城市交通环境下23GHz信道仿真建模

doi:10.12263/DZXB.20200471

电子学报 ›› 2021, Vol. 49 ›› Issue (10): 2069-2080.DOI: 10.12263/DZXB.20200471

城市交通环境下23GHz信道仿真建模

张文茹¹, 汪莞乔²^,³, 官科³, 艾渤³, 曾毅¹^,⁴, 赖峥嵘¹

^1.广东省新一代通信与网络创新研究院，广东广州 510670
^2.中国电力科学研究院有限公司，北京 100192
^3.北京交通大学，北京 100044
^4.罗德与施瓦茨（中国）科技有限公司，北京 100012

收稿日期:2020-05-18 修回日期:2021-03-19 出版日期:2021-11-29
- 作者简介:
- 张文茹女，1975年1月生，河北唐山人. 2001年毕业于厦门大学物理系，硕士，主要从事无线通信、网络技术等方面的研究工作. E-mail:zhangwenru@gdcni.cn
  汪莞乔女，1995年9月生，辽宁丹东人. 2020年毕业于北京交通大学电子信息工程学院，硕士，主要从事射线跟踪无线信道仿真技术方面的研究工作. E-mail:wangwanqiao@bjtu.edu.cn
- 基金资助:
- 广东省重点领域研发计划 (2018B010124001); 国家重点研发计划 (2019YFB1804205); 国家自然科学基金 (61771036)

Channel Simulation Modeling at 23GHz in Urban Scenarios

ZHANG Wen-ru¹, WANG Wan-qiao²^,³, GUAN Ke³, AI Bo³, ZENG Yi¹^,⁴, LAI Zheng-rong¹

^1.Guangdong Communications & Networks Institute, Guangzhou, Guangdong 510670, China
^2.China Electric Power Research Institute Co., Ltd., Beijing 100192, China
^3.Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China
^4.Rohde & Schwarz Technology Group （China）, Beijing 100012, China

Received:2020-05-18 Revised:2021-03-19 Online:2021-11-29 Published:2021-10-25
- Supported by:
- Key Field Research and Development Project of Guangdong Province (2018B010124001); National Key Research and Development Program of China (2019YFB1804205); National Natural Science Foundation of China (61771036)

摘要/Abstract

摘要：

随着车载网络的发展，新的无线电技术已经成为人们关注的焦点.车辆间通信既要求超可靠低时延，同时又对通信数据速率有较高的要求.本文针对韩国大田的城市环境进行仿真，并表征23GHz车载移动通信信道的特性.利用射线跟踪仿真萃取路径损耗、莱斯K因子、均方根时延扩展和角度扩展等典型信道参数，定量地分析并总结其对车辆通信的影响，为毫米波车载移动通信系统的部署提供参考和指导性建议.

关键词: 车载移动通信, 毫米波信道建模, 射线跟踪, 城市环境

Abstract:

With the development of the vehicular network, new radio technologies have been in the spotlight. Communication between vehicles requires both ultra-reliability and low latency, and at the same time has high requirements for communication data rates. The urban scenario of Daejeon, South Korea, is simulated and the characteristics of the vehicular mobile communication channel at 23 GHz are characterized. Typical channel parameters such as path loss, Ricean K-factor, root mean square delay spread, and angle spread are extracted through ray tracing simulation. The influence of parameters on vehicle communication is quantitatively analyzed and summarized, providing reference and guidance suggestions for the design of millimeter wave vehicular mobile communication system.

Key words: vehicular mobile communication, millimeter wave channel modeling, ray tracing, urban scenario

中图分类号:

TN91

张文茹, 汪莞乔, 官科, 等. 城市交通环境下23GHz信道仿真建模[J]. 电子学报, 2021, 49(10): 2069-2080.

Wen-ru ZHANG, Wan-qiao WANG, Ke GUAN, et al. Channel Simulation Modeling at 23GHz in Urban Scenarios[J]. Acta Electronica Sinica, 2021, 49(10): 2069-2080.

图/表 28

图1 OpenStreetMap中的大田市地图

图2 大田市目标场景三维模型

图3 小型散射体三维模型

图4 乘用车模型

图5 公交车模型

图6 厢式货车模型

图7 城区4车道及车辆速度

图8 城区6车道及车辆速度

图9 Tx和Rx的天线方向图(a) 天线3D方向图 (b) E面方向图 (c) H面方图

图10 Tx波束方向示意图

图11 毫米波移动场景的射线跟踪仿真系统

表1 城区场景仿真设置

频率	22.1~23.1GHz
天线	定向天线
Tx	功率	0dBm
Tx	高度	5m， 25m
Rx	高度	3.2m
Rx	车辆行驶距离	500m
车辆行驶道路设置	D1：Rx位于Lane 2（4车道，图7）， $v = 25 k m / h$
车辆行驶道路设置	D2：Rx位于Lane 3（6车道，图8）， $v = 50 k m / h$
车辆类型	乘用车	占道路总车辆的 $60 %$ ，图4
	公交车	占道路总车辆的 $20 %$ ，图5
	厢式货车	占道路总车辆的 $20 %$ ，图6
传播机制	直射、透射	开启
	反射	最高为二阶反射
	绕射	一致性绕射理论
	散射	方向性散射模型
材料	建筑物	砖、大理石、玻璃
	小型散射体、车辆	金属
	树木	木头
	地面	混凝土

表1 城区场景仿真设置

频率	22.1~23.1GHz
天线	定向天线
Tx	功率	0dBm
Tx	高度	5m， 25m
Rx	高度	3.2m
Rx	车辆行驶距离	500m
车辆行驶道路设置	D1：Rx位于Lane 2（4车道，图7）， $v = 25 k m / h$
车辆行驶道路设置	D2：Rx位于Lane 3（6车道，图8）， $v = 50 k m / h$
车辆类型	乘用车	占道路总车辆的 $60 %$ ，图4
	公交车	占道路总车辆的 $20 %$ ，图5
	厢式货车	占道路总车辆的 $20 %$ ，图6
传播机制	直射、透射	开启
	反射	最高为二阶反射
	绕射	一致性绕射理论
	散射	方向性散射模型
材料	建筑物	砖、大理石、玻璃
	小型散射体、车辆	金属
	树木	木头
	地面	混凝土

表2 不同材料的电磁参数

材料	$ε'$	$t a n δ$	$S$	$α$
砖	1.9155	0.0568	0.0019	49.5724
大理石	3.0045	0.2828	0.0022	15.3747
玻璃	1.0538	23.9211	0.0025	5.5106
金属	1	$107$	0.0026	17.7691
混凝土	5.4745	0.0021	0.0011	109
木头	6.6	0.9394	0.0086	13.1404

表2 不同材料的电磁参数

材料	$ε'$	$t a n δ$	$S$	$α$
砖	1.9155	0.0568	0.0019	49.5724
大理石	3.0045	0.2828	0.0022	15.3747
玻璃	1.0538	23.9211	0.0025	5.5106
金属	1	$107$	0.0026	17.7691
混凝土	5.4745	0.0021	0.0011	109
木头	6.6	0.9394	0.0086	13.1404

表3 仿真中的传播机制

物体	LOS	反射（最高二阶）	散射	透射	绕射
树木	√	×	√	√	×
建筑物	√	√	×	×	√
交通标识牌	√	√	×	×	√
交通灯	√	√	×	×	√
公交车站	√	√	×	×	√
地面	√	√	√	×	×
车辆	√	√	√	×	√

表4 仿真方案

索引	场景	车道数	Tx高度	交通流量	术语
1	大田	4-lane	25 m	Full	D-4Lanes-Tx25-TFFull
2	大田	4-lane	25 m	Half	D-4Lanes-Tx25-TFHalf
3	大田	4-lane	25 m	Low	D-4Lanes-Tx25-TFLow
4	大田	4-lane	5 m	Full	D-4Lanes-Tx5-TFFull
5	大田	4-lane	5 m	Half	D-4Lanes-Tx5-TFHalf
6	大田	4-lane	5 m	Low	D-4Lanes-Tx5-TFLow
7	大田	6-lane	25 m	Full	D-6Lanes-Tx25-TFFull
8	大田	6-lane	25 m	Half	D-6Lanes-Tx25-TFHalf
9	大田	6-lane	25 m	Low	D-6Lanes-Tx25-TFLow
10	大田	6-lane	5 m	Full	D-6Lanes-Tx5-TFFull
11	大田	6-lane	5 m	Half	D-6Lanes-Tx5-TFHalf
12	大田	6-lane	5 m	Low	D-6Lanes-Tx5-TFLow

图12 不同方案和分区下的RT仿真结果

表5 传播区域划分

分区（Zone）	天线主瓣	LOS	NLOS 被车辆遮挡	NLOS 被小型散射体遮挡	地面反射	小型散射体和其他车辆的反/散射
1	×	√	×	×	×	×
2	×	√	×	×	×	√
3	×	√	×	×	√	×
4	×	√	×	×	√	√
5	×	×	√	×	—	—
6	×	×	×	√	—	—
7	√	√	×	×	×	×
8	√	√	×	×	×	√
9	√	√	×	×	√	×
10	√	√	×	×	√	√
11	√	×	√	×	—	—
12	√	×	×	√	—	—

表6 萃取的PL参数

场景	分区	PL / dB
场景	分区	$A$	$B$	$σ S F$
D-4Lanes-Tx25-TFFull	2	-70.26	204.75	4.16
D-4Lanes-Tx25-TFFull	8	-3.62	79.74	2.71
D-4Lanes-Tx25-TFHalf	8	16.95	24.76	2.50
D-4Lanes-Tx25-TFHalf	10	10.13	43.02	3.58
D-4Lanes-Tx25-TFLow	2	-68.95	202.26	3.96
D-4Lanes-Tx25-TFLow	10	6.60	51.12	3.90
D-4Lanes-Tx5-TFFull	8	20.53	15.17	2.43
D-4Lanes-Tx5-TFHalf	2	-76.02	170.44	4.97
D-4Lanes-Tx5-TFHalf	8	19.85	16.57	0.14
D-4Lanes-Tx5-TFLow	4	-42.18	124.74	2.49
D-4Lanes-Tx5-TFLow	9	10.00	40.23	5.71
D-6Lanes-Tx25-TFFull	2	-10.55	110.09	3.19
D-6Lanes-Tx25-TFFull	8	16.55	25.49	0.06
D-6Lanes-Tx25-TFHalf	8	15.73	27.51	0.05
D-6Lanes-Tx25-TFHalf	10	10.49	41.08	4.40
D-6Lanes-Tx25-TFLow	4	-21.13	125.78	2.12
D-6Lanes-Tx25-TFLow	9	12.59	35.17	3.27
D-6Lanes-Tx5-TFFull	5	-24.10	134.65	16.12
	8	-16.42	93.07	5.76
	11	163.87	-272.66	0.88
D-6Lanes-Tx5-TFHalf	4	-26.86	114.01	2.29
	8	18.66	19.67	0.06
	12	99.19	-86.21	5.82
D-6Lanes-Tx5-TFLow	1	277.23	-253.11	5.98
	9	22.40	10.88	5.77
	10	-51.38	155.12	5.40
	12	-16.34	175.27	2.69

表6 萃取的PL参数

场景	分区	PL / dB
场景	分区	$A$	$B$	$σ S F$
D-4Lanes-Tx25-TFFull	2	-70.26	204.75	4.16
D-4Lanes-Tx25-TFFull	8	-3.62	79.74	2.71
D-4Lanes-Tx25-TFHalf	8	16.95	24.76	2.50
D-4Lanes-Tx25-TFHalf	10	10.13	43.02	3.58
D-4Lanes-Tx25-TFLow	2	-68.95	202.26	3.96
D-4Lanes-Tx25-TFLow	10	6.60	51.12	3.90
D-4Lanes-Tx5-TFFull	8	20.53	15.17	2.43
D-4Lanes-Tx5-TFHalf	2	-76.02	170.44	4.97
D-4Lanes-Tx5-TFHalf	8	19.85	16.57	0.14
D-4Lanes-Tx5-TFLow	4	-42.18	124.74	2.49
D-4Lanes-Tx5-TFLow	9	10.00	40.23	5.71
D-6Lanes-Tx25-TFFull	2	-10.55	110.09	3.19
D-6Lanes-Tx25-TFFull	8	16.55	25.49	0.06
D-6Lanes-Tx25-TFHalf	8	15.73	27.51	0.05
D-6Lanes-Tx25-TFHalf	10	10.49	41.08	4.40
D-6Lanes-Tx25-TFLow	4	-21.13	125.78	2.12
D-6Lanes-Tx25-TFLow	9	12.59	35.17	3.27
D-6Lanes-Tx5-TFFull	5	-24.10	134.65	16.12
	8	-16.42	93.07	5.76
	11	163.87	-272.66	0.88
D-6Lanes-Tx5-TFHalf	4	-26.86	114.01	2.29
	8	18.66	19.67	0.06
	12	99.19	-86.21	5.82
D-6Lanes-Tx5-TFLow	1	277.23	-253.11	5.98
	9	22.40	10.88	5.77
	10	-51.38	155.12	5.40
	12	-16.34	175.27	2.69

表7 萃取的DS与KF参数

场景	分区	DS/ns		KF/dB
场景	分区	$μ D S$	$σ D S$	$μ K F$	$σ K F$
D-4Lanes-Tx25-TFFull	2	9.53	6.77	14.41	6.39
D-4Lanes-Tx25-TFFull	8	9.15	2.63	13.75	14.46
D-4Lanes-Tx25-TFHalf	8	4.96	2.11	19.15	18.27
D-4Lanes-Tx25-TFHalf	10	3.48	1.08	9.41	11.48
D-4Lanes-Tx25-TFLow	2	9.01	7.13	14.61	7.14
D-4Lanes-Tx25-TFLow	10	3.80	1.26	23.53	23.40
D-4Lanes-Tx5-TFFull	8	2.97	1.83	51.88	18.84
D-4Lanes-Tx5-TFHalf	2	23.71	25.18	13.83	13.06
D-4Lanes-Tx5-TFHalf	8	1.76	0.57	65.19	7.78
D-4Lanes-Tx5-TFLow	4	4.81	2.77	22.31	2.73
D-4Lanes-Tx5-TFLow	9	5.56	1.26	1.66	6.28
D-6Lanes-Tx25-TFFull	2	9.70	5.34	15.09	5.09
D-6Lanes-Tx25-TFFull	8	1.76	0.54	55.49	3.40
D-6Lanes-Tx25-TFHalf	8	1.27	0.01	45.69	17.05
D-6Lanes-Tx25-TFHalf	10	4.26	0.50	52.77	3.82
D-6Lanes-Tx25-TFLow	4	9.40	4.46	14.61	7.46
D-6Lanes-Tx25-TFLow	9	2.46	0.95	6.93	1.92
D-6Lanes-Tx5-TFFull	5	18.12	11.11	-2.23	18.52
	8	7.15	1.36	3.80	1.01
	11	178.41	46.24	13.57	4.43
D-6Lanes-Tx5-TFHalf	4	3.30	1.15	19.36	5.89
	8	2.11	0.73	59.79	10.55
	12	57.93	45.11	-4.72	4.38
D-6Lanes-Tx5-TFLow	1	36.76	5.94	0.61	3.91
	9	5.49	1.02	13.69	23.61
	10	4.29	1.55	7.39	6.90
	12	6.91	0.90	-2.58	6.54

表7 萃取的DS与KF参数

场景	分区	DS/ns		KF/dB
场景	分区	$μ D S$	$σ D S$	$μ K F$	$σ K F$
D-4Lanes-Tx25-TFFull	2	9.53	6.77	14.41	6.39
D-4Lanes-Tx25-TFFull	8	9.15	2.63	13.75	14.46
D-4Lanes-Tx25-TFHalf	8	4.96	2.11	19.15	18.27
D-4Lanes-Tx25-TFHalf	10	3.48	1.08	9.41	11.48
D-4Lanes-Tx25-TFLow	2	9.01	7.13	14.61	7.14
D-4Lanes-Tx25-TFLow	10	3.80	1.26	23.53	23.40
D-4Lanes-Tx5-TFFull	8	2.97	1.83	51.88	18.84
D-4Lanes-Tx5-TFHalf	2	23.71	25.18	13.83	13.06
D-4Lanes-Tx5-TFHalf	8	1.76	0.57	65.19	7.78
D-4Lanes-Tx5-TFLow	4	4.81	2.77	22.31	2.73
D-4Lanes-Tx5-TFLow	9	5.56	1.26	1.66	6.28
D-6Lanes-Tx25-TFFull	2	9.70	5.34	15.09	5.09
D-6Lanes-Tx25-TFFull	8	1.76	0.54	55.49	3.40
D-6Lanes-Tx25-TFHalf	8	1.27	0.01	45.69	17.05
D-6Lanes-Tx25-TFHalf	10	4.26	0.50	52.77	3.82
D-6Lanes-Tx25-TFLow	4	9.40	4.46	14.61	7.46
D-6Lanes-Tx25-TFLow	9	2.46	0.95	6.93	1.92
D-6Lanes-Tx5-TFFull	5	18.12	11.11	-2.23	18.52
	8	7.15	1.36	3.80	1.01
	11	178.41	46.24	13.57	4.43
D-6Lanes-Tx5-TFHalf	4	3.30	1.15	19.36	5.89
	8	2.11	0.73	59.79	10.55
	12	57.93	45.11	-4.72	4.38
D-6Lanes-Tx5-TFLow	1	36.76	5.94	0.61	3.91
	9	5.49	1.02	13.69	23.61
	10	4.29	1.55	7.39	6.90
	12	6.91	0.90	-2.58	6.54

表8 萃取的AS参数

场景	分区	ASA/（ $°$ ）		ESA/（ $°$ ）		ASD/（ $°$ ）		ESD/（ $°$ ）
场景	分区	$μ A S A$	$σ A S A$	$μ E S A$	$σ E S A$	$μ A S D$	$σ A S D$	$μ E S D$	$σ E S D$
D-4Lanes-Tx25-TFFull	2	29.29	30.79	9.75	10.49	13.19	12.22	1.32	1.23
D-4Lanes-Tx25-TFFull	8	2.63	0.85	0.01	0.00	2.72	0.90	0.01	0.00
D-4Lanes-Tx25-TFHalf	8	36.11	48.07	0.02	0.01	1.64	1.02	0.02	0.01
D-4Lanes-Tx25-TFHalf	10	1.55	0.53	2.68	1.71	9.54	2.71	0.35	0.20
D-4Lanes-Tx25-TFLow	2	27.93	30.88	9.41	10.46	12.98	12.14	1.23	1.18
D-4Lanes-Tx25-TFLow	10	4.79	20.68	3.08	1.36	0.04	0.17	0.39	0.17
D-4Lanes-Tx5-TFFull	8	21.30	54.92	0.07	0.14	0.11	0.28	0.01	0.05
D-4Lanes-Tx5-TFHalf	2	27.78	33.58	8.13	7.07	18.92	20.02	5.14	4.89
D-4Lanes-Tx5-TFHalf	8	0.03	0.02	0.00	0.04	0.00	0.00	0.00	0.02
D-4Lanes-Tx5-TFLow	4	6.36	4.34	1.48	0.33	2.69	1.92	0.93	0.24
D-4Lanes-Tx5-TFLow	9	0.01	0.01	1.02	0.14	0.00	0.00	0.66	0.09
D-6Lanes-Tx25-TFFull	2	20.04	7.42	21.09	8.71	0.72	0.49	1.83	0.74
D-6Lanes-Tx25-TFFull	8	0.05	0.01	0.00	0.00	0.07	0.01	0.05	0.01
D-6Lanes-Tx25-TFHalf	8	0.05	0.05	0.01	0.00	0.03	0.03	0.02	0.02
D-6Lanes-Tx25-TFHalf	10	0.03	0.02	3.27	0.14	0.02	0.02	0.42	0.02
D-6Lanes-Tx25-TFLow	4	18.52	6.82	23.38	9.98	0.57	0.45	1.85	0.79
D-6Lanes-Tx25-TFLow	9	0.02	0.03	4.71	0.35	0.01	0.01	0.60	0.04
D-6Lanes-Tx5-TFFull	5	52.72	35.28	5.75	3.73	14.08	8.38	2.44	1.52
	8	40.88	8.95	0.01	0.00	1.09	0.08	0.00	0.00
	11	17.84	0.65	0.43	0.06	4.07	0.13	0.14	0.02
D-6Lanes-Tx5-TFHalf	4	2.09	1.93	2.14	1.26	3.16	1.04	1.52	0.76
	8	0.02	0.01	0.00	0.00	0.01	0.01	0.00	0.00
	12	24.69	6.11	3.41	0.09	0.36	0.11	0.50	0.05
D-6Lanes-Tx5-TFLow	1	61.38	6.31	9.68	0.56	30.04	4.66	7.69	0.93
	9	0.01	0.00	1.21	0.17	0.01	0.00	0.78	0.11
	10	72.23	44.20	2.69	0.28	0.99	0.56	1.72	0.18
	12	0.08	0.01	0.09	0.01	0.15	0.02	0.06	0.01

表8 萃取的AS参数

场景	分区	ASA/（ $°$ ）		ESA/（ $°$ ）		ASD/（ $°$ ）		ESD/（ $°$ ）
场景	分区	$μ A S A$	$σ A S A$	$μ E S A$	$σ E S A$	$μ A S D$	$σ A S D$	$μ E S D$	$σ E S D$
D-4Lanes-Tx25-TFFull	2	29.29	30.79	9.75	10.49	13.19	12.22	1.32	1.23
D-4Lanes-Tx25-TFFull	8	2.63	0.85	0.01	0.00	2.72	0.90	0.01	0.00
D-4Lanes-Tx25-TFHalf	8	36.11	48.07	0.02	0.01	1.64	1.02	0.02	0.01
D-4Lanes-Tx25-TFHalf	10	1.55	0.53	2.68	1.71	9.54	2.71	0.35	0.20
D-4Lanes-Tx25-TFLow	2	27.93	30.88	9.41	10.46	12.98	12.14	1.23	1.18
D-4Lanes-Tx25-TFLow	10	4.79	20.68	3.08	1.36	0.04	0.17	0.39	0.17
D-4Lanes-Tx5-TFFull	8	21.30	54.92	0.07	0.14	0.11	0.28	0.01	0.05
D-4Lanes-Tx5-TFHalf	2	27.78	33.58	8.13	7.07	18.92	20.02	5.14	4.89
D-4Lanes-Tx5-TFHalf	8	0.03	0.02	0.00	0.04	0.00	0.00	0.00	0.02
D-4Lanes-Tx5-TFLow	4	6.36	4.34	1.48	0.33	2.69	1.92	0.93	0.24
D-4Lanes-Tx5-TFLow	9	0.01	0.01	1.02	0.14	0.00	0.00	0.66	0.09
D-6Lanes-Tx25-TFFull	2	20.04	7.42	21.09	8.71	0.72	0.49	1.83	0.74
D-6Lanes-Tx25-TFFull	8	0.05	0.01	0.00	0.00	0.07	0.01	0.05	0.01
D-6Lanes-Tx25-TFHalf	8	0.05	0.05	0.01	0.00	0.03	0.03	0.02	0.02
D-6Lanes-Tx25-TFHalf	10	0.03	0.02	3.27	0.14	0.02	0.02	0.42	0.02
D-6Lanes-Tx25-TFLow	4	18.52	6.82	23.38	9.98	0.57	0.45	1.85	0.79
D-6Lanes-Tx25-TFLow	9	0.02	0.03	4.71	0.35	0.01	0.01	0.60	0.04
D-6Lanes-Tx5-TFFull	5	52.72	35.28	5.75	3.73	14.08	8.38	2.44	1.52
	8	40.88	8.95	0.01	0.00	1.09	0.08	0.00	0.00
	11	17.84	0.65	0.43	0.06	4.07	0.13	0.14	0.02
D-6Lanes-Tx5-TFHalf	4	2.09	1.93	2.14	1.26	3.16	1.04	1.52	0.76
	8	0.02	0.01	0.00	0.00	0.01	0.01	0.00	0.00
	12	24.69	6.11	3.41	0.09	0.36	0.11	0.50	0.05
D-6Lanes-Tx5-TFLow	1	61.38	6.31	9.68	0.56	30.04	4.66	7.69	0.93
	9	0.01	0.00	1.21	0.17	0.01	0.00	0.78	0.11
	10	72.23	44.20	2.69	0.28	0.99	0.56	1.72	0.18
	12	0.08	0.01	0.09	0.01	0.15	0.02	0.06	0.01

图13 对准天线主瓣的非直射径

图14 不同的交通流量对KF和DS的影响

图15 NLOS情况下反射对KF的影响

图16 在城区场景下的多径

图17 城区场景的水平和垂直域AS

图18 遮挡损耗示例

表9 萃取的BL参数

$μ B L$ /dB	$σ B L$ /dB	$μ B L_t$ /s	$σ B L_t$ /s
59.75	35.94	2.76	5.67

表9 萃取的BL参数

$μ B L$ /dB	$σ B L$ /dB	$μ B L_t$ /s	$σ B L_t$ /s
59.75	35.94	2.76	5.67

表10 23GHz仿真信道与24GHz标准信道模型参数对比

参数	24GHz街道峡谷	23GHz城区车载移动通信
PL / dB	A： 21 B： 32.4 $σ S F$ ： 4	A： 6.60-22.40 B： 10.88-79.74 $σ S F$ ： 0.06-5.77
DS / ns	33.88	1.76~7.15
KF / dB	9	3.8~51.88
ASD /（ $∘$ ）	13.80	0.00~9.54
ASA /（ $∘$ ）	41.69	0.01~73.23
ESA /（ $∘$ ）	3.89	3.80~51.88

表10 23GHz仿真信道与24GHz标准信道模型参数对比

参数	24GHz街道峡谷	23GHz城区车载移动通信
PL / dB	A： 21 B： 32.4 $σ S F$ ： 4	A： 6.60-22.40 B： 10.88-79.74 $σ S F$ ： 0.06-5.77
DS / ns	33.88	1.76~7.15
KF / dB	9	3.8~51.88
ASD /（ $∘$ ）	13.80	0.00~9.54
ASA /（ $∘$ ）	41.69	0.01~73.23
ESA /（ $∘$ ）	3.89	3.80~51.88

参考文献 24

1	张德干, 崔玉亚, 陈晨, 等. 一种面向高速路车联网场景的自适应路由方法[J]. 电子学报, 2020, 48(1): 172－179.
	ZhangD G, CuiY Y, ChenC, et al. An adaptive routing method for high-speed-road scenario of the Internet of vehicle[J]. Acta Electronica Sinica, 2020, 48(1): 172－179. (in Chinese)
2	WangC X, BianJ, SunJ, et al. A survey of 5G channel measurements and models[J]. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 2018, 20(4): 3142－3168.
3	HanC, JornetJ M, AkyildizI. Ultra-massive MIMO channel modeling for graphene-enabled terahertz-band communications[A]. 2018 IEEE 87th Vehicular Technology Conference (VTC Spring)[C]. Porto, Portugal: IEEE, 2018. 1－5.
4	谭晓衡, 谢朝臣, 郭坦. 基于区域感知贝叶斯决策的5G超密集异构网络联合垂直切换技术研究[J]. 电子学报, 2018, 46(3): 582－588.
	TanX H, XieC C, GuoT. Research of joint vertical handoff technology based on area sensing Bayesian decision in ultra-dense het net for 5G[J]. Acta Electronica Sinica, 2018, 46(3): 582－588. (in Chinese)
5	ITU-RM.2083-0. IMT Vision－Framework and overall objectives of the future development of IMT for 2020 and beyond[EB/OL]. !!PDF-E.pdf, 2015/2020.
6	SalousS, Degli EspostiV, FuschiniF, et al. Millimeter-Wave Propagation: Characterization and modeling toward fifth-generation systems. [Wireless Corner][J]. IEEE Antennas and Propagation Magazine, 2016, 58(6): 115－127.
7	胡林林, 曾造金, 陈洪斌, 等. 毫米波/太赫兹扩展互作用速调管放大器的应用及研究进展[J]. 电子学报, 2019, 47(1): 211－219.
	HuL L, ZengZ J, ChenH B, et al. Application and development of extended interaction klystrons in millimeter-wave and terahertz band[J]. Acta Electronica Sinica, 2019, 47(1): 211－219. (in Chinese)
8	AntonescuB, MoayyedM T, BasagniS. mmWave channel propagation modeling for V2X communication systems[A]. 2017 IEEE 28th Annual International Symposium on Personal, Indoor, and Mobile Radio Communications (PIMRC)[C]. Montreal, QC, Canada: IEEE, 2017. 1－6.
9	KimJ, ChungH, NohG, et al. Overview of moving network system for 5G vehicular communications[A]. Proceedings of 2019 13th European Conference on Antenna and Propagation (EuCAP)[C]. Krakow, Poland: EurAAP, 2019. 1－5.
10	陈兵兵, 曹欣远, 陈明生, 等. 基于欠定方程的频谱峰值搜索算法及其在连续毫米波雷达系统中的应用[J]. 电子学报, 2020, 48(2): 369－374.
	ChenB B, CaoX Y, ChenM S, et al. A spectral peak search algorithm based on underdetermined equation and its application in continuous millimeter wave radar system[J]. Acta Electronica Sinica, 2020, 48(2): 369－374. (in Chinese)
11	HeD P, AiB, GuanK, et al. The design and applications of high-performance ray-tracing simulation platform for 5G and beyond wireless communications: A tutorial[J]. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 2019, 21(1): 10－27.
12	GuanK, AiB, PengB L, et al. Towards realistic high-speed train channels at 5G millimeter-wave band—part I: Paradigm, significance analysis, and scenario reconstruction[J]. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 2018, 67(10): 9112－9128.
13	HeD P, AiB, GuanK, et al. Channel measurement, simulation, and analysis for high-speed railway communications in 5G millimeter-wave band[J]. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 2018, 19(10): 3144－3158.
14	HeD P, AiB, GuanK, et al. The design and applications of high-performance ray-tracing simulation platform for 5G and beyond wireless communications: A tutorial[J]. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 2019, 21(1): 10－27.
15	AiB, GuanK, HeR S, et al. On indoor millimeter wave massive MIMO channels: Measurement and simulation[J]. IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 2017, 35(7): 1678－1690.
16	YangJ Y, AiB, GuanK, et al. A geometry-based stochastic channel model for the millimeter-wave band in a 3GPP high-speed train scenario[J]. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 2018, 67(5): 3853－3865.
17	ITU-RP.1238-7. Propagation data and prediction methods for the planning of indoor radiocommunication systems and radio local area networks in the frequency range
900	MHz to 100 GHz[EB/OL]. !!PDF-E.pdf,
	2012/2020.
18	ITU-RP.2040. Effects of building materials and structures on radiowave propagation above about 100 MHz[EB / OL]. !!PDF-E.pdf, 2013/2020.
19	KoJ, NohY S, KimY C, et al. 28 GHz millimeter-wave measurements and models for signal attenuation in vegetated areas[A]. 2017 11th European Conference on Antennas and Propagation (EUCAP)[C]. Paris, France: IEEE, 2017. 1808－1812.
20	RahimH M, LeowC Y, RahmanT A. Millimeter wave propagation through foliage: Comparison of models[A]. 2015 IEEE 12th Malaysia International Conference on Communications (MICC)[C]. Kuching, Malaysia: IEEE, 2015. 236－240.
21	GuanK, AiB, PengB L, et al. Towards realistic high-speed train channels at 5G millimeter-wave band—part I: Paradigm, significance analysis, and scenario reconstruction[J]. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 2018, 67(10): 9112－9128.
22	PathakP, BurnsideW, MarhefkaR. A uniform GTD analysis of the diffraction of electromagnetic waves by a smooth convex surface[J]. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 1980, 28(5): 631－642.
23	ZhouT, TaoC, SalousS, et al. Channel characterization in high-speed railway station environments at 1.89GHz[J]. Radio Science, 2015, 50(11): 1176－1186.
24	RappaportT S. Wireless communications: Principles and practice[EB/OL]. ,1996/2020.

[1]	霍羽, 徐钊, 刘逢雪. 融合波模和射线理论的矿井电波传播模型[J]. 电子学报, 2013, 41(1): 110-116.
[2]	李晓光, 杜正伟, 冯正和. 室内环境中UWB MIMO传输下的电磁仿真[J]. 电子学报, 2007, 35(6A): 146-151.
[3]	周力;毛钧杰;柴舜连. 基于三维射线跟踪的城市微小区电波传播预测算法[J]. 电子学报, 2002, 30(3): 434-436.
[4]	周力;柴舜连;毛钧杰. 基于三维的射线跟踪八叉树算法的城市微区电波传播预测算法模型[J]. 电子学报, 2002, 30(12): 1776-1778.
[5]	孙继先;魏庆新;龚克. 微小区环境下角度扩散特性的仿真结果[J]. 电子学报, 2001, 29(9): 1269-1271.
[6]	张强;杜耀惟;曹伟;靖季洛. 机载雷达罩电讯设计中的AI-SI仿真技术[J]. 电子学报, 2001, 29(7): 1006-1008.

城市交通环境下23GHz信道仿真建模

Channel Simulation Modeling at 23GHz in Urban Scenarios

RichHTML

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 28

参考文献 24

相关文章 6

编辑推荐

Metrics

分区（Zone）	天线主瓣	LOS	NLOS 被车辆遮挡	NLOS 被小型散射体遮挡	地面反射	小型散射体和其他车辆的反/散射
1	×	√	×	×	×	×
2	×	√	×	×	×	√
3	×	√	×	×	√	×
4	×	√	×	×	√	√
5	×	×	√	×	—	—
6	×	×	×	√	—	—
7	√	√	×	×	×	×
8	√	√	×	×	×	√
9	√	√	×	×	√	×
10	√	√	×	×	√	√
11	√	×	√	×	—	—
12	√	×	×	√	—	—

分区（Zone）	天线主瓣	LOS	NLOS 被车辆遮挡	NLOS 被小型散射体遮挡	地面反射	小型散射体和其他车辆的反/散射
1	×	√	×	×	×	×
2	×	√	×	×	×	√
3	×	√	×	×	√	×
4	×	√	×	×	√	√
5	×	×	√	×	—	—
6	×	×	×	√	—	—
7	√	√	×	×	×	×
8	√	√	×	×	×	√
9	√	√	×	×	√	×
10	√	√	×	×	√	√
11	√	×	√	×	—	—
12	√	×	×	√	—	—

分区（Zone）	天线主瓣	LOS	NLOS 被车辆遮挡	NLOS 被小型散射体遮挡	地面反射	小型散射体和其他车辆的反/散射
1	×	√	×	×	×	×
2	×	√	×	×	×	√
3	×	√	×	×	√	×
4	×	√	×	×	√	√
5	×	×	√	×	—	—
6	×	×	×	√	—	—
7	√	√	×	×	×	×
8	√	√	×	×	×	√
9	√	√	×	×	√	×
10	√	√	×	×	√	√
11	√	×	√	×	—	—
12	√	×	×	√	—	—

分区（Zone）	天线主瓣	LOS	NLOS 被车辆遮挡	NLOS 被小型散射体遮挡	地面反射	小型散射体和其他车辆的反/散射
1	×	√	×	×	×	×
2	×	√	×	×	×	√
3	×	√	×	×	√	×
4	×	√	×	×	√	√
5	×	×	√	×	—	—
6	×	×	×	√	—	—
7	√	√	×	×	×	×
8	√	√	×	×	×	√
9	√	√	×	×	√	×
10	√	√	×	×	√	√
11	√	×	√	×	—	—
12	√	×	×	√	—	—

分区（Zone）	天线主瓣	LOS	NLOS 被车辆遮挡	NLOS 被小型散射体遮挡	地面反射	小型散射体和其他车辆的反/散射
1	×	√	×	×	×	×
2	×	√	×	×	×	√
3	×	√	×	×	√	×
4	×	√	×	×	√	√
5	×	×	√	×	—	—
6	×	×	×	√	—	—
7	√	√	×	×	×	×
8	√	√	×	×	×	√
9	√	√	×	×	√	×
10	√	√	×	×	√	√
11	√	×	√	×	—	—
12	√	×	×	√	—	—

分区（Zone）	天线主瓣	LOS	NLOS 被车辆遮挡	NLOS 被小型散射体遮挡	地面反射	小型散射体和其他车辆的反/散射
1	×	√	×	×	×	×
2	×	√	×	×	×	√
3	×	√	×	×	√	×
4	×	√	×	×	√	√
5	×	×	√	×	—	—
6	×	×	×	√	—	—
7	√	√	×	×	×	×
8	√	√	×	×	×	√
9	√	√	×	×	√	×
10	√	√	×	×	√	√
11	√	×	√	×	—	—
12	√	×	×	√	—	—