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在隧道环境中6Ghz下的5G无线系统信号测量与建模
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更新于2023-05-23
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SBR/IM方法可以扩展数据集,研究 EHF 波段的传播特性,捕获时变无线信道的多径分量并通过模拟信道与真实测量信道模型比较证明提出的信道模型的精确性。 本文证实在相同隧道环境和距离范围所有测量路径中估计结果与测量结果的一致性。不足:有的场景和带宽未测。 1.分析了6ghz 在隧道环境中的传播特性(之前没详细研究)。2.基于闭环 (ci) 自由空间参考距离模型和ABG模型, 表征全向路径损失模型,给出了所有场景的测量结果模拟结果的路径损耗模型综合参数表,。3. 利用测量数据,隧道场景中 rms 延迟分布参数分析。4.接收功率参数、莱斯k 因子和到达角度 (aoa) 的累积分布函数 (cdf) 的不同分布模型。5.减法聚类算法分析一些重要的到达角度。
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在隧道环境中 6Ghz 下的 5G 无线系统信号测量与建模
方法:sbr/im
研究内容:路径损耗模型、接收功率、根均方 (rms) 延迟扩散、莱斯 k 因子和到达角度 (aoa)
全向路径损失模型由 ci 封闭自由空间参考距离模型和 α-β-伽玛模型组成。路径损耗指数 (ples) 在 los 情景中
为 1.50–1.74, 在 nlos 情景中为 2.18–2.20。参考距离为 1 米的 ci 模型在隧道场景中更精确稳定。rms 延迟扩
散 2.77 ns - 18.76 ns,泊松分布- los , 高斯分布-nlos ;莱斯 k 因子-正态分布。
以往研究:
METIS [8] 、 NYU WILESS [1, 5, 9,
10]、MIWEBA [11] 和 MMMAGIC [12]等研究项目
针对室内外多种场景发展了 5g 毫米波通道模型。
实验室分析 28 ghz 和 82 ghz 的毫米波传播特性
[13].
在 55–65 ghz 下针对不同天线位置和天线模式进
行车辆信道测量 [14]。
进行了 3Ghz 以上多种无 线信道环 境探测活 动 。
5.3 GHz [15], 10 GHz [16], 11 GHz [17], 15 GHz
[18], 28GHz [5, 13, 18–21], 32 GHz [22], 38
GHz and 73 GHz [1, 5, 23–26], 60 GHz and 70
GHz [16, 27–30], 83.5GHz [31], and 110GHz
[32].
缺陷:测量设备成本高,观测点数有限
SBR/IM 方法可以扩展数据集,研究 EHF 波段的传
播特性,捕获时变无线信道的多径分量并通过模拟信道
与真实测量信道模型比较证明提出的信道模型的精确性。
本文证实在相同隧道环境和距离范围所有测量路径
中估计结果与测量结果的一致性。不足:有的场景和带
宽未测。
1.分析了 6ghz 在隧道环境中的传播特性(之前没
详细研究)。2.基于闭环 (ci) 自由空间参考距离模型
和 ABG 模型, 表征全向路径损失模型,给出了所有场
景的测量结果模拟结果的路径损耗模型综合参数表 ,。
3. 利用测量数据,隧道场景中 rms 延迟分布参数分析。
4.接收功率参数、莱斯 k 因子和到达角度 (aoa) 的累
积分布函数 (cdf) 的不同分布模型。5.减法聚类算法分
析一些重要的到达角度。
2 测量设置和环境
2.1.
设置:
发 射 频 率
6GHZ,射
频 带 宽
100MHZ
, 信 号 多
载 频 信 号
有 效 子 载
波 2048,
天 线 全 向
天 线 , 传
输 功 率
Figure 1
Signal source
D/A
conversion
Optical @ber
remote
Reference
clock
PCIE IF RF
Channel
Storage
A/D
conversion
Down
conversion
Up
conversion

International Journal of Antennas and Propagation 2
10dbm,发射接受增益 10dbm,高度 1.8m/1.6m,
时钟同步。
Table 1: Channel sounding system parameters used at 6 GHz.
Parameters Value
Carrier frequency 6 GHz
RF bandwidth 100 MHz
Excitation sequence Multicarrier signal
Subcarrier number 2560
Eective subcarrier number
2048
TX/RX antenna Omnidirectional/omnidirectional
Transmission power 10 dBm
TX/RX antenna gains 20 dBi/20 dBi
TX/RX antenna height 1.8 m/1.6 m
TX-RX synchronization Supported
2.2.
环境:
北交大隧道两个场景两次测量。
场景
Los1 Los2 Nlos Los3
收发距离 直 线 A-B
19m
C-
D11m
A-B-C-
D30m
A-
B8m
采样距离
1m 1m 1m 0.5m
采样点数
20 12 31 17
在每个测量位置,共 8 个等 45°间隔测量点组成圆
轨。在 1 号隧道和 2 号隧道方案中,圆形轨道的半径距
离 3λ 和 2λ。
2.3.
射线追踪模拟
SBR/IM 可以追踪三角射线管。如果接收机位于射线
管内,射线管在 rx 位置确定接收场和等效源 ( 图像 ) 。
使用软件 Wireless InSite。 对于每个射线,光线跟踪
器最多可跟踪 6 个反射、2 个穿透和 1 个衍射。材料特
性与频率有关,基于不同带宽下的材料特性的 6ghz 频
带,文章对介电常数和电导率的进行了估计 [36-39]。
假定建筑物为混凝土 εr = 6 94 and σ = 0 73S/m,每
个模拟的 rx 点, 基于复振幅和时延模拟射线组成一个
离散等效基带信道冲激响应。第 3 节还进行了光线追踪
仿真。
3.信道模型统计分析
3.1.路径损耗模型
本文用两种闭环 (CI) 自由空间参考距离模型和 ABG
模型表征全向路径损耗模型。
CI 模型:
d0 自由空间参考距离,
f 载波频率 ghz,
c 光速
n 表示路径损耗指数 (ple),
d 是发射机和接收机之间的距离
X 是零均值高斯随机变量标准差(阴影效应)
最小均方误差 (MMSE)计算路径损耗指数和标准差
n = 1 相当于平面波, n = 2 相当于自由空间路径损耗,
n = 4 相当于天线很低导致第一菲涅耳区域被阻塞
[15]。
ABG 模型:
它表示基于频率和距离的路径损耗(db);α 和 γ 分
别是与距离和频率相关的系数;β 是优化偏移值;X 是零
均值高斯随机变量标准差, 来自 MMSE 封闭式最佳化。
当单频时, ABG 模型等效于 3GPP (FI) 模型, 其中 γ 设置
为 0 或 2 [5,23]。

International Journal of Antennas and Propagation 3
Figure 2: Continued.
(a)
b( )
m8
BTX2
C
m2.
5
TX1
Concrete
slab
7.5
m
4 m
A
17
m
8
m
D
C
o
n
c
r
e
t
e
c
h
u
n
k
4
C
o
n
c
r
e
t
e
c
h
u
n
k
3
P
l
a
s
t
i
c
b
l
o
c
k
s
W
o
o
d
b
l
o
c
k
s
C
o
n
c
r
e
t
e
c
h
u
n
k
2
C
o
n
c
r
e
t
e
c
h
u
n
k
1
(c)
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