60GHz無(wú)線通信系統(tǒng)容量和天線方向性對(duì)容量的影響.pdf

1、60GHz無(wú)線通信系統(tǒng)利用60GHz附近無(wú)需許可即可使用的高達(dá)7GHz的傳輸帶寬和10W的傳輸功率,在采用一般調(diào)制方式下(如PSK、PAM、PPM等),便能很容易的實(shí)現(xiàn)高達(dá)幾Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率,被認(rèn)為是未來(lái)10年中最具前途的無(wú)線通信技術(shù)。
　　目前為止,對(duì)60GHz無(wú)線通信系統(tǒng)容量的研究才剛剛起步,已有的文獻(xiàn)主要對(duì)60GHz無(wú)線通信系統(tǒng)在加性高斯白噪聲信道(AWGN)下的容量進(jìn)行了分析,探討60GHz無(wú)線通信系統(tǒng)在衰落信道下的

2、信道容量是本文的目的之一。另外,當(dāng)前對(duì)各種無(wú)線通信系統(tǒng)容量的分析都沒(méi)有考慮天線方向性帶來(lái)的影響,本文首次將天線方向性引入到信道容量的分析中來(lái),因此,研究天線方向性對(duì)信道容量的影響是本文的另一個(gè)主要研究目的。
　　60GHz無(wú)線通信系統(tǒng)在衰落信道下的信道容量主要以Nakagami-m信道模型為對(duì)象進(jìn)行了研究。文中首先對(duì)該信道模型下的信道容量公式進(jìn)行了推導(dǎo),然后進(jìn)行了仿真分析,最后與AWGN下的信道容量進(jìn)行了比較。通過(guò)對(duì)仿真結(jié)果的分析

3、比較得到如下結(jié)論:對(duì)一個(gè)6GHz帶寬的60GHz無(wú)線通信系統(tǒng)來(lái)說(shuō),如果采用BPSK調(diào)制方式,在信噪比為0dB時(shí),能夠達(dá)到的最大數(shù)據(jù)傳輸速率為3Gbps,與AWGN信道下的信道容量相比,存在著1.5Gbps的容量差距,由此可知,Nakagami-m衰落對(duì)信道容量產(chǎn)生了十分嚴(yán)重的影響,在實(shí)際中要加以避免;隨著通信距離的增加,信道容量不斷減小,60GHz無(wú)線通信系統(tǒng)更適合短距離無(wú)線通信;在未達(dá)到歸一化信道容量之前,在其他參數(shù)保持不變的情況下,

4、波形參數(shù)m越大,信道容量越大,接收路徑數(shù)L越大,信道容量越大。
　　天線方向性對(duì)信道容量的影響主要以IEEE802.15.3c信道模型中的CM1(居民區(qū)環(huán)境存在直視路徑的情況即LOS)和CM2(居民區(qū)環(huán)境不存在直視路徑的情況即NLOS)為具體研究對(duì)象進(jìn)行了分析。在固定發(fā)射天線半功率波束寬度(HPBW)的基礎(chǔ)上,通過(guò)不斷改變接收天線的半功率波束寬度,分別研究了兩種信道環(huán)境下天線方向性對(duì)信道容量的影響。研究結(jié)果表明:在CM1信道模型下

5、,由于接收機(jī)接收到的多徑能量大部分集中在直射路徑中,無(wú)論接收天線半功率波束寬度如何改變,直射路徑總能被接收到,即接收天線半功率波束寬度的改變對(duì)接收到的多徑能量幾乎沒(méi)有影響,因此,接收天線半功率波束寬度的改變幾乎不會(huì)影響CM1信道模型下的信道容量;在CM2信道模型下,由于不存在直射路徑,接收機(jī)半功率波束寬度的改變會(huì)極大的影響接收到的多徑的總能量,所以,改變接收天線半功率波束寬度能有效的改變CM2信道模型下的信道容量,在未達(dá)到歸一化信道容量