基于可见区域划分的时变去蜂窝大规模MIMO信道建模方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112968743A(43)申请公布日2021.06.15(21)申请号202110212740.1(22)申请日2021.02.25(71)申请人中国人民解放军陆军工程大学地址210000江苏省南京市秦淮区后标营路88号(72)发明人许魁廖程建谢威夏晓晨陈丽花(74)专利代理机构北京力量专利代理事务所(特殊普通合伙)11504代理人毛雨田(51)Int.Cl.H04B17/391(2015.01)H04B7/0413(2017.01)权利要求书5页说明书7页附图3页(54)发明名称基于可见区域划分的时变去蜂窝大规模MIMO信道建模方法(57)摘要一种基于可见区域划分的时变去蜂窝大规模MIMO信道建模方法，涉及无线通信中的信道建模的技术领域。构建三维非平稳信道矩阵；假设散射体在用户周围单环分布，在高楼周围呈椭球分布；建立三维直角坐标系，计算各路径的多普勒平移、时延和初始相位；最后计算归一化功率表达式，构建非平稳信道矩阵；更新时变信道参数；引入生灭过程，计算各传播路径的生灭概率；构建转移概率矩阵，实时产生传播路径数目；设定一定的功率阈值，筛选出不可见的散射体，提取有效的散射路径。能针对去蜂窝大规模MIMO系统表现出的新特性，进行较为精确的信道建模；能有效更新信道时变参数，较好的展现出去蜂窝大规模MIMO信道的非平稳特性。CN112968743ACN112968743A权利要求书1/5页1.一种基于可见区域划分的时变去蜂窝大规模MIMO信道建模方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1、构建三维非平稳信道矩阵；假设散射体在用户周围单环分布，在高楼周围呈椭球分布；建立三维直角坐标系，计算所有AP、用户和散射体的三维地理位置坐标；针对每条视距路径、单散射路径和双散射路径，计算俯仰角和方位角，并用三维坐标表示；计算各路径的多普勒平移、时延和初始相位；最后计算归一化功率表达式，构建非平稳信道矩阵；步骤2：更新时变信道参数；引入生灭过程，计算各传播路径的生灭概率；构建转移概率矩阵，实时产生传播路径数目；根据散射体和用户移动速度，更新散射体和用户的地理位置；步骤3：用户可见区域划分；设定一定的功率阈值，筛选出不可见的散射体，提取有效的散射路径。2.根据权利要求1所述的基于可见区域划分的时变去蜂窝大规模MIMO信道建模方法，其特征在于上述步骤1中的构建三维非平稳信道矩阵具体实施如下：在提出的去蜂窝大规模MIMO通信系统模型中，收发端均采用均匀平面阵列；发射端配置Q根天线，各天线元素之间的距离为δT；接收端配置P根天线，各天线元素之间的距离为δR；分别以发射端和接收端的第一个天线元素为圆心，建立双环模型，记半径分别为Rt和Rr，同时以两个圆心为焦点建立半椭球模型，记长半轴为a，短半轴为b，焦点距离为D；AP固定，以AP为圆心的环上分布着N1个移动散射体，记移动速度向量为接收端速度向量为vR，以接收端为圆心的环上分布着N2个散射体，移动速度向量为假设椭球区域内分布着N3个静止的散射体；AP与用户间的三维非平稳信道矩阵可表示为其中，t指的是时刻，hqp(t)表示从发射端第q根天线元素到接收端第p根天线元素的信道冲激响应，包括视距路径与非视距路径部分；其中非视距分量包括单射散射分量和双射散射分量，具体表达式为其中，表示视距分量，表达式为其中，j表示虚数单位，K表示莱斯因子，表示视距路径的多普勒频移，表示视距路径由于地理位置引起的相位延迟，表示初始相位；2CN112968743A权利要求书2/5页表示单射散射路径分量，表达式为其中，Pi表示每条路径分配的功率，m表示散射路径数目的变量，Ni表示散射路径数量，表示非视距路径的单散射分量在AP端的多普勒频移，表示非视距路径的单散射分量在用户端的多普勒频移，表示非视距路径由于地理位置引起的相位延迟；表示双射散射路径分量，表达式为其中，m1，m2表示散射路径数目的变量，表示非视距路径的双散射分量在AP端的多普勒频移，表示非视距路径的双散射分量在用户端的多普勒频移，表示非视距路径由于地理位置引起的相位延迟；Pi和PD表示归一化功率系数，且满足视距路径的多普勒频移可表示为其中，vR表示接收端速度向量，λ表示载波波长，表示LoS路径发射端到接收端的离去角，具体可表示为其中，表示视距路径的俯仰角，表示视距路径的方位角，第ni,i＝1,2,3簇第m＝1,2,...Ni个散射体与发射端之间的多普勒频移可表示为其中，vnim表示第ni,i＝1,2,3簇第m＝1,2,...Ni个散射体的速度向量，表示NLoS路径发射端到散射体的离去角，具体可表示为3CN112968743A权利要求书3/5页其中，表示非视距路径在AP端的俯仰角，表示非视距路径在AP端的方位角