基于5GHz的信道建模和远程控制系统设计

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无线通信的发展,使得人们的生活越来越便利,同时人们对于无线通信的需求也越来越高。毫米波为主的高频率信号具有更大的带宽,更高的空间分辨率,更紧凑的发射系统,以及更少的延迟,所以毫米波通信成为下一代通信的重点研究方向。信道建模是描述输出和输入关系最直接的方式,所以本文立足于信道建模,对于目前使用在Wi-Fi中的5GHz信号,同时配合未来会实际应用31GHz和90GHz信号,并行工作,进行了机场和室内走廊的两次测试项目。机场项目是实验室和美国国家航空航天局合作的一个长期项目的一部分,目的是探索机场环境中地对地的信道环境,并且第一次尝试对维修机库这个特殊环境的测试。该项目成果补充了目前信道模型的数据库。室内走廊项目还进行了路径损耗的大尺度衰落分析,对比实际测量值和模型理想值的差值的随机变量分布,发现了比理论的高斯分布更切合的Logistic分布。两次测试项目之后,为了改善实验室现有工作方式效率低,精度差的现状以及对于信道建模创新性的探索,在排除了寻找新颖信道环境,将数据与机器学习结合等模式后,确定了设计远程控制系统和实验室路径损耗测试两个项目。远程控制系统项目,将数据记录和天线移动的工作全部由LabVIEW软件和线性轨道等设备完成,大大提升了项目测试效率和数据准确性。在该系统的帮助下,根据5G通信最近提出的新的需求,即除了要求更快的传输速率以外,还需要超可靠通信来完成虚拟现实、无人汽车、远程手术等特定活动,并对于信道小尺度衰落的进一步探索。在现有设备允许的情况下,以实验室为测试环境,使用5GHz天线设计并完成了一个超可靠通信和小尺度衰落的测试项目,最终的测试结果为超可靠通信提供了路径损耗数据分布的参考,在对小尺度衰落分析中,发现由于室内多径效应的影响,在2米和4米距离处,信号已经不存在很强的可视路径强信号(LOS),衰落分布更接近无可视路径(NLOS)的瑞利分布,最终我们发现了相对于理论的莱斯分布和瑞利分布之外更加符合的Lognormal分布,为小尺度衰落的实际分布提供了一种新的思路。
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