关于三维空间域移动通信统计信道的多普勒效应.pdf

物 理学报 ActaPhys．Sin．Vo1．63，No．4(2014) 048702 基于三维空间域移动通信统计信道的多普勒效应冰 江浩 ) 周杰1)2)t 菊池久和2) 邵根73) 1)(南京信息工程大学，气象探测与信息处理重点实验室，南京 210044) 2)(日本国立新泻大学工学部电气电子工学科，新泻 950-2181) 3)(杭州电子科技大学自动化学院，杭州 310018) (2013年 1O月 13日收到；2013年 l1月1日收到修改稿) 针对散射体均匀分布以及三维空间域 (3dimension，3D)移动通信环境，提出了3D空间统计信道模型． 对在指向性天线覆盖下的室内微小区移动通信环境，模型能够估计多径衰落信道的重要空时信道参数，如波 达信号在水平面 以及垂直面的信号到达角度 (angleofarrival，AOA)以及多普勒效应 (Dopplerspectra，DS) 等．移动台(mobilestation，MS)的移动特性会使接收信号产生多普勒效应，根据运动的相对性理论，基站 (basestation，BS)也会有相对运动，因此也会有多普勒效应产生．本文引入控制变量法导出三维空间域在 MS以及BS端的多普勒效应，数值仿真结果与室外3D多径衰落信道对比表明，本模型的信道参数估计结果 符合理论和经验，扩展了3D空间统计信道模型的研究和应用． 关键词：均匀分布，3D空间统计信道模型，到达角度，多普勒效应 PACS：87．63．dk，87．63．it，05．45．Vx，42．55．Px DOI：10．7498／aps．63．048702 del，EBSBM)．仿真结果表明，GBSBM模型能估计 1 引 言 宏小区(macrocel1)移动通信环境下的重要空时信 道参数，EBSBM模型能估计微小区fmicrocel1)移 近十几年来，无线通信及其应用已成为当今 动通信环境的信道参数．由于GBSBM 和EBSBM 信息科学技术中最活跃的研究领域之一，而无线 模型的估计结果不够准确，文献f3—71提出了散 通信系统的性能主要受到移动无线信道特性的制 射体高斯 (Gaussian)分布圆模型以及空心圆环模 约，因此，研究无线通信系统，首先要对无线信道传 型 (HSDM)，Jiang[8】给出了基于瑞利分布和指数 播模型做出分析．多径效应是移动通信信道中的 (exponentia1)分布的圆模型 (ESDM)等．通过研究 小尺度衰落，是无线信道研究的主要内容之一．在 发现，以上对于信道建模的研究还停留在2D平面 无线通信系统中，基站 (basestation，BS)和移动台 上，都没有考虑过俯仰角 (elevationangle，EA)对 (mobilestation，MS)之间的传播路径一般分布有 信道参数估计的影响，对于实际物理信道并不能有 复杂的地形，并且具有极度的时变随机性，特别难 一 个客观的描述．因此文献f9—111提出了3D空间 以分析．因此建立一个准确而有效的信道模型是 统计信道模型，将BS以及MS的波达信号细化为 构建移动通信系统的重要步骤．Ertel和Reed[1】提 水平面以及垂直面的空间角域分布．文献 [12—19] 出了散射体空间分布圆模型fgeometricallybased 针对3D室外宏小区移动通信环境，在细化空间角 singlebouncemodel，GBSBM)，Petrus和Reed[] 度研究的基础上分析了信道模型的多普勒功率谱． 提出了椭圆模型fellipsebasedsinglebouncemo-