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新文推送——近岸海陆结合场景6GHz以下频段无线信道测量与建模

北交大智能交通电波传播研究团队

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北京交通大学

高移动性通信/智能交通电波传播研究组

文章概况

以郜帅旗（Shuaiqi Gao）为第一作者，杨汨（Mi Yang）为通讯作者的文章近日于《无线电通讯技术》上发表。

文章题目为：“近岸海陆结合场景6GHz以下频段无线信道测量与建模”。

所有作者为：郜帅旗（Shuaiqi Gao）、杨汨（Mi Yang）、何睿斯（Ruisi He）、杨靖雅（Jingya Yang）、周顺（Shun Zhou）、张雪剑（Xuejian Zhang）、刘伟荣（Weirong Liu）、费丹（Dan Fei）、艾渤（Bo Ai）。

内容介绍

（图1 测量路线及场景概览。）

本文关注海岸边的岸-船通信场景，介绍了在5.8GHz、5.45GHz、3.9GHz和3GHz频段开展的无线信道测量活动，提取并建模了岸边发射机与运动船舶之间无线链路的关键信道参数。研究发现存在于近岸区域的散射体以及沿海岸线分布的建筑群会对信道造成差异化影响；此外基于实测数据给出了时变抽头延迟线（Tapped Delay Line，TDL）架构参数化模型。针对多径分量丰富的近岸区采用5抽头模型，并通过设置随机时变抽头表征了场景中偶然存在的高时延多径分量。仿真结果与实测数据概率密度分布的K-S统计量为0.11，KL散度0.65，研究结果可为近岸场景岸-船通信技术的设计和部署提供参考。

本文提出的信道模型实现如下：（1）采用多径提取算法从APDPs的每一个快照中提取多径的幅值和相位，在确定可能作为抽头的多径时，只保留相对能量高于阈值（噪底6dB以上）的多径样本。（2）对获得的抽头样本幅值进行归一化，为每个快照提取的多径分配抽头索引，应用抽头的阈值来判断当前索引对应的抽头是否存在，设置0或1，计算状态转移概率。（4）对于给定的近海链路距离值，根据相关公式选择对应稳定抽头数的TDL模型。（5）从指定的稳定抽头分布中生成抽头幅值、相位，通过转移概率值生成当前快照的切换函数。（6）根据距离决定zₛ的值，若zₛ=1则继续从时变抽头分布中生成统计抽头相关参数，若zₛ=0则跳过此步。（7）生成的稳定抽头加上时变抽头获得此快照的CIR，并返回步骤1生成下一组CIR。

（图2 归一化稳定抽头幅值。）

基于基于时变抽头的马尔可夫TDL模型来建模近岸通信场景下的宽带多径信道，首先通过一阶马尔可夫链来表征岸-船时变信道中多径的“生灭”过程，在此基础上加入时变的抽头来表征偶然存在的大时延多径的情况。结果表明，稳定抽头以及时变抽头的幅值均符合对数正态分布，通过对仿真数据和实测数据的评估，具有时变抽头的马尔可夫TDL模型仿真结果和实测数据拟合的更好，两个分布之间的K-S统计量为0.11076，KL散度值达到0.64731，验证了该模型在近岸通信场景中的准确性和适用性。