临近空间高空平台MIMO衰落信道模型研究

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1、國圏＿硕士学位论文圖傷临近空间高空平台ＭＩＭＯ衰落信道模型研究作者姓名李琦ｇ指导教师姓名、职称刘彦明教授｜申请学位类别工学硕士西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研宄成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研宄成果；也不包含一为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工５斤做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表了谢意作的同事对本研究Ｊ豕。

2、一学位论文若有不实之处，切法律责任本人承担。本人签名：Ａ痛日期：Ｍ２西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，，允许查阅、借阋论文；学校可以公布论文的全部或部分内容允许来用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，结合学位论文研究成果完成的论，署名单位为西安电子科技大学文、发明专利等成果。本人签名：导师签名：Ｊ日期：讀ｍ日期：学校代码10701学号150112013

3、7分类号TN92密级公开西安电子科技大学硕士学位论文临近空间高空平台MIMO衰落信道模型研究作者姓名：李琦一级学科：信息与通信工程二级学科：通信与信息系统学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：刘彦明教授学院：通信工程学院提交日期：2018年6月ResearchonMIMOFadingChannelofNearSpaceHighAltitudePlatformAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinCommunicationsandInforma

4、tionSystemsByLiQiSupervisor:LiuYanMingTitle:ProfessorJune2018摘要摘要临近空间高空平台通信系统融合了陆地和卫星通信系统的优势，具有覆盖范围大、时延低、设备更新容易等诸多优势，在应急通信、科研和军事等领域具有广阔的应用前景。因此，在通信容量需求越来越高的大背景下，临近空间高空平台MIMO系统已成为部署新一代高容量通信系统最有潜力的补充或协作解决方案。由于信道传播条件不同以及平台尺寸限制等问题，MIMO技术在高空平台通信中的性能无法直接从传统地面通信MIMO系统性能进行推断。因此MIMO技术在高空平台的应用仍有待研究。信道模型的建立

5、是研究高空平台MIMO系统的基础，因此开发更为准确、高效的HAP-MIMO信道仿真模型仍是一个重要的研究课题。针对高空平台MIMO信道建模中存在的信道环境描述不准确、相关性欠考虑以及低仰角区阴影衰落需要更有效的抵抗措施等问题，本文基于高空平台信道建模进一步研究了MIMO技术在高空平台通信系统的适用性和有效性。本文主要内容和贡献如下：针对现有临近空间高空平台MIMO衰落信道模型研究中存在的信道环境描述不准确、相关性考虑欠缺等问题，提出了一种充分考虑子信道相关性的高空平台空间分集MIMO信道仿真模型。基于高空平台三维几何分布统计性模型给出的空间相关函数，给出了莱斯信道下空间相关系数计算过程。

6、结合信道空间相关函数，仿真分析了信道传播参数对信道空间相关性的影响，仿真结果可为工程应用选择参数时提供指导。并通过仿真评估了三种典型环境下空间分集MIMO信道模型的信道容量以及相同环境下改变天线间距对信道容量的影响，给出了获得良好空间分集增益所需的发射端天线间距。针对低仰角区存在重度阴影衰落的问题以及现有模型不足以准确描述高空平台信道的问题，提出了一种双重天线分集策略，并结合确定性信道模型和统计性信道模型的优势，提出了一种新的临近空间高空平台双重天线分集MIMO信道模型。首先，利用两状态马尔科夫（Markov）状态转移模型和Loo模型来生成多状态的大尺度衰落模型和小尺度衰落模型。其次，利

7、用现有信道测量数据和理论模型计算极化分集和空间分集相关系数。针对现有双重分集信道相关系数缺失的问题，提出了一种可有效降低计算复杂度和实测成本的信道相关系数扩展方法。然后，将计算得到的极化分集和空间分集相关系数叠加到大尺度衰落模型和小尺度衰落模型中产生子信道间相关性，得到相关的高空平台双重天线分集MIMO信道模型。最后通过仿真验证了所提模型的正确性和有效性，全面评估了极化相关性和空间相关性对信道模型的影响，给出了三种典型环境下所提信道