基于多天線mimo 3d空心橢球的統計信道建模方法
【專利摘要】本發明公開了一種合理的綜合改進的3D空心橢球的統計信道建模方法，包括建立空心橢球統計信道模型，計算3D空心橢球移動臺端方位角和俯仰角的AOA概率密度函數，計算基站端方位角和俯仰角的AOA概率密度函數，計算多普勒頻移DS的概率密度函數的步驟，建立了多天線MIMO3D空間域信道模型，能更加準確靈活方便地估計宏小區和微小區等移動通信環境，有效的提高電磁信號波達角度（AOA：angleofarrival）、波達時間（TOA:timeofarrival）以及多普勒頻移(DS:DopplerShift)等信道參數估計的準確性，拓展了空間統計信道模型的研究和應用。
【專利說明】基于多天線ΜΙΜΟ 3D空心橢球的統計信道建模方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于無線通信【技術領域】，尤其是涉及一種基于多天線MM03D空心橢球的統計信道建模方法。
【背景技術】
[0002]近年來,在無線通信中對MIMO (multiple-1nput multiple-output)系統的研究越來越多，建立能夠準確描述信道多徑效應的無線信道模型，對于研究無線移動通信系統有著重要的作用。
[0003]鑒于3D空間域信道模型描述波達信號的精確性，有一些研究員提出了 3D空間模型，這些信道模型更加符合實際移動通信環境。K.B.Baltzis提出了一種3D信道模型，基站BS的位置在離地面有一定的高度，而散射體分布空間則是一個2-D平面空間的圓形區域，這種模型更精確地符合宏小區(Macrocell)環境的時空特征。S.J.Nawaz提出一種在基站BS有指向性天線的3D空間信道模型，引入了主瓣寬度為2 α的指向性天線。但是在某些特定的市區蜂窩小區移動通信環境下，比如在某個足球體育場上或者在某個大型購物商場里，而發射信號臺在某幢高樓上，這使得移動臺周圍散射體可能很少，甚至于為零。目前尚缺乏針對微小區的較為精確的信道模型。
[0004]此外，在移動通信系統性能中，信道容量能夠全面的顯示MMO系統的性能特點。在研究MMO信道容量之前，首先需要研究的是MMO陣列天線的各陣元間的空間衰落相關性(SFC: spatial fading correlation)。而陣元間相關性主要取決于入射信號的角度擴展，但是現有信道模型中入射信號的到達角度(AOA:angle of arrival)分布都是均勻分布、高斯分布以及拉普拉斯分布，缺乏真實的空間統計信道仿真。
【發明內容】
[0005]為解決上述問題，本發明公開了一種合理的綜合改進的3D空心橢球的統計信道建模方法，建立多天線MM03D空間域信道模型，并推導出實際的方位角(AA，azimuth ofarrival)和俯仰角(EA, elevation of arrival)的 AOA 概率密度函數。
[0006]為了達到上述目的，本發明提供如下技術方案:
[0007]一種基于多天線MIM03D空心橢球的統計信道建模方法，包括如下步驟:
[0008]步驟一:建立多天線MM03D空心橢球統計信道的模型，包括基站和移動臺，以移動臺MS為原點，建立三維坐標系和空心橢球模型，所述橢圓球體內分布有散射體，以移動臺MS為中心的橢圓球體內部空心空間內不存在散射體，模型中rb為基站到某個散射體的距離，為基站到某個散射體的方位角，Pb為基站到某個散射體的俯仰角，rm為移動臺到某個散射體的距離，Φπ為移動臺到某個散射體的方位角，Pm為移動臺到某個散射體的俯仰角，Dkjs為基站和移動臺之間的直達距離，D為基站和移動臺之間的水平距離，H為基站離地面的垂直高度，B1為散射體3D橢圓球體空間的長軸，a2為散射體3D橢圓球體空間的短軸，PbS rb在水平面內的投影，bi為散射體3D橢圓球體內部空心空間的長軸，b2為散射體3D橢圓球體內部空心空間的短軸；
[0009]步驟二:計算到達角度AOA的概率密度函數:
[0010]步驟二 -1:計算3D空心橢球移動臺端方位角和俯仰角的AOA概率密度函數
[0011](I)定義散射體分布函數:
【權利要求】
1.一種基于多天線MM03D空心橢球的統計信道建模方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟一:建立多天線MM03D空心橢球統計信道的模型，包括基站和移動臺，以移動臺MS為原點，建立三維坐標系和空心橢球模型，所述橢圓球體內分布有散射體，以移動臺MS為中心的橢圓球體內部空心空間內不存在散射體，模型中rb為基站到某個散射體的距離，Φ13為基站到某個散射體的方位角，Pb為基站到某個散射體的俯仰角，^為移動臺到某個散射體的距離，為移動臺到某個散射體的方位角，為移動臺到某個散射體的俯仰角，Dkjs為基站和移動臺之間的直達距離，D為基站和移動臺之間的水平距離，H為基站離地面的垂直高度，S1為散射體3D橢圓球體空間的長軸，a2為散射體3D橢圓球體空間的短軸，P b為rb在水平面內的投影，bi為散射體3D橢圓球體內部空心空間的長軸，b2為散射體3D橢圓球體內部空心空間的短軸； 步驟二:計算到達角度AOA的概率密度函數: 步驟二 -1:計算3D空心橢球移動臺端方位角和俯仰角的AOA概率密度函數 (O定義散射體分布函數:
2.根據權利要求1所述的基于多天線MM03D空心橢球的統計信道建模方法，其特征在于:所述的散射體均勻分布在空心橢球體區域內。
【文檔編號】H04B7/04GK103763715SQ201410025877
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月20日 優先權日:2014年1月20日
【發明者】周杰, 曹志鋼 申請人:南京信息工程大學