[發(fā)明專利]一種基于幾何的非平穩(wěn)V2V MIMO信道建模方法

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• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN111314001A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發(fā)明（設計）人: 尹柏強;侯金波;王署東;何怡剛;李兵;佐磊
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學
• 主分類號: H04B17/391
• 分類號: H04B17/391;H04B7/0413;H04W4/46
• 代理公司: 合肥金安專利事務所(普通合伙企業(yè)) 34114
• 代理人: 吳娜

本發(fā)明涉及一種基于幾何的非平穩(wěn)V2V MIMO信道建模方法，該方法包括下列順序的步驟：建立V2V雙環(huán)散射模型；根據(jù)V2V雙環(huán)散射模型，建立V2V MIMO信道發(fā)射天線l到接收天線k之間的信道沖激響應；根據(jù)移動發(fā)射端、移動接收端和散射體之間的幾何關系，推導電波到達角、離開角、多普勒相移、傳播距離的時變信道參數(shù)。本發(fā)明建立的non?WSS信道模型是對平穩(wěn)雙環(huán)模型的擴展，能夠模擬V2V信道在時延域和空間域的非平穩(wěn)性；散射體集中因子、角度均值、車輛移動速度以及天線陣列方向角等參數(shù)綜合作用于信道統(tǒng)計特性和非平穩(wěn)特性；豐富了V2V非平穩(wěn)信道建模方法，信道的統(tǒng)計特性和非平穩(wěn)性研究對V2V通信系統(tǒng)設計與評估具有實際應用價值。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及V2V非平穩(wěn)信道建模技術(shù)領域，尤其是一種基于幾何的非平穩(wěn)V2VMIMO信道建模方法。

背景技術(shù)

有效描述通信環(huán)境特征和信號傳輸特性的V2V信道模型對于車聯(lián)網(wǎng)無線通信系統(tǒng)優(yōu)化和評估至關重要。而傳統(tǒng)的固定到移動(Fixed-to-Mobile,F2M)蜂窩無線信道模型與V2V信道模型在應用場景中存在著嚴重的不同：一是V2V通信系統(tǒng)中收發(fā)兩端的車輛都處于運動狀態(tài)，二是V2V通信系統(tǒng)中的移動發(fā)射端天線高度相對F2M系統(tǒng)來說遠遠較低。因此傳統(tǒng)的F2M蜂窩模型無法直接用來分析V2V通信系統(tǒng)移動發(fā)射端和移動接收端之間的信道傳輸特性。所以針對V2V通信系統(tǒng)，研究其適合的信道模型顯得尤為必要。PATZOLD等人分別提出雙環(huán)模型和橢圓模型，研究了在不同散射環(huán)境下的信道的空時相關性。對于特定場景如低車流密度的高速公路、城市隧道和高速鐵路，許越、蔣育康等人建立了大規(guī)模多輸入多輸出(Multi-Input Multi-Output,MIMO)信道模型。然而，這些V2V信道模型均是在廣義平穩(wěn)(Wide-Sense Stationary,WSS)的信道假設基礎上建立起來的，即假設信道的統(tǒng)計特性不隨時間變化。然而大量的信道測量事實表明V2V信道的衰落分布、多普勒頻移、時延譜和角度譜等均具有時變性，同時對典型5G高移動性通信場景下的無線信道研究表明[16-18]，收發(fā)端和散射體的運動導致了信道的時間非平穩(wěn)傳輸特性。因此，針對不同場景下V2V通信需要重新評估WSS信道假設的合理性，并開展非廣義平穩(wěn)(non-Wide Sense Stationary,non-WSS)V2V信道的建模工作。

目前對非平穩(wěn)V2V信道建模的相關報道較少，江浩等人提出一種三維空間非平穩(wěn)MIMO V2V萊斯衰落信道模型，研究了移動接收端運動而移動發(fā)射端相對靜止時的信道統(tǒng)計特性。BORHANI等人針對單環(huán)散射環(huán)境，提出了一種非平穩(wěn)SISO F2M幾何隨機瑞利衰落信道模型，GUTIERREZ-MENA等人采用一種non-WSS瑞利信道模型去刻畫移動到移動(Mobile-to-Mobile,M2M)通信環(huán)境。上述模型假設散射體呈von Mises概率密度函數(shù)分布，從而使得到達角(Angle of Arrival,AOA)和離開角(Angle of Departure,AOD)是非時變的，然而在實際的V2V通信場景中，收發(fā)端的運動必將導致AOA和AOD隨時間變化，因此有必要建立一種具有時變角度參數(shù)的新型V2V非平穩(wěn)信道模型。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠有效模擬V2V信道的非平穩(wěn)性，同時豐富了V2V非平穩(wěn)信道建模方法，對V2V通信系統(tǒng)設計與評估具有參考價值的基于幾何的非平穩(wěn)V2VMIMO信道建模方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：一種基于幾何的非平穩(wěn)V2V MIMO信道建模方法，該方法包括下列順序的步驟：

(1)建立V2V雙環(huán)散射模型；

(2)根據(jù)V2V雙環(huán)散射模型，建立V2V MIMO信道發(fā)射天線l到接收天線k之間的信道沖激響應；

(3)根據(jù)移動發(fā)射端、移動接收端和散射體之間的幾何關系，推導電波到達角、離開角、多普勒相移、傳播距離的時變信道參數(shù)。