[发明专利]一种融合智能天线的MIMO无线信道建模方法

说明书

本发明公开了融合智能天线的MIMO无线信道建模方法，属于无线通信技术领域。本发明首先构建发送端天线相关矩阵、接收端波束相关矩阵，将两者的Kronecker积作为整体相关矩阵；将整体相关矩阵的Cholesky分解得到的矩阵作为空间相关成形矩阵；接着生成空间独立MIMO的信道衰落系数，根据信道的功率延时分布，为不同时延路径分配功率，再由MIMO信道的时频衰落特性和空间相关成形矩阵计算所有时延路径的信道系数矩阵，最后按照频率选择性信道的抽头延迟线结构，由所有时延路径的信道系数矩阵和路径延时建立融合智能天线的MIMO无线信道矩阵。本发明的实施，能够很好的逼近实际的MIMO－智能天线融合系统的传播信道。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种融合智能天线的MIMO无线信道建模方法。

背景技术

MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)技术作为新一代移动通信中的关键技术，它在提高无线通信系统容量与可靠性方面显示出了巨大的优势。借助于充分散射的传播环境，MIMO系统能建立起并行传输子信道，在不增加系统带宽与发射功率的前提下，成倍地提高通信系统容量与可靠性。

MIMO系统的性能，在很大的程度上受无线传播环境的影响，因此，了解和掌握各种传输环境中MIMO信道的特性，对实现MIMO系统潜在的巨大信道容量、选择合适的系统结构和设计优良的信号处理算法至关重要。

MIMO无线信道模型研究作为MIMO技术中的一项基础性研究，对MIMO技术的发展起着决定性的作用。首先，MIMO信道模型的研究为人们优化多天线排布指明了方向。其次，MIMO空时码方案都是在特定的信道模型下设计的，其性能需要在合理信道模型下加以验证与优化。另外，MIMO信道具有自身的特性，对这些特性的研究有助于人们研究性能更佳、更为简便的信道估计算法，也有助于设计合理的信道反馈方案。由于MIMO信道模型的重要性，对它的研究一直是MIMO无线传输技术中的研究热点之一。

MIMO信道是一个矩阵信道，无论采用何种建模方法，首先应该能准确地反映实际MIMO无线衰落信道的时域和频域的衰落统计特征(信道衰落系数)；其次，还应该能够比较准确地描述引入了多元天线阵列后的信道空域衰落统计特征，特别是信道的空间相关特性。

目前用于MIMO信道建模的方法主要有两大类：一类是确定性衰落信道建模方法，这类方法基于对特定传播环境的准确描述，具体又可分为基于冲激响应测量数据的方法和基于射线跟踪的建模方法。另一类建模方法是基于统计特征的建模方法，与确定性建模方法相比，这类建模方法试图利用统计平均的方法重新产生观察到的MIMO信道的衰落现象，具体包括基于几何分布统计建模、参数化建模和基于衰落相关特性建模等方法。

现有的众多MIMO信道建模方法考虑的都是基于阵元通道的普通MIMO结构。然而，随着应用的需要，MIMO的结构正不断地发生变化。一种热门趋势是通过在MIMO中引入智能天线技术(Smart Antenna,SA)，利用智能天线在空间分辨力上的优势，降低MIMO子信道的空间相关性并抑制空间干扰，从而进一步提高了通信的可靠性和有效性。在这种融合了智能天线的MIMO中，除了天线间的相关性，在各智能天线的波束之间也存在一定的相关性，因而其信道的空间特性将不同于普通MIMO。显然，对于这种特殊的MIMO结构，现有的针对普通MIMO的信道模型将不再适用。

发明内容

本发明针对在接收端融合智能天线的MIMO通信结构(简称MIMO－SA)，提出了一种相应的信道建模方法。本发明方法在模拟信道时，充分考虑了发送端阵元间的相关性和接收端波束间的相关性两种影响子信道空间独立性的因素，能够很好的逼近实际的MIMO－智能天线融合系统的传播信道。

为实现上述目的，本发明是采用如下技术方案予以实现的。

一种融合智能天线的MIMO无线信道建模方法，包括以下步骤：