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在智能交通系统中，智能航运是非常重要的一个环节，而内河智能航运也是智能航运的重要组成部分。内河（江、湖）等流经区域广，且流域内分布有众多的大中型城市。为了应对未来智能航运业务数据流量大的特点，更好地保障航运安全，建立可靠的无线宽带通信系统十分关键。然而无线通信系统的构建，离不开对其所处环境下无线信道实际状况的准确了解。相较于陆路环境下移动衰落信道的研究，目前针对水路环境的无线信道测量与建模研究成果并不多见。因此，研究面向典型内河场景下的信道测量与建模，对建立可靠的海事宽带无线通信系统具有重要意义。同时，无线信道测量作为无线通信工程的一项基本任务，其相关技术是无线通信技术研究的重要方法，而通过无线信道测量所获得的实测数据则对理论信道模型的验证和支持具有不可替代的作用。
本文面向内河航运对海事宽带无线通信系统的需求，开展了相关的无线信道测量与建模研究。论文围绕典型内河场景探索了无线信道测量系统的构建方法，设计了实用的测量方案，并开展了实际测量活动。之后，在测量数据的基础上研究了内河无线信道大尺度路径损耗建模的方法，提出了最优模型选择算法。同时，针对内河地理环境的特殊性，研究了城区内河场景下无线信道的小尺度传播特性及其分析方法。最终，测试数据与实验结果分析验证了模型和算法的正确性和有效性。
本文开展内河场景下的无线信道测量与建模研究。其主要研究内容和创新点如下：
（1）研究了典型内河场景下的无线信道测量方法，并提出了内河无线信道测量系统的设计方案。本文分别构建了内河无线信号场强测量系统与内河高精度无线信道测量系统。为了支持大尺度路径损耗的建模与研究，设计开展了城区内河下两种典型场景和郊区内河场景的长距离无线信号场强测量（频段1.4GHz）。为了支持小尺度传播特性的研究，设计进行了城区内河场景下视距传输（无障碍物遮挡信号）和非视距传输（信号被过往船只阻挡）两种不同情况的高精度无线信道测量（频段5.9GHz）。基于以上测量，获取了典型内河场景的信道测量数据，为后续无线信道理论建模研究提供了数据基础。
（2）研究了内河无线信道大尺度路径损耗建模的理论和分析方法，提出了两种最优模型选择算法。针对目前缺少内河场景下无线信道传输路径损耗模型的问题，在圆形地球损耗模型的基础上，设计构建了典型场景下的内河信道模型。较之圆形地球损耗模型，该模型主要有三处重要的改进，即调整了模型算法结构，添加了有限尺寸障碍物衍射损耗的计算，优化修正了模型参数。此外，考虑到海面与河面的相似性，内河模型还重新研究了圆形地球损耗模型里的四种影响因素。最后，通过与测量数据的比较和模型选择算法的评估，证明了内河模型的正确性和有效性。
（3）研究了城区内河场景下无线信道的小尺度传播特性及其分析方法，提出了分别面向小尺度衰落特性、功率时延分布、时延扩展和多普勒扩展的内河信道模型。针对小尺度衰落特性的建模，本文研究了各测量时段视距和非视距条件的判定和证明，给出了莱斯K因子与韦伯分布形状参数的统计模型，且以测量数据为基础，构建了应用于该场景的距离相关莱斯K因子模型。针对功率时延分布的建模，在基于测量数据分析的基础上，根据Saleh-Valenzuela模型和簇识别的分析结果，给出了簇内衰减时间常数倒数与簇间持续时间的统计模型，并构建了城区内河场景下的簇衰减函数模型。针对时延扩展和多普勒扩展的估计与建模，本文在分析测量数据的基础上，分别给出了视距和非视距条件下的均方根时延扩展与均方根多普勒扩展的统计模型，并依据上述两特性的全局统计描述问题，提出了使用双峰高斯混合分布来匹配它们的累积分布函数。
本文面向内河航运对海事宽带无线通信系统的需求，开展了相关的无线信道测量与建模研究。论文围绕典型内河场景探索了无线信道测量系统的构建方法，设计了实用的测量方案，并开展了实际测量活动。之后，在测量数据的基础上研究了内河无线信道大尺度路径损耗建模的方法，提出了最优模型选择算法。同时，针对内河地理环境的特殊性，研究了城区内河场景下无线信道的小尺度传播特性及其分析方法。最终，测试数据与实验结果分析验证了模型和算法的正确性和有效性。
本文开展内河场景下的无线信道测量与建模研究。其主要研究内容和创新点如下：
（1）研究了典型内河场景下的无线信道测量方法，并提出了内河无线信道测量系统的设计方案。本文分别构建了内河无线信号场强测量系统与内河高精度无线信道测量系统。为了支持大尺度路径损耗的建模与研究，设计开展了城区内河下两种典型场景和郊区内河场景的长距离无线信号场强测量（频段1.4GHz）。为了支持小尺度传播特性的研究，设计进行了城区内河场景下视距传输（无障碍物遮挡信号）和非视距传输（信号被过往船只阻挡）两种不同情况的高精度无线信道测量（频段5.9GHz）。基于以上测量，获取了典型内河场景的信道测量数据，为后续无线信道理论建模研究提供了数据基础。
（2）研究了内河无线信道大尺度路径损耗建模的理论和分析方法，提出了两种最优模型选择算法。针对目前缺少内河场景下无线信道传输路径损耗模型的问题，在圆形地球损耗模型的基础上，设计构建了典型场景下的内河信道模型。较之圆形地球损耗模型，该模型主要有三处重要的改进，即调整了模型算法结构，添加了有限尺寸障碍物衍射损耗的计算，优化修正了模型参数。此外，考虑到海面与河面的相似性，内河模型还重新研究了圆形地球损耗模型里的四种影响因素。最后，通过与测量数据的比较和模型选择算法的评估，证明了内河模型的正确性和有效性。
（3）研究了城区内河场景下无线信道的小尺度传播特性及其分析方法，提出了分别面向小尺度衰落特性、功率时延分布、时延扩展和多普勒扩展的内河信道模型。针对小尺度衰落特性的建模，本文研究了各测量时段视距和非视距条件的判定和证明，给出了莱斯K因子与韦伯分布形状参数的统计模型，且以测量数据为基础，构建了应用于该场景的距离相关莱斯K因子模型。针对功率时延分布的建模，在基于测量数据分析的基础上，根据Saleh-Valenzuela模型和簇识别的分析结果，给出了簇内衰减时间常数倒数与簇间持续时间的统计模型，并构建了城区内河场景下的簇衰减函数模型。针对时延扩展和多普勒扩展的估计与建模，本文在分析测量数据的基础上，分别给出了视距和非视距条件下的均方根时延扩展与均方根多普勒扩展的统计模型，并依据上述两特性的全局统计描述问题，提出了使用双峰高斯混合分布来匹配它们的累积分布函数。