[发明专利]一种非平稳移动通信信道建模及参数平滑演进方法

摘要

本发明公开了一种非平稳移动通信信道建模及参数平滑演进方法，包括如下步骤：1.针对三维非平稳MIMO移动通信场景，建立第p根接收天线和第q根发射天线之间的信道模型；2.综合考虑移动端和散射体的移动因素，实时计算时变的非视距路径数目；3.实时计算移动端和散射体An,Zn的位置矢量；4.实时计算视距路径和非视距路径的时延参数；5.实时计算视距路径和非视距路径的功率参数并对非视距路径功率参数进行平滑优化；6.实时计算视距路径和非视距路径的二维离开角和到达角。本发明非平稳移动通信信道建模及参数平滑演进方法支持时变的信道模型参数，并能够保证输出信道衰落相位的准确性，同时保证输出信道衰落功率的连续性。

主权项

1.一种非平稳移动通信信道建模及参数平滑演进方法，其特征在于：具体步骤如下：第一步：针对三维非平稳MIMO移动通信场景，将第p根接收天线和第q根发射天线之间的信道建模为其中，和P_qp,n(t)分别表示视距路径和第n条非视距路径的功率，和τ_qp,n(t)分别表示视距路径和第n条非视距路径的时延，N(t)表示非视距路径有效数目，h_qp,n(t)的具体建模方法如下：1)本发明将视距路径信道衰落系数建模为其中，分别表示基站和移动端的位置矢量，Φ^LOS表示视距路径随机相位，表示移动端的速度矢量，表示模值，α_MS和β_MS分别表示移动速度的方位角和俯仰角，表示视距路径分别相对基站和移动端的单位方向矢量，其中，φ_LOS(t),γ_LOS(t)分别表示视距路径离开角的方位角和俯仰角，ψ_LOS(t)分别表示视距路径到达角的方位角和俯仰角；2)本发明将非视距路径信道衰落系数建模为其中，M表示非视距路径的散射支路数，k＝2πf₀/c表示波数，f₀为载波频率，表示散射体Z_n相对移动端的速度矢量，Φ_n,m分别表示非视距路径的随机相位，表示第n条非视距路径第m条散射支路分别相对基站和移动端的单位方向矢量，其中，φ_n,m(t),γ_n,m(t)分别表示第n条非视距路径第m条散射支路离开角的方位角和俯仰角，ψ_n,m(t)分别表示第n条非视距路径第m条散射支路到达角的方位角和俯仰角；第二步：综合考虑移动端和散射体的移动因素，实时计算时变的非视距路径数目的具体方法如下：1)随机产生初始时刻t＝t0的非视距路径有效数目N(t)＝λG/λR，其中，λG和λR分别表示各路径的新生概率系数和消亡概率系数；2)判断t+△t时刻是否有旧的路径消失，判断方法如下步骤一：记t+△t时刻存活的非视距路径数为s(t+△t)＝0，令循环变量i＝1；步骤二：产生一个随机均匀分布变量Xi(t+△t)～U(0,1)；步骤三：若Xi(t+△t)其中，D_c表示相干距离，表示基站端散射体的速度矢量，和表示其大小和方向，表示移动端散射体的速度矢量，和表示其大小和方向，P_F表示散射体移动的平均概率；步骤四：若i＝N(t)，则循环结束；若iPr(△t)，则n(t+△t)＝n(t+△t)+1；步骤四：若j＝N(t)，则循环结束；若j其中，D_LOS(t₀)，表示视距路径、基站到散射体A_n、散射体Z_n到移动端距离的初始预设值；2)计算t+△t时刻移动端和散射体An,Zn的位置矢量，迭代计算方法如下3)令t＝t+△t且返回步骤2)，计算下一时刻移动端和散射体An,Zn的位置矢量，直到仿真结束；第四步：实时计算视距路径和非视距路径的时延参数，采用方法如下：1)计算视距路径的时延方法如下其中，表示基站端与移动端的距离，c表示光速；2)计算任意第n条非视距路径的时延方法如下其中，表示移动端与散射体Z_n之间的距离，表示基站与散射体A_n之间的距离，表示散射体A_n到散射体Z_n之间的虚拟链路的时延，产生方法如下其中，表示虚拟链路时延初始值，Z～U(D_LOS(t),τ_max)，τ_max表示最大时延，D_s表示虚拟链路相干时间；第五步：实时计算视距路径和非视距路径的功率参数并对非视距路径功率参数进行平滑优化，采用方法如下1)计算视距路径功率的方法如下其中，Q0～N(0,3)，rτ表示时延分布因子，στ表示时延扩展；2)计算非视距路径功率并进行平滑优化的方法如下Pqp,n(t)＝P′qp,n(t)*W(t)                          (13)其中，P′qp,n(t)表示平滑前的非视距路径功率，计算方法如下W(t)表示平滑优化窗，本发明采用如下方法产生平滑窗系数，其中，fs表示采样率，αw表示优化系数；第六步：实时计算视距路径和非视距路径的二维离开角和到达角，采用方法如下1)计算基站端和移动端视距路径的二维角度参数，方法如下ψLOS(t)＝‑γLOS(t)                           (19)其中，分别表示该矢量的横、纵和竖坐标值；2)计算基站端和移动端非视距路径的二维角度参数，方法如下