Neuartige 3D nichtstationäre MmWave Massive MIMO Kanalmodelle für drahtlose Kommunikationssysteme von Hochgeschwindigkeitszügen der 5G Generation

In der fünften Generation (5G) der drahtlosen Kommunikation ist die Kommunikation von Hochgeschwindigkeitszügen (HST) eines der anspruchsvollsten Szenarien. Durch die Anwendung von massiven Mehrfacheingangs-Mehrfachausgangstechniken (MIMO) und Millimeterwellentechnologien (mmWave) in der HST-Kommunikation wird das zugrunde liegende Kommunikationssystemdesign komplizierter, und einige neue Kanalmerkmale müssen untersucht werden, wie beispielsweise die Nichtstationaritäten im Raum-, Zeit- und Frequenzbereich. Dieses Papier schlägt ein neuartiges dreidimensionales Raum-Zeit-Frequenz nichtstationäres mmWave-Massive-MIMO-Theoriemodell sowie ein entsprechendes Simulationsmodell für 5G HST-Drahtloskanäle basierend auf den WINNER II- und Saleh-Valenzuela-Kanalmodellen vor. Clusterentwicklungen im Raum-, Zeit- und Frequenzbereich werden vorgeschlagen und analysiert, um die Nichtstationaritäten der Modelle in den drei Bereichen sicherzustellen. Darüber hinaus werden basierend auf den vorgeschlagenen Kanalmodellen wichtige zeitvariante statistische Eigenschaften des Kanals untersucht, wie die zeitliche Autokorrelationsfunktion, die räumliche Kreuzkorrelationsfunktion, die Verzögerungs-Leistungsspektral-Dichte (PSD), die Winkel-PSD und die Frequenzkorrelationsfunktion. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die statistischen Eigenschaften des Simulationsmodells, die durch Simulationsergebnisse verifiziert wurden, gut mit denen des Theoriemodells übereinstimmen.