60GHz无线通信系统容量和天线方向性对容量的影响
60GHz无线通信系统利用60GHz附近无需许可即可使用的高达7GHz的传输带宽和10W的传输功率,在采用一般调制方式下(如PSK、PAM、PPM等),便能很容易的实现高达几Gbps的数据传输速率,被认为是未来10年中最具前途的无线通信技术。 目前为止,对60GHz无线通信系统容量的研究才刚刚起步,已有的文献主要对60GHz无线通信系统在加性高斯白噪声信道(AWGN)下的容量进行了分析,探讨60GHz无线通信系统在衰落信道下的信道容量是本文的目的之一。另外,当前对各种无线通信系统容量的分析都没有考虑天线方向性带来的影响,本文首次将天线方向性引入到信道容量的分析中来,因此,研究天线方向性对信道容量的影响是本文的另一个主要研究目的。 60GHz无线通信系统在衰落信道下的信道容量主要以Nakagami-m信道模型为对象进行了研究。文中首先对该信道模型下的信道容量公式进行了推导,然后进行了仿真分析,最后与AWGN下的信道容量进行了比较。通过对仿真结果的分析比较得到如下结论:对一个6GHz带宽的60GHz无线通信系统来说,如果采用BPSK调制方式,在信噪比为0dB时,能够达到的最大数据传输速率为3Gbps,与AWGN信道下的信道容量相比,存在着1.5Gbps的容量差距,由此可知,Nakagami-m衰落对信道容量产生了十分严重的影响,在实际中要加以避免;随着通信距离的增加,信道容量不断减小,60GHz无线通信系统更适合短距离无线通信;在未达到归一化信道容量之前,在其他参数保持不变的情况下,波形参数m越大,信道容量越大,接收路径数L越大,信道容量越大。 天线方向性对信道容量的影响主要以IEEE802.15.3c信道模型中的CM1(居民区环境存在直视路径的情况即LOS)和CM2(居民区环境不存在直视路径的情况即NLOS)为具体研究对象进行了分析。在固定发射天线半功率波束宽度(HPBW)的基础上,通过不断改变接收天线的半功率波束宽度,分别研究了两种信道环境下天线方向性对信道容量的影响。研究结果表明:在CM1信道模型下,由于接收机接收到的多径能量大部分集中在直射路径中,无论接收天线半功率波束宽度如何改变,直射路径总能被接收到,即接收天线半功率波束宽度的改变对接收到的多径能量几乎没有影响,因此,接收天线半功率波束宽度的改变几乎不会影响CM1信道模型下的信道容量;在CM2信道模型下,由于不存在直射路径,接收机半功率波束宽度的改变会极大的影响接收到的多径的总能量,所以,改变接收天线半功率波束宽度能有效的改变CM2信道模型下的信道容量,在未达到归一化信道容量的前提下,接收天线半功率波束宽度越宽,系统的信道容量特性越好。
60GHz无线通信;信道容量;衰落信道模型;天线方向性
中国海洋大学
硕士
电子与通信工程
张浩
2012
中文
TN92;TN911.2
67
2012-12-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）