封闭式表达式。除此之外还推导出到达时延的联合概率密度函数的封闭式表达式。该三维模型适用于低MS天线和高BS天线且重要散射体分布在移动台附近的室外宏蜂窝通信环境。此外还对数值仿真实验获得的理论数据进行分析比较,进一步验证信道参数估计结果符合理论和经验。

基于改进3D-ESPRIT算法的GTD模型参数估计与目标识别

针对低信噪比条件下,传统的基于旋转不变技术的三维信号参数估计(three-dimensional estimating signal parameter via rotational invariance te chniques,3D-ESPRIT)算法和平方前后向平滑的3D-ESPRIT(quadr atic-forward-backward 3D-ESPRIT,Q-FB-3D-ESPRIT)算法对几何绕射理论(geometric theory of diffraction,GTD)模型参数估计精度显著降低的问题,提出改进的极化Q-FB-3D-ESPRIT(polarized-Q-FB-3D-ESPRIT,PQ-FB-3D-ESPRIT)算法。改进算法与上述两种传统算法相比,增加了对目标极化信息的利用,有效延长了可利用电磁散射数据的长度。仿真结果表明,改进算法的参数估计精度要高于其他两种算法,且在低信噪比情况下尤为显著。此外,还对基于散射中心模型的雷达目标识别进行了研究,仿真结果进一步验证了所提算法的可行性。

一种GTD模型参数估计的改进2D-TLS-ESPRIT算法

针对经典二维总体最小二乘法旋转不变子空间(2D-TLS-ESPRIT)算法估计二维几何绕射理论(GTD)模型参数精度不高、抗噪性能较差这一问题,提出了一种改进2D-TLS-ESPRIT算法。首先,改进算法通过将目标的极化散射矩阵加入到二维GTD散射中心模型,使得模型对目标极化散射特征的描述更加精准;其次,构建置换矩阵得到原始回波矩阵的共轭矩阵,并将两者结合起来,从而延长了目标电磁散射数据的长度;最后,仿真结果验证了改进算法的参数估计性能与噪声鲁棒性均要优于同类已有算法,雷达散射截面积(RCS)外推结果进一步验证了改进算法参数估计性能的先进性。

230MHz电力无线通信信号在高层居民楼电竖井中的传播特性研究

针对授权的电力系统230 MHz频段,对高层居民楼电竖井内无线传播信道特性进行研究。在仿真软件中建立应用场景模型,提出射线追踪与室内几何散射模型相结合的方法,对无线信号传播路径、到达角、信号强度等进行仿真计算,分析无线信号通过不同数量楼层时的传播特性,并在实际居民楼中对无线信号传播特性进行试验。对比结果表明,仿真结果与实测结果具有很强的关联性,每层楼平均传播衰减8 d B,最大均方根时延扩展17.28 ns。传播特性研究结果为在高层居民楼电竖井中部署230 MHz电力无线通信网络并进行网络性能优化提供了参考。

室内宽带无线传播信道的建模和统计特征分析

提出了一种基于几何散射模型的综合改进室内参考信道模型,这种模型是由无限数量的散射体均匀分布在三维空间的一个二维水平面上组成的。推导了电磁信号到达角概率分布函数、功率延迟分布、频率相关函数的解析表达式。此外,还通过参考模型提出了一种高效的SOC信道仿真模型。结果表明,SOC信道仿真模型与频率相关函数相关,近似于参考模型,可以很好地应用于评估室内宽带无线通信系统的性能。

椭球3D室内外空间衰落信道AOA＆TOA

针对室内外无线传播环境,提出一个三维几何散射体信道模型,假设散射体分布在一个椭球体内,移动台和基站分别位于椭球的两个焦点处。描述波达信号在空间和时间上的统计分布特性,推导出波达信号在方位角平面和仰角平面到达角度(angle of arrival,AOA)概率密度函数(probability density functions,PDF)的解析表达式,研究信号到达时间(time of arrival,TOA)的概率密度函数。数值仿真结果与一些存在的2D模型和可测量数据对比,比较结果表明,该模型的信道参数估计结果符合理论和经验,拓展了室内外3D空间统计信道模型的研究。

移动端到移动端3D MIMO宽带信道建模与仿真

提出了一种基于几何的适用于宽带多输入多输出(MIMO)移动端到移动端无线信道的随机散射模型.假设有效散射体位于三维(3D)双柱体的表面,将已有的窄带模型扩展到宽带并且把载频和带宽引入模型中,利用仿真实现信道,通过实现的信道矩阵进一步开展信道特征和参数研究,与现有的解析方法相比更加简单直接.通过对3D双柱体和二维双环散射模型的比较发现,3D模型对应的功率延迟分布的归一化功率和均方根时延扩展比二维的小,3D信道容量有一定的提升.