[发明专利]基于非均匀散射体分布的信道建模方法及参数匹配方法

摘要

本发明公开了一种基于非均匀散射体分布的统计信道建模方法及基于信道建模的参数匹配方法，属于无线通信技术领域。本发明基于改进的信道模型实现，并引入了散射概率和有效散射体两个物理概念，全面而又准确灵活的描述各种具体环境下的传播特性，准确灵活方便地估计宏小区和微小区等移动通信环境，有效的提高电磁信号波达角度、波达时间以及多普勒效应等信道参数估计的准确性。基于建立的信道模型，本发明还能根据接收端的信道信息，按照信道的状态合理分配天线和功率资源，从而能够在不增加信道带宽的情况下有效地达到信道的最大值，提高信道的资源利用效率。

主权项

一种基于非均匀散射体分布的统计信道建模方法，基于改进的信道模型实现，其特征在于：所述改进的信道模型包括基站和移动台，所有散射体分布在以移动台为圆心的圆形散射区域内，基站和移动台均落在散射体分布的区域内，且所有散射体与移动台和基站在同一平面上，其中有效散射体为入射不被阻挡的散射体，且一个有效散射体只产生一条反射路径；建模方法具体包括如下步骤：步骤一：令移动台为坐标原点建立直角坐标系，基站和移动台到散射体的距离分别为rb和rm，基站与散射体的连线和x轴的夹角为θb，移动台与散射体的连线和x轴的夹角为θs；步骤二：定义距离移动台rs处的散射体成为有效散射体的概率为：其中，L＝λ0τ0，计算圆内总的有效散射体数为φ为MS的到达角度；步骤三：对累积概率密度分布的自变量rs求一阶导数得到等效散射体分布密度函数：R为圆形散射区域半径，r为接收端MS到散射体的距离，бG为散射体高斯分布的参数因子，NG为函数的归一化因子；步骤四：对移动台散射体的分布函数通过雅可比转换式得到波达信号AOA/TOA联合概率密度函数：D为发射端BS与接收端MS之间的距离，τ为传输路径的时延；步骤五：对AOA/TOA联合概率密度函数中的τ积分得到基站端的波达信号AOA边缘概率密度函数：其中，步骤六：首先计算扇形散射区域的加权总面积为γ表示结合角度，ρ表示MS到散射边界的距离；将有效散射区域ΔBEM加权面积除扇形散射区域的加权总面积，再对自变量φ求一阶导数，得到MS的波达信号AOA概率密函数；步骤七：计算有效散射区域的加权面积与整体散射体区域的概率比F1(τ)，对其自变量τ求一阶导数得到移动台的波达信号TOA概率密度函数；步骤八：计算多普勒频移的概率密度函数：φv为接收端MS的移动方向，f为多普勒频率，fm为最大的多普勒频偏；步骤九：MIMO阵列天线的空间衰落相关函数定义为：m为发射端的第m个天线阵元，n为接收端的第n个天线阵元，am(*)：发射端第m个天线阵元的导向矢量，an(*)为接收端第n个天线阵元的导向矢量，是入射信号在竖直平面上的夹角；步骤十：通过下式计算信道容量：其中，INr为Nr维单位矩阵和P/σ2为信道信噪比SNR。