适用于海洋环境下5G MIMO通信信道模型研究

China’s vast geographic distances and the economic importance of activities at sea in remote areas demand novel and innovative radio-based solutions. However, current land-based maritime communication systems may suffer from low bandwidth (VHF and GSM), limited coverage (GSM, WLAN). Besides, these systems original designed for terrestrial environment can hardly achieve the optimum performance in maritime propagation environment. To cope with above challenges, this project focuses on the innovative research of 5G massive MIMO for maritime applications. The research objective of this project is to develop a dedicated 5G massive MIMO channel model for the maritime propagation environment. The research topics include.First is the study of MIMO channel correlation.Secondly, wireless channel measurement.Thirdly,Channel parameters estimation by using high-resolution channel estimation algorithms like SAGE and INLSA which will be further developed.Last is channel modeling.The R&D results can be used for 5G maritime system designs and evaluation for the manufacturers and wireless coverage planning for the ISP, respectively. This project can be the first dedicated 5G research for maritime applications all over the world and possible to be standardized.

中国狭长的海岸线和广阔的海洋经济专属区决定了海洋通信需要持续的发展和创新。当前陆基海洋通信系统带宽窄，覆盖不够，同时这些系统主要是针对陆地的无线传播环境，在海洋环境下这些系统的性能很难达到最佳状态。本项目旨在将5G 大规模天线技术(5G massive multiple-input multiple-output scheme)应用于海洋通信领域，解决通信覆盖不足和数据率低不满足用户需求等关键问题。研究主要包括：MIMO信道的相关性，基于高精度信道测量仪（channel sounder）的海洋通信信道测量和相关测量数据的信道参数估计，提取无线信道的时域，频域和空间域的信息，进一步开发和研究基于SAGE和INLSA信道估计算法。最后， 基于信道估计的参数构建针对海洋通信环境的大规模天线信道模型。本研究旨在解决海洋5G通信技术的发展。

本项目面向海洋无线通信环境，以无线传播理论和移动通信理论为基础，以实际高精度无线信道测量为技术手段，对5.9GHz频段海洋无线通信展开了测量，并对其无线信道典型特征进行了提取分析。具体地，以高精度无线信道测量数据为基础，针对海洋无线通信环境的特殊性，分析水面反射、地球曲率、阴影效应等因素对信道特征造成的影响，提取和分析了时延扩展、小尺度衰落特性、多普勒扩展、传输路径损耗等典型信道特性。考虑近海环境，结合陆地无线信道分析方法，研究和分析了大型桥梁、周边建筑、大型船只对海洋无线信道特性的影响。通过信道测量，特性分析等，优化了已有的无线信道模型，提出了水陆混合无线信道模型。对海洋无线通信系统设计、通信网络构建等具有参考意义。. 本项目在国内外重要学术期刊和知名学术会议发表学术论文12篇，其中SCI 检索8篇，4次参加国际知名学术会议进行交流，获得软件著作权1部，培养了博士研究生1 名，硕士研究生2名。