[發明專利]一種用于多輸入多輸出單環模型建模方法及其仿真平臺

有效

• 申請號: 202010047744.4
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111263327B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 李兵;張曉藝;單萬寧;候金波;曾文波;何怡剛
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H04W4/40
• 分類號: H04W4/40;H04L41/14;H04B7/0413
• 代理公司: 合肥金安專利事務所(普通合伙企業) 34114
• 代理人: 吳娜

1.一種用于多輸入多輸出單環模型建模方法，其特征在于：該方法包括下列順序的步驟：

(1)模擬一個車載通信場景，作為發射器的信號基站固定不動，接收器是一輛移動的轎車；信號發射端與接收端之間的距離為D，環的半徑是R，且滿足D＞＞R＞＞max{δ_T,δ_R}；作為發射器的信號基站裝有M_T根全向天線且呈均勻線性陣列分布，作為接收器的轎車車頂裝有M_R根全向天線且呈均勻線性陣列分布；所述天線由多個元件單元組成，發射器天線的元件單元間的間距為δ_T，接收器天線的元件單元間的間距為δ_R；設置β_T和β_R分別是發射天線和接收天線的傾角；

(2)根據上述場景得到一個窄帶M_T×M_RMIMO信道模型，假設單環上有S_n個局部散射體，n＝1,2,…,N；出發角AOD用表示，到達角AOA用表示，移動的轎車以運動角度α_v的方向以速度v運動，該模型的復通道增益表示為其中表示視距分量，表示非視距分量，用表示發射器天線陣元的第l根天線，l＝1，2，...，M_T；用表示接受器轎車陣元的第k根天線，k＝1,2,…,M_R；

(3)對經典單環模型做基于散射簇的模型擴展；

(4)利用改進后的單環模型的信道增益函數給出多簇MIMO信道模型的3D空間-時間CCF，通過設置發射器和接收器天線的元件單元間的間距為零，得到時間自相關函數，通過設置暫態時間為零，得到空間互相關函數；

(5)通過上述四個步驟得到單環模型，利用該模型做MATLAB仿真；

在所述步驟(3)具體是指：

(3a)十字路口場景下設置簇的數量為4個，根據轎車所在的位置確定散射簇的角度，第一個簇的角度分布在π/6至π/3，第二個簇的角度分布在2π/3至5π/6，以此類推；

(3b)汽車行駛過拐角時，設置有兩個簇，簇的分布角度為π/6至4π/3、5π/3至11π/6，道路上認為是沒有散射體分布的；

(3c)直路場景中分簇數量為兩個，并且角度對稱，其中一個簇的角度為π/6至5π/6；

(3d)作為接收器的移動轎車周圍的散射體圓環上有多個散射簇分布；用不同的下標來區分不同的簇，設簇共有C個，(.)c，c＝1,2,…,C，每個簇都有自己的分布區域，即簇的長度是有限；簇C的AOD出發角表示為AOA到達角表示為存在的區域表示為所有的都有相同的概率密度；基于散射簇的大規模天線MIMO信道模型，信道增益表示為：

式中，ω_c代表權重因子，即代表第c個簇占的比重；為了使z_kl(t)的均值功率歸一化為一個單位，對加權因子施加邊界條件

在所述步驟(4)中，多簇MIMO信道模型的3D空間-時間CCF具體是指：

(4a)多簇MIMO信道模型的3D空間-時間CCFρ_kl,k'l'(δ_T,δ_R,τ)表示為：

式中，(.)*表示式子求共軛，E{.}表示式子求期望；δ_T是發射器天線的元件單元間的間距，δ_R是接收器天線元件單元間的間距，τ是暫態時間；

(4b)視距分量的相關函數具體計算如下:

式中

K是萊斯因子，l是發射器天線陣的第l根天線，k是接收器天線陣的第k根天線，β_T和β_R分別是發射天線和接收天線的傾角，λ表示載波波長；是視距分量的多普勒頻移載波頻率；

(4c)散射分量的相關函數的計算如下：

式中，表示從信號發射端看到的最大AOD,表示簇C到達角，f_R是非視距分量的多普勒頻移，是到達角的概率密度函數；

(4d)空間-時間相關函數中，設置發射器和接收器的天線元件單元間間距δ_T，δ_R均為零，可以得到時間自相關函數表示為

ω_c表示權重因子，是散射簇角度的下限,是散射簇角度的上限；(4f)通過設置τ為零，從3D空間-時間相關函數得到2D空間CCF，表示為：

由步驟4(b)可知，

由步驟4(c)可知，表示簇C到達角。