一种三维双移动MIMO传播信道的建模及仿真方法技术
【技术实现步骤摘要】
：本专利技术涉及无线信道的建模及仿真方法，属于无线通信领域，具体是一种综合考虑收发端双移动、方位角/俯仰角联合分布、多普勒频移、天线阵列等因素的三维双移动MIMO传播信道的建模及仿真方法。
技术介绍
：多输入多输出技术(Multiple Input Multiple Output，MIMO)是当前无线移动通信领域的关键技术，它能够充分利用空间位置的多天线，不增加带宽或发送功率的前提下，有效对抗无线信道衰落，从而大幅度提高系统的频谱利用率和容量，实现高速数据传输。建立准确而有效的MIMO信道模型是实现MIMO移动通信系统及确立传输策略的理论基础，而现有成熟的信道模型及仿真方法大多局限于二维入射形式。在实际传播环境中，由于不同高度的散射体随机分布和收发端天线自身的高度，导致电磁波经过反射、绕射和折射等方式后从不同三维方向入射到接收天线，即除了水平维的方位角外，还有垂直维的俯仰角。同时，越来越多的通信系统中的收发双方均存在移动情况，因此，研究三维双移动MIMO传播信道的模型具有重要理论意义。另一方面，为了评估MIMO通信系统在实际MIMO通信环境下的性能，也需要实时产生MIMO信道，故该信道的仿真实现具有重要工程应用价值。
技术实现思路
：为了准确分析及研究三维双移动MIMO传播信道的模型及特性，本专利技术提出一种综合考虑收发端双移动、方位角/俯仰角联合分布、多普勒频移、天线阵列等因素的三维双移动MIMO传播信道的建模及仿真方法。本专利技术采用如下技术方案：一种三维双移动MIMO传播信道的建模及仿真方法，包括如下步骤：第一步：考虑发射和接收信号三维传播的情况，建立...
【技术保护点】
一种三维双移动MIMO传播信道的建模及仿真方法，其特征在于：包括如下步骤第一步：考虑发射和接收信号三维传播的情况，建立双移动MIMO信道模型为如下形式其中，ar(αr,βr)、at(αt,βt)分别为收、发端天线阵列的导引矢量；αr/αt为收/发端方位角，βr/βt为收/发端俯仰角；p(αt,βt)为发射信号离开角的联合概率密度函数，p(αr,βr)为接收信号到达角的联合概率密度函数；为支路附加相移，服从[0,2π]的均匀分布；fr、ft分别表示收发端移动导致的多普勒频移分量；j为虚部单位；第二步：为了快速实现三维双移动MIMO传播信道的仿真，将第一步中的理论模型改写为如下仿真模型形式其中，为发射端天线阵列的导引矢量，为接收端天线阵列的导引矢量；为收/发端方位角，为收/发端俯仰角；为收发端各支路的多普勒频移；N2、N1为接收端、发射端的散射支路数目；为支路附加相移，服从[0,2π]的均匀分布；j为虚部单位；第三步：根据用户预先指定或实测的方位角/俯仰角联合分布，动态计算并产生N2、N1组到达角和离开角的方位角/俯仰角值；第四步：利用离开角/到达角取值以及收/发端移动速度矢量计算N1N2...
【技术特征摘要】
1.一种三维双移动MIMO传播信道的建模及仿真方法，其特征在于：包括如下步骤第一步：考虑发射和接收信号三维传播的情况，建立双移动MIMO信道模型为如下形式其中，ar(αr,βr)、at(αt,βt)分别为收、发端天线阵列的导引矢量；αr/αt为收/发端方位角，βr/βt为收/发端俯仰角；p(αt,βt)为发射信号离开角的联合概率密度函数，p(αr,βr)为接收信号到达角的联合概率密度函数；为支路附加相移，服从[0,2π]的均匀分布；fr、ft分别表示收发端移动导致的多普勒频移分量；j为虚部单位；第二步：为了快速实现三维双移动MIMO传播信道的仿真，将第一步中的理论模型改写为如下仿真模型形式其中，为发射端天线阵列的导引矢量，为接收端天线阵列的导引矢量；为收/发端方位角，为收/发端俯仰角；为收发端各支路的多普勒频移；N2、N1为接收端、发射端的散射支路数目；为支路附加相移，服从[0,2π]的均匀分布；j为虚部单位；第三步：根据用户预先指定或实测的方位角/俯仰角联合分布，动态计算并产生N2、N1组到达角和离开角的方位角/俯仰角值；第四步：利用离开角/到达角取值以及收/发端移动速度矢量计算N1N2支路的多普勒频移；第五步：利用收/发端天线阵列的三维布局策略，获得收/发端天线阵列的导引矢量进而获得第六步：将上述步骤中计算获得的多普勒频移天线阵列导引矢量代入三维双移动MIMO传播信道的仿真模型中，最后实时输出MIMO信道衰落。2.如权利要求1所述的三维双移动MIMO传播信道的建模及仿真方法，其特征在于：第三步中具体包括如下方法：1)假设到达角或离开角的归一化二维联合分布函数为其中离开角情况令n＝n1，到达角情况令n＝n2，利用等体积法将该函数曲线围成的体积等分为N份，其中离开角情况令N＝N1-1，到达角情况令N＝N2-1，即 ∫ α t / r 0 - π α t / r n ∫ β t / r 0 - π / 2 β t / r n p ( α t / r n , β t / r n ) dα t / r n dβ t / r n = ( n - 1 ) / N , ( n = 1 , 2 , 3 , ... , N + 1 ) - - - ( 3 ) ]]>同时，令对的空间采样步长相等，即 ∫ α t / r 0 - π α t / r n ∫ - π / 2 π / 2 p ( α t / r n , β t / r n ) dβ t / r n dα t / r n = ∫ β t / r 0 - π / 2 β t / r n ∫ - π π p ( α t / r n , β t / r n ) dα t / r n dβ t / r n , ( n = 1 , 2 , 3 , ... , N + 1 ) - - - ( 4 ) ; ]]>2)以为中心点，在左半区间取N/4个αt/r值，并在右半区间对称取N/4个αt/r值；以为中心点，在左半区间取N/4个βt/r值，并在右半区间对称取N/4个βt/r值；3)结合步骤1)和2)可获得(N+1)组方位角和俯仰角3.如权利要求2所述的三维双移动MIMO传播信道的建模及仿真方法，其特征在于：第四步中具体包括如下方法：令为收发支路的多普勒频移，vt、vr、分别为发射端以及接收端的速度大小、方向，fc为通信载频，分别为到达角、离开角，各支路的多普勒频移包含发射端频移和接收端频移两部分因素，且可利用下式进行计算 ...
【专利技术属性】
技术研发人员：薛翠薇，朱秋明，闭宇铭，陈小敏，王成华，杨颖，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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