面向6G通信感知一体化的40～50 GHz毫米波信道反射和透射特性研究

为解决毫米波信道反射和透射特性测量数据不足、多层材料传播系数计算不准确和传播特性表征不明的问题,该文开展面向6G通信感知一体化(ISAC)的40～50 GHz毫米波信道反射和透射特性研究。首先,基于菲涅尔理论和射线弹跳追踪原理,提出一种室内多层建筑材料传播系数计算方法;然后,利用基于矢量网络分析仪的毫米波信道测量平台,开展40～50 GHz频率范围内多层木板和多层玻璃的反射和透射系数测量活动。结果表明,该方法与测量值间高度吻合,传播系数误差低于0.1,能够准确地刻画毫米波信道反射和透射特性变化规律。此外,研究还发现反射系数谐振特性和有效布儒斯特角特性依赖于电波极化、入射角和材料厚度。     

5G毫米波频段不同天线形式信道参数测量及对比分析

基于5G毫米波应用频段,开展了全向天线、喇叭天线以及阵列天线的信道测量与信道参数对比分析研究. 利用空间交替广义期望最大化(space-alternating generalized expectation-maximization, SAGE)算法提取了多径信道参数,包括多径时延、到达角、多径强度等,基于多径分量距离（multipath component distance, MCD）对多径分量进行了分簇结果的对比,对比分析了相同测量点处不同天线形式得到的信道参数差异. 结果表明,同场景下不同天线的信道参数测量结果会有较大差别,全向天线路损指数最小,阵列天线均方根(root-mean-square, RMS)时延扩展和RMS角度扩展均最小,喇叭天线可以得到较多的簇. 本文为5G毫米波频段信道建模提供了不同天线形式信道参数结果对比分析数据.     

多天线暗室信道验证测量研究

多天线全电波暗室法是主流的多天线终端接收性能测量方法.为保证系统测量结果的有效性,需要对暗室内所模拟的多输入多输出信道模型进行验证测量.典型的多输入多输出信道模型包含时域、频域、空域、极化四个维度特征.文章针对上述四个维度中的关键参数:功率延迟分布、多普勒频展、空间相关性以及交叉极化比,研究分析了模型验证测量方法.基于分析结果,针对一个配置了八探头的多探头暗室内所模拟的城区微小区信道模型进行了实际测试,其四项验证指标结果与理论模型基本吻合.     

毫米波多通道扫频天线测量系统

为适应宽频带多通道天线快速测量的需求，本文基于安立“闪电”37000C矢量网络分析仪，研究了毫米波多通道扫频远场测量系统的特性，针对射频系统的配置和多轴运动控制系统的研制进行了详细的分析讨论，并阐述了系统的软件功能，给出了测试实例。     

毫米波天线测量系统及测量精度分析

随着毫米波天线应用环境和设计复杂程度的不断增加,对毫米波天线的测量也提出了更高的要求,为适应宽频 带毫米波天线快速测量的需求,本文基于R&S 公司ZVK 矢量网络分析仪,研究了毫米波扫频紧缩场测量系统的特性, 针对影响其测量精度的主要因素进行了详细的分析讨论,阐述了系统改进主要方向,并给出了测量实例。     

室内分布式天线系统信道测量及容量分析

分布式天线系统通过在地理位置上分布式放置天线,增强了系统的覆盖性能,也提高了系统的分集增益和容量性能。通过自主搭建的信道测量平台,对室内分布式天线系统信道进行了测量,其中发端天线分布式放置,接收端天线集中放置,对数据分析表明,在不存在视距传输或者视距传输分量不明显的情况下,各发天线到收端的信道解相关特性良好,容量性能提高较大;反之则容量性能下降。系统容量与天线是否均匀放置也密切相关,天线均匀放置时,容量提高且分布更为均匀。     

6G超大规模天线信道波束域传播特性分析

为了探明6G超大规模天线信道在波束域的信道传播特性,重点开展了无线信道测量实验与测量数据分析.首先,在典型城市场景下,开展了sub-6 GHz频段配置超大规模均匀线阵的视距(light-of-sight, LoS)和非视距(non-LoS, NLoS)信道测量实验;其次,划分若干子阵列,并分别使用高分辨率参数提取算法估计多径幅度、时延和角度;然后,根据不同的子阵列角度分辨率构建虚拟波束,将对应不同虚拟波束角度的多径进行分组及叠加.通过比较不同子阵列在相同角度对应的虚拟波束系数,发现传统天线域的空间非平稳特性在波束域表现不明显.通过分析不同虚拟波束的信道系数,可观察到波束域稀疏特性,并且LoS场景的稀疏特性更加明显.针对不同场景下各虚拟波束的多径数目、功率和均方根时延扩展进行拟合分析,可知分别服从高斯分布、高斯分布、均匀分布.此外,分析发现LoS场景下虚拟波束间相关性较低,而NLoS场景下虚拟波束间相关性随波束分辨率提高而增大.     

5G高频段信道测量与建模进展

高频段由于具有非常大的频谱宽度而受到下一代(5G)移动通信系统的青睐.高频段同时具有大的传播损耗、准光学特性等特征.为了能够充分挖掘、选择和评估可用高频段,需要对高频段信道进行充分测量和研究.目前高频段信道测量设备主要有基于矢量网络分析仪的探测器和定制化宽带探测器两种.该文对当前开展的高频段信道测量活动进行总结,包括天线配置、测试场景与关注参量,以及相应的测量设备.最后对几个新提出的高频段信道模型进行介绍,如METIS、MiWEBA、mmMAGIC、5GCM、3GPP-HF等,指出现有模型的主要特点和适用范围,以及预计未来测量和建模方面加强的方向.     

太赫兹信道测量研究与实测结果分析

太赫兹通信技术是下一代无线通信的关键技术之一。相较于5G的毫米波频段,太赫兹频段的电磁波波长更短、波束更窄、抗捕获能力和抗干扰能力更强。但另一方面,更高的频率意味着更大的衰减。在太赫兹频段,传播距离相较于毫米波进一步缩短,需要对太赫兹频段的无线传播环境进行测量与建模,作为评估太赫兹通信技术的基础。罗德与施瓦茨公司在信道测量方面有着丰富的研究经验,为推动太赫兹频段信道测量的研究工作,介绍了太赫兹频段时域信道测量和频域信道测量的两种方法,并基于罗德与施瓦茨公司的信号源和频谱仪,分别在158、300 GHz频段对常见通信场景如城市街道峡谷、室内购物中心等进行了信道测量,并分析了信道冲激响应(Channel Impulse Response, CIR)。太赫兹技术已经在业内具有了一定研究基础,但仍有许多技术挑战亟待解决。通过对信道测量方法的介绍和对实测结果的分析,对太赫兹频段下的信道特征进行了研究与总结,为后续太赫兹相关领域的研究工作打下了基础。     

面向6G的太赫兹信道反射特性研究

太赫兹信道反射特性对于认知、掌握太赫兹信道传播机理,以及建立面向6G的高精度太赫兹信道模型至关重要。为此,首先,综述了太赫兹信道反射特性在理论建模和实测分析两方面的研究现状。接着,针对5种常见建筑材料,利用基于时域相关原理的太赫兹信道测量平台开展了240～310GHz频率范围的反射系数测量,并发现了反射系数依赖于电磁波的入射角。然后,参考Rayleigh反射系数理论模型,提出了入射角依赖的反射系数统计性模型,该模型能准确刻画反射系数随角度的变化规律。最后,展望了太赫兹信道反射特性的研究方向。     

基于MSP430的MIMO多天线信道测量系统设计

工作在6GHz以上高频段的多输入多输出(MIMO)无线通信系统是下一代无线移动通信的有力竞争方案。目前,对无线系统性能的高频段无线信道测量仍较少见。针对这一现状,现采用基于MSP430单片机的信道测量平台,为典型室内环境下6GHz以上MIMO无线信道提供测量系统。为后期的无线信道特性的分析提供技术支持。以MSP430单片机开发的系统与计算机的通信,可以使得信息数据更好更快的被处理。     

Channel model for simultaneous backhaul and access for mmWave 5G outdoor street canyon channel

Wireless Networks - Millimeter waves (mmWaves) with very wide frequency bands are proposed for 5G new radio to deliver higher data-speed and capacity. Transmission using mmWaves suffers significant...     

基于移动端多天线系统的无线衰落信道模型

根据当前无线移动通信对多天线移动接收端性能仿真的要求，讨论并建立了适于空时信号处理的移动端矢量信道模型。通过分析无线移动信道特点。研究了影响接收信号幅度相位的诸多因素，建立了相应的数学模型。并对随机参数选取进行了探讨。其中考虑到移动端接收信号到达角扩散的特点，采用GBSB椭圆模型产生了适于移动端接收信号仿真的随机角度，改进了一种瑞利衰落生成算法。最后信道的数值仿真结果符合理论和经验。同时，通过TD-SCDMA系统链路级仿真，也证明了该信道模型的有效性。     

基于测量的6 GHz频段大规模多天线信道容量的研究

目前,大多数大规模多入多出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)系统信道特性的研究都是针对理想的独立同分布瑞利信道条件,其传播环境为"适宜的",即大规模MIMO系统中各子信道是正交的.但在实际的物理信道中,其传播条件是"非适宜的",对"非适宜"条件下大规模MIMO系统信道特性的研究尤为重要.文章基于校园室外场景在6 GHz频段下进行实地无线信道测量,利用奇异值分解,探讨了真实环境中各子信道的正交性,并进行了信道容量的计算和对比.分析结果表明,随着天线数的增加,正交性明显得到提升,当发射端天线数十倍于接收天线数时,容量值提升最为明显,相比于独立同分布的瑞利信道,真实的传播环境下,各子信道并非完全正交,容量值也存在一定的差距,说明在"非适宜"条件下,大规模多天线系统性能并没有获得满增益.     

宽光谱光电系统多光轴平行性工程化测试方法研究

针对宽光谱光电系统多光轴平行性的工程化测试要求,设计一套光轴平行性测试的系统和方法。该系统采用离轴非球面折叠光路,设计出口径120 mm,焦距720 mm的平行光管,实现了轻量便携。采用模块化设计、多靶标集成技术,实现在同一光学系统里对红外、可见光、激光的光轴平行性测试。采用图像处理和自动控制技术实现多光轴平行性的定量检测,测量误差控制在0.1 mrad以内。经与CI测试系统对比测试,结果表明:光轴平行性测试一致性好,准确度高,具有工程化应用价值。     

5G宏蜂窝移动通信三维圆柱MIMO多天线系统性能

针对第五代(5G)宏蜂窝移动对移动(M2M)通信场景需要高效率的信号传输模型,提出一种三维(3D)圆柱多输入多输出(MIMO)信道,反映分布区域宏蜂窝传播环境,其中三维圆柱作为信号传输中的干扰对象。接收端(Rx)位于圆柱模型的中心点,发射端(Tx)位于散射区域之外任意位置。接收信号由视距(LoS)传播分量的总和以及由不同物体反射的非视距(NLoS)传播分量组成,该模型能够充分适应各种5G无线通信场景。此外,本文结合莱斯衰落信道、均匀分布、高斯分布、拉普拉斯分布、冯米赛斯分布研究统计信道传播特性,即发射端和接收端在不同的运动方向和运动时间的空间互相关函数(CCF)、时间自相关函数(ACF)和多普勒功率谱密度(PSD)。发射端和接收端在不同时刻的传播特性数值的Matlab分析结果与仿真结果很好地拟合,证明了所提出的三维模型对于真实的5G宏蜂窝移动通信信道是切实可行的。     

多输入多输出宽带无线信道测量系统的研制

设计并研制了2~15 GHz多频段,带宽为100 MHz的四发四收多输入多输出宽带无线信道测量系统,用于提取无线多输入多输出(MIMO)信道特性。介绍了室内环境在3.5 GHz频率上进行的宽带信道测量实验。测量场景包括了室内直达径(LOS)和非直达(NLOS)的典型情况,同时也考虑了不同天线间距和人员移动的影响。根据测量结果分析了信道特性并提取了信道参数。统计得出的信道参数可以用于建立离散时间信道模型,应用于仿真与验证宽带MIMO通信系统。     

Application of TSVR algorithm in 5G mmWave indoor networks

A robust algorithm based on Twin Support Vector Regression and discrete wavelet transform applied to millimetric wave (mmWave) channel prediction is proposed in this work. The 60 GHz band is appropriate for small-scale high-speed data transmission applications in future 5G indoor network solutions. The experimentation takes place in an enclosed complex conference room setting with furniture and computer equipment. The proposed algorithm is applied to mmWave multipath channel with higher order modulation scheme with receiver sensitivity thresholds being ? 80 dBm, ? 90 dBm, ? 100 dBm and ? 110 dBm corresponding to 41, 89, 195 and 250 paths, respectively. The Channel Impulse Response of 60 GHz multipath wireless system is generated by the “Wireless InSite” ray tracer by Remcom. Compared to other traditional algorithms, numeric experiments confirm the effectiveness of the proposed solution under several multipath configurations.

     

分布式多天线信道时变特征参数的联合估计

针对分布式多天线信道随机时变特征参数的获取问题,通过参数化建模方法建立信道时变参数的自回归模型,将由频率偏置和复信道衰落构成的强非线性观测方程在估计值处展开成泰勒级数进而线性化观测方程后,运用扩展卡尔曼滤波算法联合估计未知参数。仿真结果表明,该方法可在序贯的观测值下对信道时变参数进行联合估计和跟踪,能获得逼近克拉默—拉奥下界的估计精度。     

Performance analysis of multi-antenna relay networks with imperfect channel estimation

In this paper, we present the performance of multi-antenna selective combining decode-and-forward (SC-DF) relay networks over independent but non-identical Nakagami-m fading channels with imperfect channel estimation. The outage probability, moment generating function (MGF) and symbol error probability (SEP) will be derived in closed-form using the SNR statistical characteristics. To make the analysis trackable, we have derived the MGF and SEP for integer values of fading severity, m. Also, to make the relations more simple, we develop high signal to noise ratio (SNR) analysis for the performance metrics of our system. Subsequently, we propose optimal and adaptive power allocation algorithms along with the equal power allocation method. Finally, for comparison with analytical formulas, we perform some Monte-Carlo simulations.