本发明专利技术实施例提供了一种多天线系统的大尺度衰落模型的构建方法和装置。所述多天线系统的大尺度衰落模型的构建方法，包括：根据多天线系统的传播环境和当前蜂窝系统的覆盖面积，来选取参考位置；根据所述参考位置，获取所述多天线系统的天线阵列中各个阵元相对于所述多天线系统的各个用户天线的离开角；根据参考位置和各个阵元的离开角，生成所述各个阵元的发射功率与所述各个用户天线的接收功率之间的比值；根据所述各个阵元的发射功率与所述各个用户天线的接收功率之间的比值，生成多天线系统的大尺度衰落矩阵；根据多天线系统的信道矩阵和所述大尺度衰落矩阵，生成所述多天线系统的级联衰落信道矩阵。本发明专利技术提供一种更为精确的信道衰落模型。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及无线通信
，具体设及一种多天线系统的大尺度衰落模型的构 建。
技术介绍
在无线资源日趋紧张的情况下，大规模多天线系统采用多副天线，与传统的单天 线系统相比，可W进一步挖掘空间域增益，大幅度提升无线通信系统的传输容量和功率效 率。而且大规模多天线系统能在相应的传播环境中提供分集增益或复用增益，有效地提高 了通信系统的可靠性或有效性。准确地获取无线信道信息是通信系统研究的基础，它为通 信系统的链路级仿真、样机试验和标准制定提供了理论基础和技术支撑。 为了准确地评估大规模多天线系统的性能，构建精确的信道模型是必要的。信道 模型中的大尺度参数反映了无线信号在一定距离范围内平均接收功率的预测，描述的是发 射机和接收机之间长距离上信号场强的变化。在大规模多天线系统中，无论是基站端的不 同天线阵元，还是用户端的天线，各天线收到的信号强度是不同的。运种信号强度的差异， 主要来自于电波传播的路径损耗和阴影效应，并最终形成大尺度衰落信道矩阵，该矩阵统 计特征最终将影响大规模多天线系统的传输容量。 大尺度衰落信道中，主要包括两个方面的衰落:一方面是路径损耗，路径损耗是由 传播距离造成的接收功率的变化，通常在信道建模时可W建成对数模型；另一方面是阴影 衰落，阴影衰落是由于收发端之间存在遮挡物，或者由于周围反射物的变化，造成接收端接 收到的信号在一定范围内随机的波动。[000引在信道模型构建的时候，通常可将上面的两种衰落模型构建为对数正态阴影模 型，如下： PL(T) = IOn Iogio(；T)+AdB巧dB; 其中，n是路损指数，描述了传播损耗随距离的指数变化趋势，该参数和传播环境 直接相关，AdB是截断点，由工作频率、参考距离的选取、天线W及线缆的增益损坏W及光速 等来决定。XdB是正态阴影随机变量。最常用的阴影模型是对数正态阴影模型。 PL(T)=化（;r〇)+10n Iogio(Vro)巧dB;其中，化(ro)可由收发端间距为ro时实际现慢得知。 现有技术中，大规模多天线系统的信道矩阵可由一个MXK维矩阵表示，如下： Gmxk =H邸[001引其中，G包括小尺度衰落和大尺度衰落特性，由小尺度衰落矩阵Hmxk和大尺度衰落 矩阵Dkxk级联组成，M是基站天线阵列数，K是用户总数量。 W往的研究中，大尺度衰落的影响通常被忽略或者简化为常数，例如，通常假设上 述大尺度衰落矩阵D= Ik化XK维的单位矩阵)或大尺度衰落矩阵D对角阵，即只考虑用户与 阵列天线间的功率损耗，而不考虑大尺度衰落在天线阵列上的影响。然而从天线阵列的整 体上看，由于天线的尺寸较大，所有阵元经历的信道将不满足平稳特性，即相离较远的天线 阵元，可能接收到来自于不同反/散射物的入射波，导致其大尺度衰落特性表征并非平稳特 性。例如，频段1.4725G时的128副天线线性阵列长度将达到约13米，此时天线阵列两端的阵 元可能出现在不同特性的传 播区域。因此，从天线阵列最远端到最近端阵元看，阵元经历了 不同的大尺度衰落，而信道统计衰落特征变化也较大。 大多数传播模型是通过分析和实验相结合而产生的。实验方法基于合适的曲线来 拟合一系列测量数据。它的优点在于通过实际的测量考虑了所有的传播因素，包括已知的 和未知的。然而在一定的确定频率和固定的环境下获得的模型，在其他条件下应用是否正 确，只能建立在新的测试数据的基础上。随着测量与研究的进行，出现了一些经典的用于预 测大尺度衰落的模型。该模型中，根据发射功率与接收功率差值得到路径损耗的分贝值，具 体为:路径损耗(地)通常由收发端功率的差值来表示，如下： 化(r) =Pt IdBm-PR I dBm =IOn Iogio(T)+AdBWdB 当参考距离为ro时，路径损耗可表示为： PL(T)=化（;r〇)+10n Iogio(Vro)巧dB。 其中，传输距离为r，路径损耗指数为n，阴影衰落为XdB。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种多天线系统的大尺度衰落模型的构建方法和装置，能 够构建一种更加精确的信道衰落模型。 为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案。 -方面，提供一种多天线系统的大尺度衰落模型的构建方法，包括： 步骤一，根据多天线系统的传播环境和当前蜂窝系统的覆盖面积，选取参考位置； 步骤二，获取所述多天线系统的天线阵列中各个阵元相对于所述多天线系统的各 个用户天线的离开角； 步骤=，根据所述参考位置和所述各个阵元的离开角，生成所述各个阵元的发射 功率与所述各个用户天线的接收功率之间的比值； 步骤四，根据所述各个阵元的发射功率与所述各个用户天线的接收功率之间的比 值，生成所述多天线系统的大尺度衰落矩阵； 步骤五，根据所述多天线系统的信道矩阵和所述大尺度衰落矩阵，生成所述多天 线系统的级联衰落信道矩阵。 当W所述天线阵列中的第一个阵元作为参考位置时，所述步骤=具体为根据W下 公式计算： 其中，rok是参考位置与第k个用户天线的参考距离，rimk为第m个阵元的发射功率与 第k用户天线的接收功率之间的比值;m为阵元的序号;k为用户天线的序号;XdB为阴影衰落 项入为波长;rik是第1个阵元与第k个用户天线之间的距离;Quk为第U个阵元相对于第k个用 户天线的离开角。 所述步骤四具体为：其中，DmxK为多天线系统的大尺度衰落矩阵。所述步骤五具体为：[003引 G = ^ 。山 Mx左）1。 其中，运算符O表示化damard积，G为多天线系统的级联衰落信道矩阵;Hmxk为多天 线系统的小尺度衰落矩阵；心为多天线系统的大尺度衰落矩阵;M是多天线系统的天线 阵列的阵元总数量;K是多天线系统的用户总数量。 另一方面，提供一种多天线系统的大尺度衰落模型的构建装置，包括： 位置获取单元，根据多天线系统的传播环境和当前蜂窝系统的覆盖面积，选取参 考位置； 角度获取单元，确定所述多天线系统的天线阵列中各个阵元相对于所述多天线系 统的各个用户天线的离开角； 第一生成单元，根据所述参考位置和所述各个阵元的离开角，生成所述各个阵元 的发射功率与所述各个用户天线的接收功率之间的比值； 第二生成单元，根据所述各个阵元的发射功率与所述各个用户天线的接收功率之 间的比值，生成所述多天线系统的大尺度衰落矩阵； 第=生成单元，根据所述多天线系统的信道矩阵和所述大尺度衰落矩阵，得到所 述多天线系统的级联衰落信道矩阵。 当W所述天线阵列中的第一个阵元作为参考位置时，所述第一生成单元具体为：所述第二生成单元具体为：[004引其中，为多天线系统的大尺度衰落矩阵。 所述第=生成单元具体为： 保二巧Wrf。（DmX拓）"2 其中，运算符。表示化damard积，G为多天线系统的级联衰落信道矩阵;Hmxk为多天 线系统的小尺度衰落矩阵；心/、,.为多天线系统的大尺度衰落矩阵;M是多天线系统的天线 阵列的阵元总数量;K是多天线系统的用户总数量。 由上述本专利技术的实施例提供的技术方案可W看出，本专利技术实施例中能够提供更加 精确的信道衰落模型。 本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，运些将从下面的描述中变 得明显，或通过本专利技术的实践了解到。【附图说明】 为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多天线系统的大尺度衰落模型的构建方法，其特征在于，包括：步骤一，根据多天线系统的传播环境和当前蜂窝系统的覆盖面积，选取参考位置；步骤二，获取所述多天线系统的天线阵列中各个阵元相对于所述多天线系统的各个用户天线的离开角；步骤三，根据所述参考位置和所述各个阵元的离开角，生成所述各个阵元的发射功率与所述各个用户天线的接收功率之间的比值；步骤四，根据所述各个阵元的发射功率与所述各个用户天线的接收功率之间的比值，生成所述多天线系统的大尺度衰落矩阵；步骤五，根据所述多天线系统的信道矩阵和所述大尺度衰落矩阵，生成所述多天线系统的级联衰落信道矩阵。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘留，李文娟，陶成，卢艳萍，肖晶成，刘鹏宇，张令文，艾渤，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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