[發(fā)明專利]一種多輸入多輸出系統(tǒng)信道的建模方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310319949.3
• 申請(qǐng)日: 2013-07-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103338094A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙毅峰;張長(zhǎng)征;黃聯(lián)芬;張遠(yuǎn)見(jiàn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué);京信通信系統(tǒng)（廣州）有限公司
• 主分類號(hào): H04L1/06
• 分類號(hào): H04L1/06;H04B7/04
• 代理公司: 廈門南強(qiáng)之路專利事務(wù)所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應(yīng)森

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)線通信領(lǐng)域，尤其是涉及一種多輸入多輸出系統(tǒng)信道的建模方法。

背景技術(shù)

隨著移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的發(fā)展,人們?cè)谥T如商務(wù)樓、超市或會(huì)議廳等場(chǎng)所傳送大量的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)，因此室內(nèi)通信質(zhì)量受到越來(lái)越多的關(guān)注。多輸入多輸出（MIMO）通信系統(tǒng)是在通信系統(tǒng)基站端和移動(dòng)終端同時(shí)使用多個(gè)天線，充分利用無(wú)線多徑信道的空間自由度提高信道容量和傳輸速率，以增加系統(tǒng)的復(fù)雜程度為代價(jià)換取更高的頻譜利用率，是在豐富的多徑環(huán)境中滿足不斷增長(zhǎng)的容量需求強(qiáng)有力的解決方案。

MIMO技術(shù)由于開(kāi)發(fā)了空間維度，能提供較大的信道容量，傳統(tǒng)的MIMO通信系統(tǒng)中，基站端往往利用間距很大的多天線陣列實(shí)現(xiàn)空間分集，其中天線單元結(jié)構(gòu)為單線天線結(jié)構(gòu)，隨著MIMO技術(shù)的不斷發(fā)展，制約了系統(tǒng)性能的提高。近來(lái)交極化天線受到了廣泛的關(guān)注，是由于其相對(duì)于共極化天線能夠在相同的間隔內(nèi)提供雙倍的天線數(shù)量，多極化天線利用位于同一位置的多個(gè)天線單元，充分利用電磁波的多個(gè)場(chǎng)分量的信息，極大幅度的提高有限空間內(nèi)的自由度，獲得與空間MIMO天線類似的增益，從而減小對(duì)到達(dá)角度以及靠增大的天線距離減小天線相關(guān)性的依賴性。

目前用于MIMO信道建模的方法主要有兩類：一類是確定性衰落信道建模方法，這類方法包括基于對(duì)信道沖激響應(yīng)測(cè)量數(shù)據(jù)的建模方法([1]Stridh,R.;Kai?Yu;Ottersten,B.;Karlsson,P.,“MIMO?channel?capacity?and?modeling?issues?on?a?measured?indoor?radio?channel?at5.8GHz,”Wireless?Communications,IEEE?Transactions?on(Volume:4,Issue:3),pp.895–903,May2005;[2]Molina-Garcia-Pardo;J.-M.Rodríguez,J.-V.;Juan-Llacer,L.,”Polarized?Indoor?MIMO?Channel?Measurements?at2.45GHz,”Antennas?and?Propagation,IEEE?Transactions?on(Volume:56,Issue:12),pp.3818–3828,Dec.2008)和基于射線跟蹤的建模方法([3]Jiangang?Lv;Yinghua?Lu;Yeqiu?Wang;Hongtao?Zhao,“Antenna?spacing?effect?on?indoor?MIMO?channel?capacity,“Microwave?Conference?Proceedings,Asia-Pacific?Conference?Proceedings(Volume:3),Dec.2005;[4]Shihua?Wang;Xiaodong?Chen;Parini,C.,”WLAN?MIMO?channel?model?in?a?ray-tracingsimulator,”Antennas?and?Propagation?Conference(LAPC),Loughborough,pp.417-420,Nov.2010)；另一類是基于統(tǒng)計(jì)特征的建模方法。與確定性建模方法相比，這類方法利用統(tǒng)計(jì)平均的方法重新產(chǎn)生MIMO信道衰落的現(xiàn)象，具體可分為基于地理特征的建模方法([5]Shuangquan?Wang;Raghukumar,K.;Abdi,A.;Wallace,Jon,”Indoor?MIMO?channels:a?parametric?correlation?model?and?experimental?results,”Advances?in?Wired?and?Wireless?Communication,2004IEEE/Sarnoff?Symposium?on,pp.1–5)、參數(shù)化統(tǒng)計(jì)的建模方法([6]Shafi,M.;Min?Zhang;Moustakas,A.L.;Smith,P.J.,“Polarized?MIMO?Channels?in3-D:Models,Measurements?and?Mutual?Information,”Selected?Areas?in?Communications,IEEE?Journalon(Volume:24,Issue:3),pp.514–527,March2006;[7]Su?Khiong?Yong;Thompson,J.S.,”Three-dimensional?spatial?fading?correlation?models?for?compact?MIMO?receivers,”Wireless?Communications,IEEE?Transactions?on(Volume:4,Issue:6),pp.2856–2869,Nov.2005;[8Zwick,T.;Fischer,C.;Wiesbeck,W.”A?Stochastic?Multipath?Channel?Model?Including?Path?Directions?for?Indoor?Environments,”Selected?Areas?in?Communications,IEEE?Journal?on(Volume:20,Issue:6),pp.1178–1192,Aug2002;[9]Quitin,F.;Oestges,C.;Horlin,F.;De?Doncker,P.,”A?Polarized?Clustered?Channel?Model?for?Indoor?Multiantenna?Systems?at3.6GHz,”Vehicular?Technology,IEEE?Transactions?on(Volume:59,Issue:8),pp.3685–3693,Oct.2010;[10]Poutanen,J.;Haneda,K.;Lingfeng?Liu;Oestges,C.,”Parameterization?of?the?COST2100MIMO?Channel?Model?in?Indoor?Scenarios,”Antennas?and?Propagation(EUCAP),Proceedings?of?the5th?European?Conference?on,pp.3606–3610,April2011)和基于收發(fā)衰落的相關(guān)特征([11]Yan?Zhang;Xinwei?Hu;Yuanzhi?Jia;Shidong?Zhou,”A?Novel?Coupling-Based?Model?for?Wideband?MIMO?Channel,”Global?Telecommunications?Conference,2009,pp.1-6;[12]Kai?Yu;Bengtsson,M.;Ottersten,B.;McNamara,D.,”Second?Order?Statistics?of?NLOS?Indoor?MIMO?ChannelsBased?on5.2GHz?Measurements,”Global?Telecommunications?Conference,2001.GLOBECOM'01.IEEE(Volume:1),pp.56-160;[13]McNamara,D.P.;Beach,M.A.;Fletcher,P.N.,”Spatial?correlation?in?indoor?MIMO?channels,”Personal,Indoor?and?Mobile?RadioCommunications,2002.The13th?IEEE?International?Symposium?on(Volume:1),pp.290–294)的3種建模方法。其中，基于收發(fā)衰落的相關(guān)特征的建模方法，其強(qiáng)行假設(shè)到達(dá)角（AOA）和離開(kāi)角（AOD）的聯(lián)合分布函數(shù)是可分離的，即要求其相互獨(dú)立，從而無(wú)法反映AOA和AOD之間的內(nèi)在聯(lián)系，而對(duì)于實(shí)際中的單跳散射而言，AOA和AOD間顯然是有一定關(guān)系的，但是基站端和移動(dòng)終端可分離的假設(shè)使得設(shè)計(jì)者們可以獨(dú)立的考慮收發(fā)端各自的陣列設(shè)計(jì)，這樣的簡(jiǎn)化正是基于收發(fā)衰落的相關(guān)特征的建模方法受到廣泛應(yīng)用的原因。在基于“簇”的波形疊加的建模方式中，通過(guò)描述每條路徑的傳輸特性，將各條路徑疊加起來(lái)，則可以反映信道的衰落等特性，特別當(dāng)移動(dòng)終端的位置不斷變化時(shí)，用此建模方法能夠不斷捕獲空時(shí)衰落特性，但此建模方式需要大量的計(jì)算復(fù)雜度。