【技术实现步骤摘要】
一种面向轨道角动量无线通信的几何随机信道建模方法
[0001]本专利技术涉及信道建模
，特别是涉及一种面向轨道角动量无线通信的几何随机信道建模方法。
技术介绍
[0002]第六代移动通信(The sixth generation，6G)在数据流量、连接和覆盖方面均提出新的需求。由于携带OAM的涡旋波展现出更强的信息携带能力，受到越来越多的关注。OAM这一技术的核心思路是从电磁波物理特性角度提供新的可调控变量，增加系统的自由度，为6G提供了提升频谱效率的新思路。但目前OAM信道建模相关的成果很少，而信道建模及特性分析对于通信系统设计和性能评估至关重要，亟待展开进一步研究。
[0003]目前OAM信道建模主要集中在直射场景下。直射场景的链路预算、基于弗里斯公式的信道冲激响应均已有推导(Analysis and Experiments on Reflection and Refraction of Orbital Angular Momentum Waves)。除此以外，近期有文献证明基于OAM的MIMO系统在直射场...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种面向轨道角动量无线通信的几何随机信道建模方法，其特征在于，所述信道建模方法包括如下步骤：步骤S1、确定环境及天线的基本参数；步骤S2、生成三维时变双簇信道环境，具体包括：簇和散射体的角度参数、距离参数以及功率参数；步骤S3、利用天线方向图表征发射端产生携带OAM的涡旋波特殊辐射特性，并引入表征涡旋波的涡旋相位项；步骤S4、建立时变信道冲激响应，其中，该时变信道冲激响应包括直射分量和非直射分量；步骤S5、根据步骤S4中建立的时变信道冲激响应，计算得到空时频相关性函数。2.根据权利要求1所述的一种面向轨道角动量无线通信的几何随机信道建模方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：采用基于几何随机的信道建模方法，首先确定应用场景，再根据确定的应用场景，确定频段、天线参数和仿真时间；然后依据上述参数，确定信道的大尺度衰落参数，该大尺度衰落参数包括路径损耗和阴影衰落。3.根据权利要求2所述的一种面向轨道角动量无线通信的几何随机信道建模方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：步骤S201、采用双簇信道模型，在该模型中，天线端采用均匀线性阵列，且在三维空间中任意摆放；步骤S202、生成簇的位置，对于发射端簇的生成，其簇的距离、水平角和俯仰角服从以下分布：下分布：下分布：公式中，为簇的球面坐标，N(μ，σ)表示均值为μ、方差为σ的高斯分布，ASA、ESA为3GPP标准化文档，中具有空间一致性的大尺度参数中对应的角度扩展值，为发射天线摆放水平角和俯仰角；步骤S203、生成散射体的位置，将簇内散射体分布建模为高斯椭球分布，通过簇水平角扩展σ
AS
、簇俯仰角扩展σ
ES
以及簇时延扩展σ
DS
描述散射体分布情况，散射体在以簇中心为坐标原点的直角坐标系中，则位于(x
′
，y
′
，z
′
)的分布概率为：步骤S204、推导散射体的功率，具体为依据散射体的分布概率来确定散射体在三维空间的位置则第n个簇中第m个散射体，即第m
n
条子径对应的传播时延表示为：
公式中，公式中，为虚拟链路时延，服从指数分布，在宽平稳和平面波条件下，δ
p
为发射端天线间隔，发射端天线间隔，发射端天线间隔，为第m
n
条子径对应的水平(俯仰)离开角，为发射天线摆放水平角和俯仰角，假设发射端天线在xoy平面内运动，则v
T
(t)为发射端天线运动速度，α
T
为运动方向；则簇内子径功率分布表示为：公式中，DS为时延扩展，r
τ
为时延分布比例因子，这两个参数由3GPP标准化文档给出，Z
n
为零均值的高斯随机变量，用于建模每个簇的阴影衰落，ξ
n
(p，q)表示簇功率沿阵列的变化；步骤S205、将簇功率归一化得到：公式中，N
qp
(t)为第p个发射端天线与第q个发射端天线间经过的簇数目，M
n
(t)为簇内散射体数目。4.根据权利要求3所述的一种面向轨道角动量无线通信的几何随机信道建模方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述天线方向图的表达式为：公式中，θ和φ分别为球坐标系下的水平角和俯仰角，F
[θ]
和F
[φ]
分别为水平角和俯仰角下的两个天线方向图分量；在所述步骤S3中，所述涡旋相位项表示为其中，l
p
...
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