[發明專利]基于可見區域劃分的時變去蜂窩大規模MIMO信道建模方法

有效

• 申請號: 202110212740.1
• 申請日: 2021-02-25
• 公開（公告）號: CN112968743B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 許魁;廖程建;謝威;夏曉晨;陳麗花
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍工程大學
• 主分類號: H04B17/391
• 分類號: H04B17/391;H04B7/0413
• 代理公司: 北京力量專利代理事務所(特殊普通合伙) 11504
• 代理人: 毛雨田

一種基于可見區域劃分的時變去蜂窩大規模MIMO信道建模方法，涉及無線通信中的信道建模的技術領域。構建三維非平穩信道矩陣；假設散射體在用戶周圍單環分布，在高樓周圍呈橢球分布；建立三維直角坐標系，計算各路徑的多普勒平移、時延和初始相位；最后計算歸一化功率表達式，構建非平穩信道矩陣；更新時變信道參數；引入生滅過程，計算各傳播路徑的生滅概率；構建轉移概率矩陣，實時產生傳播路徑數目；設定一定的功率閾值，篩選出不可見的散射體，提取有效的散射路徑。能針對去蜂窩大規模MIMO系統表現出的新特性，進行較為精確的信道建模；能有效更新信道時變參數，較好的展現出去蜂窩大規模MIMO信道的非平穩特性。

技術領域

本發明涉及無線通信中的信道建模的技術領域，尤其涉及基于可見區域劃分的時變去蜂窩大規模MIMO信道建模方法。

背景技術

用戶通信需求提升和通信技術革新是移動通信系統演進的源動力。隨著信息通信技術的飛速發展以及新興應用的快速涌現，移動數據流量和連接數量激增。目前，世界各國陸續發布了第六代移動通信系統(Sixth-Generation，6G)的研發計劃，以下4個技術將會在6G網絡中扮演者十分重要的角色：①“去蜂窩”(Cell-Free)大規模MIMO技術；②太赫茲技術；③人工智能技術；④高精度定位與跟蹤技術。

去蜂窩大規模MIMO系統中，大量配置一根或多根天線的接入點(Access?Point，AP)通過前向/回程鏈路連接到中央處理單元(Central?Processing?Unit，CPU)，來共同完成大范圍區域的連續覆蓋，從而突破了“以小區為中心”的傳統蜂窩覆蓋設計思想，通過引入“以用戶為中心”的可伸縮服務架構，有效消除了傳統蜂窩邊界。相較于傳統蜂窩網絡，去蜂窩系統可有效縮短用戶到AP的距離，從而大幅降低路徑損耗，有效獲取空間宏分集增益，并利用大量AP帶來的有利傳播，減小多用戶干擾，實現均勻覆蓋并大幅提升用戶體驗。

基于以上優勢，去蜂窩大規模MIMO系統非常適合火車站、機場、體育場館、大型商場、智能工廠等熱點場景，也為下一代移動通信網絡的研究提供了方向。“H.Q.Ngo,A.Ashikhmin,H.Yang,E.G.Larsson?and?T.L.Marzetta,Cell-Free?Massive?MIMO?VersusSmall?Cells,IEEE?Transactions?on?Wireless?Communications,vol.16,no.3,pp.1834-1850,March?2017.”文獻“Qiu?J,Xu?K,Xia?X,et?al.Downlink?Power?Optimization?forCell-Free?Massive?MIMO?over?Spatially?Correlated?Rayleigh?Fading?Channels[J].IEEE?Access,2020,PP(99):1-1.”考慮空間相關瑞利衰弱信道模型，研究了去蜂窩大規模MIMO系統下行鏈路功率優化問題。文獻“Ngo?H?Q,Ashikhmin?A,Yang?H,et?al.Cell-FreeMassive?MIMO?Versus?Small?Cells[J].IEEE?Transactions?on?WirelessCommunications,2017,16(3):1834-1850.”將信道建模為大尺度和小尺度衰落，研究了去蜂窩大規模MIMO系統中用戶吞吐量和對陰影衰落空間相關性的免疫力。

然而以上所有的研究，均未對去蜂窩大規模MIMO系統進行精確的信道建模。相較于集中式大規模MIMO系統，去蜂窩大規模MIMO信道展現出許多新的特性，但有效準確的信道建模是基本信息理論分析和系統傳輸方案設計的基礎。

發明內容

本發明目的是提供一種基于可見區域劃分的時變去蜂窩大規模MIMO信道建模方法，針對去蜂窩大規模MIMO通信系統展現出的新特性，進行有效精確的信道建模，為基本信息理論分析和系統傳輸方案設計奠定基礎。

一種基于可見區域劃分的時變去蜂窩大規模MIMO信道建模方法，包括如下步驟：