[发明专利]一种基于角度域虚拟波束的大规模MIMO信道建模方法

权利要求书

1.一种基于角度域虚拟波束的大规模MIMO信道建模方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取典型频段和场景下的大规模MIMO无线信道测量数据；

使用参数估计算法从测量数据中提取多径参数；

在角度域进行均匀采样，按照划分的角度域虚拟波束进行多径合并，并与经过波束成形处理后的测量数据对比；

分析每个波束内的多径数目和均方根时延/角度扩展，以及不同波束的增益变化，计算波束间相关性；

根据分析得到的先验知识，建立大规模MIMO波束域信道模型；

将信道模型统计特性的理论结果、仿真结果与测量结果进行比较，验证所提出模型的准确性。

2.根据权利要求1所述的一种基于角度域虚拟波束的大规模MIMO信道建模方法，其特征在于，获取典型频段和场景下的大规模MIMO无线信道测量数据的具体步骤包括：

搭建大规模MIMO信道测量系统，设置中心频率及带宽，发送/接收端均匀线阵相邻阵元间距为半波长；记录发送/接收端阵列高度，并根据阵列尺寸计算瑞利距离；

生成基带信号并对信号进行调制、上变频操作，由发送天线发射无线信号；接收端接收天线接收信号，并对接收的信号解调、下变频；

设置多个发送端位置，包括直射和非直射位置，其中非直射表示发送端与接收端之间的直射路径被遮挡，记录发送端位置坐标，以及与接收端的相对距离；

开展信道测量，并通过数据预处理初步验证数据的准确性，预处理包括观察时延功率谱和三维角度功率谱，将其峰值对应的时延、角度和增益与实际测量场景设置进行比较。

3.根据权利要求1所述的一种基于角度域虚拟波束的大规模MIMO信道建模方法，其特征在于，使用参数估计算法从测量数据中提取多径参数的具体步骤包括：

将获取的各位置点的大规模MIMO信道测量数据划分子集，采用空间交替广义期望最大化算法对处理得到的信道冲激响应进行高分辨率多径参数提取，具体步骤为：

在接收端接收到的信号Y(t)是多条路径的叠加，

其中Θ_l＝[β_l,τ_l,φ_R,l]为第l条路径的参数向量，向量元素依次分别表示复幅度、时延、到达角；L为多径总数，s(t)为发送信号，a(φ_R,l)为接收端导向矢量，N_l(t)为复高斯白噪声；

上式中Y(t)为可观测的非完备数据集，Y_l(t)为不可观测的非完备数据集，进行K点抽样后表示为Y(k)和Y_l(k；Θ_l)；通过从接收到的叠加信号Y(k)中减去除第l条路径外的其他所有路径来得到第l条路径的完备数据集，即

其中，带有“^”的参数表示第l条路径的初始值或者上一次迭代过程的估计值；

根据完备数据集，通过搜索最大化似然函数的数值得到多径参数，

其中，M为接收天线数目，并且似然函数为