[发明专利]高空平台MIMO三维几何随机模型建立方法及通信方法

说明书

本发明提供了一种高空平台MIMO三维几何随机模型建立方法，初始化TMS周围等向散射和非等向散射的散射体数目；确定HAP天线单元到TMS天线单元之间的时变距离参数；确定HAP天线单元和TMS天线单元到散射体之间的时变距离参数；确定散射体到TMS天线单元的时变方位角参数和时变仰角参数；通过上述步骤中得到时变距离参数、时变方位角参数和时变仰角参数，求解三维几何随机模型的空时相关性函数，通过相关性分析来确定用户端天线间距、发端天线间距和环境因子对HAP‑MIMO信道的影响。同时提供了一种通信方法。本发明考虑了等向散射和非等向散射的散射体，更加符合实际的场景，因此可以更好的描述实际的信道的衰减情况。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体地，涉及一种基于等向散射和非等向散射的高空平台多输入多输出技术三维几何随机模型(HAP-MIMO 3-D GBSM)建立方法及通信方法。

背景技术

近年来，随着无线通信技术的飞速发展，无线通信大业务量、高速率和高频谱效率的要求日益迫切，频谱资源已变得日益紧缺。在下一代无线通信技术中，高空平台被考虑为可以一种新的替代技术，已引起世界范围内的关注。在不增加发射功率和发送带宽的情况下，多输入多输出技术(Multiple-input Multiple-output，MIMO)可以明显的增加无线通信系统的性能。然而，MIMO技术子信道之间的相关性又可以很明显的降低系统的性能。作为一种新兴的技术，面临的挑战是研究MIMO技术在高空平台(High Altitude Platform，HAP)通信系统中的应用。在实际的场景中，天线之间的相关性影响着和速率和发送方案的设计。准确的信道建模可以为今后的系统性能分析以及预编码算法设计提供依据。

现有的技术中公开了：

E.T.Michailidis and A.G.Kanatas的文献“Three-dimensional HAP-MIMOchannels：modeling and analysis of space-time correlation(三维HAP-MIMO信道：建模和空时相关性函数分析)，”IEEE Trans.Veh.Technol.，vol.59，no.5，pp.2232-2242.Jun.2010，研究了三维的HAP-MIMO信道，用圆柱体的体积来模拟接收端周围的散射环境。然而，它仅仅适合于描述等向散射的散射环境，忽略了非等向散射的散射环境。

X.Cheng，Q.Yao，M.Wen，C.-X.Wang，L.-Y.Song，and B.-L.Jiao的文献“Widebandchannel modeling and intercarrier interference cancellation for vehicle tovehicle communication systems(V2V通信系统的宽带信道建模和载波间干扰消除技术)，”IEEE J.Sel.Areas Commun.，vol.31，no.9，pp.434-448，Sep.2013，提出了一种基于V2V通信系统的2-D GBSM，仅考虑了2-D非等向散射的散射环境。

L.Zeng，X.Cheng，C.-X.Wang，and X.Yin的文献“A 3D geometry-basedstochastic channel model for UAV-MIMO channels(一种UAV-MIMO信道的三维几何随机信道模型)，”in Proc.IEEE Wireless Commun.Netw.Conf.(WCNC)，pp.1-5，2017，仅考虑了无人机通信系统的一种基于非等向散射的三维几何随机模型，并假定散射体非均匀的分布在圆柱体的表面。