【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于一种全息mimo无线信道建模的，尤其涉及一种全息mimo波束域无线信道建模方法。
技术介绍
1、第六代(sixth generation，6g)移动通信系统提出了更高的传输速率的需求。超大规模mimo通过在基站端采用成百上千甚至上万个天线，大大提升传输速率。天线数量的增加使得天线阵列的尺寸增大，部署难度相应增大。全息mimo作为超大规模mimo的新范式，在有限的区域内集成大量的天线单元，形成空间几乎连续的发送端或接收端孔径。全息mimo不仅具有超大规模mimo提升传输速率的优点，而且尺寸相对于超大规模mimo尺寸更小，便于部署。
2、全息mimo信道特性分析及建模是其通信系统设计、性能评估、优化和部署的前提。由于天线间距的减小，使得互耦效应成为全息mimo面临的一个问题。现有的全息mimo考虑互耦效应的建模方法主要包括：基于傅里叶平面波级数展开法、基于角度的扩展函数、基于特征函数分解、基于电路理论等。这些建模方法基于计算电磁学等理论，复杂度高，工程应用难度大。为此，提出考虑球面波特性、空域非平稳特性、互耦效应和全息波束赋型效应的全息mimo波束域无线信道建模方法具有重要的意义。
技术实现思路
1、本专利技术目的在于提供一种全息mimo波束域无线信道建模方法，以解决现有基于傅里叶平面波级数展开、角度扩展函数、特征函数分解、电路理论等方法的全息mimo信道模型复杂度高，工程应用难度大的问题。填补目前全息mimo信道模型对球面波特性、空域非平稳特性、互耦效应、全
2、为解决上述技术问题，本专利技术的具体技术方案如下：
3、一种全息mimo波束域无线信道建模方法，方法包括：
4、步骤s1、设置仿真参数、网络布局及场景等；
5、步骤s2、产生大尺度信道参数和小尺度信道参数；
6、步骤s3、应用簇的可见区域方法产生整体可见簇和部分可见簇；
7、步骤s4、计算有源反射系数和有源天线方向图；
8、步骤s5、设计全息波束赋型矩阵；
9、步骤s6、根据公式，计算几何随机信道模型信道系数；
10、步骤s7、计算导向矩阵；
11、步骤s8、产生波束域信道矩阵；
12、步骤s9、分析信道特性。
13、进一步的，步骤s1包括：
14、步骤s101、仿真参数包括载波频率、带宽、部分可见簇占总簇数目的比例因子、发送端天线阵列沿z轴和y轴方向的阵元数目；
15、步骤s102、网络布局包括发送端和接收端的实际位置，发送端天线阵列的方位角和俯仰角，接收端用户运动方向和运动速度等；
16、步骤s103、仿真场景包括城市场景、乡村场景、室内场景等。
17、进一步的，步骤s2包括以下步骤：
18、步骤s201、产生大尺度参数，包括时延扩展(delay spread，ds)、角度扩展(angular spread，as)、莱斯因子(k-factor，kf)和交叉极化比(cross polarizationratio，xpr)；
19、步骤s202、产生小尺度参数，包括簇时延、簇功率、簇的角度、簇的数目、簇内散射体的时延、簇内散射体的功率、簇内散射体的角度等，其中，簇的角度包括方位离开角(azimuth angle of departure，aaod)、方位到达角(azimuth angle of arrival，aaoa)、俯仰离开角(elevation angle of departure，eaod)和俯仰到达角(elevation angle ofarrival，eaoa)。
20、进一步的，步骤s3包括以下步骤：
21、步骤s301、产生簇的可见区域的长度：
22、
23、
24、其中，和分别表示沿z轴和y轴方向的可见区域的长度，dz和dy分别表示沿z轴和y轴方向的相邻天线单元之间的间距，或和或分别表示沿z轴或y轴方向结束和开始天线的序号；
25、步骤s302、计算簇n1和n2之间的距离：
26、
27、其中，||·||是矢量的欧几里得范数，与发送端角度和接收端角度相关的距离和表示为：
28、
29、
30、其中，单位矢量和可以表示为：
31、
32、
33、与时延相关的距离可以表示为：
34、
35、其中，τn1和τn2分别是簇n1和簇n2的时延，δτmax＝max(τn1,τn2)-min(τn1,τn2)，vstd是簇时延的标准差；
36、步骤s303、产生空间一致性可见区域的位置：
37、
38、
39、其中，和分别为沿z轴和y轴方向相关的天线序号，和分别为沿z轴和y轴方向独立的天线序号，是指数空间滤波。簇的相关因子δc控制着滤波器的形状。
40、进一步的，步骤s4包括：
41、步骤s401、计算天线和天线的互耦系数：
42、
43、
44、其中，d表示距离，p1、p′1、p2、p′2表示天线索引，mt为发送端天线单元的数目，α1是与耦合程度相关的参数，为天线和天线之间的距离，可以表示为：
45、
46、步骤s402、计算有源反射系数：
47、
48、其中，mz和my分别为沿z轴和y轴方向天线单元的数目，λ为载波波长，和分别为在时刻t，从发送天线到第n个簇的第m个散射体的eaod和aaod；
49、步骤s403、计算有源天线方向图：
50、
51、其中，为考虑互耦效应的有源天线方向图，为无互耦效应的无源天线方向图。
52、进一步的，步骤s5包括：
53、步骤s501、设计对角矩阵：
54、
55、步骤s502、设计全息波束赋型矩阵：
56、φ＝diag(φ)
57、其中，diag(φ)表示对角阵，对角线元素为φ。
58、进一步的，步骤s6包括：
59、步骤s601：生成整体可见簇的信道传输函数：
60、
61、其中，bwv为整体可见簇簇集，mn(t)为在时刻t，第n个簇内散射体的数目，为发送端有源天线方向图矩阵，该矩阵的第p1p2项元素为为发送端天线单元的有效面积矩阵，该矩阵的第p1p2项元素为需要说明的是，发送端每个天线单元的有效面积均相同，表示接收端天线方向图，为发送端天线阵列到簇的距离矩阵，该矩阵的第p1p2项元素为为在时刻t，从发送天线到第n个簇的第m个散射体的距离，为在时刻t，从用户到第n个簇的第m个散射体的距离，是在时刻t，从用户到天线通过第n个簇的第m个散射体的子径的时延，为发送端本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种全息MIMO波束域无线信道建模方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种全息MIMO波束域无线信道建模方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的一种全息MIMO波束域无线信道建模方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的一种全息MIMO波束域无线信道建模方法，其特征在于：应用簇的可见区域方法产生整体可见和部分可见簇，具体步骤包括：
5.根据权利要求1所述的一种全息MIMO波束域无线信道建模方法，其特征在于：计算有源天线方向图的具体步骤包括：
6.根据权利要求5所述的一种全息MIMO波束域无线信道建模方法，其特征在于：计算全息波束赋型矩阵的具体步骤包括：
7.根据权利要求6所述的一种全息MIMO波束域无线信道建模方法，其特征在于：产生几何随机信道模型信道系数的具体步骤包括：
8.根据权利要求1所述的一种全息MIMO波束域无线信道建模方法，其特征在于：计算导向矩阵的具体步骤包括：
9.根据权利要求8所述的一种全息MIMO波束域无线信道建模方法，其特征在于：产
...【技术特征摘要】
1.一种全息mimo波束域无线信道建模方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种全息mimo波束域无线信道建模方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的一种全息mimo波束域无线信道建模方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的一种全息mimo波束域无线信道建模方法，其特征在于：应用簇的可见区域方法产生整体可见和部分可见簇，具体步骤包括：
5.根据权利要求1所述的一种全息mimo波束域无线信道建模方法，其特征在于：计算有源天线方向图的具体步骤...
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