11GHz下大规模MIMO信道测量的3D空间非平稳与球形波前特性研究

大规模MIMO信道测量中的3D空间非平稳性和球形波前是当前无线通信研究领域的核心议题，特别是在5G和下一代通信系统的发展中。本文着重探讨了在大规模多输入多输出（Massive MIMO）环境下进行的高精度信道测量，这是实现高效数据传输和网络容量提升的关键。 测量工作在11 GHz频段的室内大厅环境中进行，利用了两种不同配置的256个元素虚拟均匀矩形阵列（VURA），即4×64和64×4的布局。这种设计旨在模拟真实世界中的复杂无线传播环境，以便更准确地捕捉空间域内的信道特性。通过空间替换广义期望最大化算法（SAGE）对多路径分量（MPCs）进行参数估计，包括功率、延迟、偏离方位角和偏离高度等，这些参数是理解无线信道动态行为的重要指标。 研究发现，大规模MIMO信道在方位角和仰角维度上表现出显著的空间非平稳性，意味着信号强度和相位随时间和位置的变化是不可预测的。这强调了在设计和优化通信协议时，必须考虑到这些动态特性，以确保系统具有良好的鲁棒性和适应性。 此外，球形波前效应也被纳入考量，这是由于MPCs在阵列上的角度偏移导致的。这不仅影响了信号到达时间，还可能造成空间频率响应的不均匀性，这对MIMO系统的性能有重要影响，特别是对于波束赋形和多用户调度策略。 通过对环境中的主要散射物体的识别，本文揭示了信道的簇状结构或几何特征，这对于基于集群/几何的信道模型的构建具有重要意义。这样的模型有助于更精确地模拟真实世界的无线传播条件，从而提高通信系统的效率和可靠性。 总结来说，大规模MIMO信道测量中的3D空间非平稳性和球形波前特性研究不仅为5G和未来无线通信技术提供了关键数据支持，也为设计更有效的无线通信系统奠定了理论基础。未来的研究将继续探索如何更好地处理这些复杂性，以推动无线通信技术的持续发展。