[发明专利]一种模拟多天线室外空间耦合衰落传播特性的方法

说明书

本发明公开了一种模拟多天线室外空间耦合衰落传播特性的方法，基于3GPP TR25.996协议建立的一种系统级传统空间信道模型3GPP‑SCM，通过引入天线阵元间的电磁耦合效应，设计了一种适用于室外耦合多天线MIMO系统传播特性的新型MC‑SCM（Mutual Coupling SCM）方法，完善现有室外3GPP‑SCM信道建模架构，使之能够模拟和评估新一代紧凑型多天线MIMO传输系统的电波传输特性和系统性能。本发明能够最大程度上逼近考虑了天线阵元间电磁耦合效应的室外紧凑型多天线系统的电波传播特性，可为紧凑型MIMO系统的软硬件设计、整体系统性能仿真与评估提供服务与参考。

技术领域

本发明涉及复杂室外多天线无线通信技术领域，特别是一种模拟多天线室外空间耦合衰落传播特性的方法。

背景技术

随着移动通信业务的蓬勃发展，如何让有限的频谱资源更好地为人类服务逐渐成为横亘在移动设备商和运营商面前的一项迫在眉睫的问题。针对这一问题，一方面需要研发和启用新的微波频段(比如毫米波频段)，另一方面则需要研究其他新技术以提高频谱利用率。多天线MIMO(Multiple Input Multiple Output)传输技术就是这样一种新技术，由于MIMO系统在发射端和接收端都配备有多根天线，能够充分利用无线信道的多径传播特性，建立空间并行传输通道来提高系统的频谱利用率，使得同样的系统能够服务于更多的用户，还可以有效对抗和抑制信道衰落。不过，MIMO传输系统实际性能的好坏受到电波传播环境的极大制约，也会受到电波传播过程中不同路径之间的相关性、时延扩展和角度扩展等因素的影响，这就需要对MIMO系统的信道模型进行深入的研究和探索。目前国内外普遍采用射线跟踪法对MIMO系统传输信道进行建模；这种方法的基本思想是对传播过程中的散射体进行随机建模，并据此模拟信号的复杂传播。本发明所涉及的3GPP-SCM(SpatialChannel Model)信道模型就是一种典型的基于射线法的室外系统级空间衰落信道模型，该模型涵盖了三种不同的室外场景：城市宏蜂窝、城市微蜂窝以及郊区宏蜂窝。近年来由于大规模MIMO多天线传输技术在新一代无线通信产业中的标准化及广泛应用，使得不论基站发射端还是小尺寸接收机端都存在于非常有限的空间尺寸上需配置众多数量天线的问题，这将无可避免地会于天线阵元间产生强烈的所谓“电磁耦合”效应。已有的理论研究结果显示，阵元电磁耦合效应将对MIMO系统的性能，比如信道容量、小区平均误码率、中断概率等产生极大影响，故而在无线传输信道的模拟过程中必须充分考虑这一新的影响因素。不过，目前已有的、作为通信业界新一代移动通信信道标准的3GPP-SCM信道模型却没能考虑到这一不利因素，故而其模型无法正确模拟天线阵元间存在电磁耦合效应时的信道各参量，有必要对其进行改善。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种模拟多天线室外空间耦合衰落传播特性的方法，本发明能够更加准确地描述现代诸如紧凑型多天线MIMO系统中的信道特性，补充、完善现有3GPP-SCM空间衰落信道的应用场景。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

根据本发明提出的一种模拟多天线室外空间耦合衰落传播特性的方法，宏小区和微小区情形下MC-SCM信道模型实时信道参数生成的步骤如下：

确定基站BS和移动台MS的距离和方向参数；

确定时延扩展σ_DS、角度扩展σ_AS、阴影衰落σ_SF，每簇的时延分量，每簇的平均功率P_n，每簇的平均离开角δ_n,AOD，BS端每簇内子径的功率、相位、离开角的偏移值Δ_n,m,AOD，每簇的平均到达角δ_n,AOA；MS端每簇内子径到达角的偏移值Δ_n,m,AOA；BS和MS端簇内子径的天线增益；

当选择的环境为城市宏小区或郊区宏小区；则执行步骤①，当选择的环境为微小区，则执行步骤②；