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1、 基于散射簇的信道建模及多径成簇基于散射簇的信道建模及多径成簇算算法的法的研究研究 Research on Scatter Cluster Channel Modeling and Multipath Cluster Identification 学科专业：信息与通信工程 研 究 生：吴旭曌 指导教师：杨晋生 副教授 天津大学电子信息工程学院 二零一二年十二月 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得 天津大学天津大学 或其他教育机构的学位或证书而使用过
2、的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名： 签字日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 天津大学天津大学 有关保留、使用学位论文的规定。特授权 天津大学天津大学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 （保密的学位论文在解密后适用本授权说明） 学位论文作者签名： 导师签名： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日 摘摘 要要 无线信道作为无线通信系统重要的组成部分，
3、对其信道传播的研究成为再现真实传输场景、改善通信质量的关键。因此，对无线通信系统的最优化设计和规划必须有效地依靠信道模型的仿真， 同时仿真的结果将反作用于指导实际平台的搭建。过去对无线信道仿真模型的研究主要集中于小尺度衰落分布模型，却忽略了由于多径效应造成接收信号的时间扩散和角度扩散之间的相关性、 多径效应造成的多径散射簇现象。 本文的第一部分首先回顾了无线信道建模的演进历史和研究现状，然后以Saleh-Valenzuela 信道模型为出发点引出近年来研究结果、实验结果所揭示的多径散射簇并分析其形成的原因。接着对基于 Saleh-Valenzuela 信道模型扩展的 4种演进模型做了详细的介绍
4、，在分析各种扩展模型的优缺点之后，本文结合簇生点随机过程，时延扩展和角度扩展的相关性，推导出一种基于 Saleh-Valenzuela模型的体现空时相关特性的信道模型，并且在不同的频段的窄带、宽带通信系统进行 MATLAB 仿真分析。紧接的第二部分在对多径成簇现象和多径聚类算法的研究分析的前提下，本文提出了一种结合小波尖峰检测和信息熵加权的改进的WKPowerMeans 算法（Wavelet、Weighted） ，该算法聚类的准确性和稳定性显著提升的同时，算法本身的复杂度得到了降低。 综上所述，本文主要研究了基于多径散射簇的信道模型。除理论分析外，还进行了仿真实验的论证， 进一步检验了文中提出
5、的空时相关的信道模型和多径簇聚类算法的有效性。 关键词：关键词：信道模型；多径簇识别；簇生点过程；KPowerMeans 算法 ABSTRACT Wireless channel model is an important component of radio communication system, which will be the key to the reproduction of the real transmission environment, to improve communication quality. Therefore, the channel model simu
6、lation method has double the value of the theoretical and practical application of the wireless communication system design and planning. In the last few years, wireless channel simulation models are mainly focused on the research of different small-scale fading distribution, and neglected the corre
7、lation between the time dispersion and angular spread of the received signal, the multipath scattering cluster phenomenon caused by multipath effects. The first section of this article is reviewed the evolution of wireless communication channel modeling history and research results. Then a detailed
8、introduction of extended evolution models based on the Saleh-Valenzuela channel model is given in this paper, following the analysis of the advantages and disadvantages of the different four models. After that, a modified Saleh-Valenzuela model which combines clustered random point process, the spac
9、e-time correlation properties is deduced, following with MATLAB simulation in different narrowband, broadband communication systems. Immediately the second part is based on the study of multipath cluster automatically identification algorithm and performance, this paper proposes an improved WKPowerM
10、eans algorithm (Wavelet Weighted), which combines wavelet peak detection with information entropy theory. Compared to original KPowerMeans algorithm, the proposed algorithm has an improved accuracy and lower time complexity. In summary, this paper studies the scatter cluster-based channel model. In
11、addition to theoretical analysis and simulation, the effectiveness of the proposed space-time channel model and multi-path cluster algorithm are verified. Key words：Channel modeling; Multipath cluster identification; Clustered point process; KPowerMeans algorithm 目目 录录 第一章 绪论 . 1 1.1 研究背景和意义 . 1 1.2 移动无线信道模型研究现状 . 2 1.3 本文的主要研究内容 . 3 1.4 论文结构及内容安排 . 4 第二章 多径散射簇信道模型理论 . 5 2.1 无线信道的信号传播 . 5 2.1.1 无线电波的传播机制 . 5 2.1.2 大气气体的吸收损耗 . 6 2.1.3 衰落的机理 . 6 2.2 大尺度衰落 . 7 2.2.1 路径损耗 . 7 2.2.2 阴影衰落 . 8 2.3 小尺度衰落 . 8 2.3.1 Nakagami-m 分布 . 8 2.3.2 Weibull 分布 .
