实现毫米波信道空间一致性的仿真方法技术

本发明专利技术提供了一种实现毫米波信道空间一致性的仿真方法。在该方法中，为了实现终端移动时毫米波信道参数的连续变化，将移动轨迹进行分段处理。通过刻画具有相关性的阴影衰落和LOS/NLOS条件网格图以及基于M步3‑状态马尔可夫链确定剩余段的多径簇数目，从而保证段间信道参数的连续性。对于段内小尺度参数，基于几何的方法实现多径分量的角度、时延、功率和相位的连续更新。本发明专利技术可以针对毫米波信道进行大尺度信道参数的相关性建模以及小尺度参数的平滑演进，进而实现毫米波信道空间一致性的仿真，为描述毫米波信道奠定了基础，同时为5G毫米波信道模型的仿真提供了重要的依据。

【技术实现步骤摘要】
实现毫米波信道空间一致性的仿真方法
本专利技术涉及毫米波
，尤其涉及一种实现毫米波信道空间一致性的仿真方法。
技术介绍
如今，随着5G的快速发展以及载频的不断提高，传统的信道模型已经不能仿真毫米波信道，需要根据毫米波信道特性实现毫米波信道的仿真，毫米波信道模型的研究对于5G无线通信的发展至关重要。在毫米波频段，当终端移动时多普勒频移较之低频段将变得更为严重，从而导致信道相干时间减少，信道中多径分量的路径损耗、时延、角度和功率等参数随移动距离变化很快，大尺度参数与小尺度参数都需要进行不断地更新。然而，现有的大多数信道模型只能在特定的位置生成信道参数，距离相近的两个终端产生的信道参数不存在空间相关性。因此，不能根据终端的移动来生成具有空间相关的信道参数。针对毫米波信道，开展毫米波空间一致性信道建模方法的研究尤为重要。空间一致性描述的是当发射端或接收端移动时，信道的大尺度与小尺度参数随距离进行连续更新的特性。空间一致性可以保证距离相近的两个终端产生的大尺度参数与小尺度参数具有相关性。因此，如何建立大尺度参数之间的相关性与小尺度参数的平滑本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实现毫米波信道空间一致性的仿真方法，其特征在于，包括：/n设置接收机和信道的基本参数，将接收机的移动轨迹进行分段，确定段间信道参数的相关性，该相关性包括阴影衰落和LOS/NLOS条件；/n基于接收机和信道的基本参数生成第一个段的初始信道参数，并且利用3状态马尔可夫链实现多径簇数增加-减少概率矩阵，利用所述多径簇数增加-减少概率矩阵实现不同段之间的多径簇数目的更新；/n根据所述段间信道参数的相关性和各个段的多径簇数目，确定第一个段之后的各个段的初始信道参数；/n利用几何的方式对各个段内部的信道小尺度参数进行空间一致性更新。/n

【技术特征摘要】
1.一种实现毫米波信道空间一致性的仿真方法，其特征在于，包括：
设置接收机和信道的基本参数，将接收机的移动轨迹进行分段，确定段间信道参数的相关性，该相关性包括阴影衰落和LOS/NLOS条件；
基于接收机和信道的基本参数生成第一个段的初始信道参数，并且利用3状态马尔可夫链实现多径簇数增加-减少概率矩阵，利用所述多径簇数增加-减少概率矩阵实现不同段之间的多径簇数目的更新；
根据所述段间信道参数的相关性和各个段的多径簇数目，确定第一个段之后的各个段的初始信道参数；
利用几何的方式对各个段内部的信道小尺度参数进行空间一致性更新。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的接收机和信道的基本参数包括：发射机位置、发射机与接收机之间的初始距离、接收机移动距离、接收机移动速度、接收机移动方向、发射天线高度、接收天线高度、中心频率、发射机发射功率、环境和初始场景。


3.根据权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，所述的将接收机的移动轨迹进行分段，确定段间信道参数的相关性，包括：
将接收机的移动轨迹分成多个段，每个段的长度相等，每间隔设定距离更新一次信道参数，在每个段分别进行大尺度信道参数和小尺度信道参数的更新；
针对阴影衰落，生成具有相关性的独立分布的阴影衰落网格图，所述独立分布为零均值、σdB标准差的对数正态分布，用二维指数滤波器对所述阴影衰落网格图进行卷积运算，产生阴影衰落的空间相关性，所述二维指数滤波器为：



其中，p与q为相对于滤波器中心的坐标，dco为相关距离；
阴影衰落的相关性被建模为：
Mc(i,j)＝h(p,q)*M(i,j)(3)
其中，Mc(i,j)为具有相关性的阴影衰落的坐标值，M(i,j)为独立的阴影衰落值；
针对视距传输LOS/非视距传输NLOS条件，生成空间相关的均匀随机变量，根据高斯分布到均匀分布的转换来生成空间相关的均匀随机变量：



其中，和分别是空间相关的均匀变量和高斯随机变量，erf(·)是误差函数；
通过将相关值与该地点的LOS概率进行比较，确定移动接收机在不同段中的LOS条件或NLOS条件：



其中，PrLOS(d)是LOS概率值，condition是接收机在不同段中的LOS/NLOS条件。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的基于接收机和信道的基本参数生成第一个段的初始信道参数，包括阴影衰落、LOS/NLOS条件、多径簇数、簇内多径分量数以及每条多径分量的时延、功率，角度和相位信息，并且利用3状态马尔可夫链实现多径簇数增加-减少概率矩阵，包括：
根据所述具有相关性的阴影衰落网格图和LOS/NLOS条件网格图确定第一个段的大尺度参数，包括阴影衰落和LOS/NLOS条件,在区间[1,10]随机选取一个数作为多径簇数，每个簇中多径分量的数不同，以多径分量的功率服从指数分布，时延服从指数分布，角度服从高斯分布或Laplace分布，相位服从均匀分布为依据，生成每条多径分量的时延、功率，角度和相位信息；
当终端从前一个段移动到后一个段时多径簇数目将发生变化，通过3-状态马尔可夫链刻画不同段中多径簇数目的变化情况，其中每个状态定义如下：
·S0—多径簇数目加1；
·S1—多径簇数目减1...

【专利技术属性】
技术研发人员：何睿斯，元媛，艾渤，钟章队，陈瑞凤，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11