【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及移动通信系统的性能分析方法，尤其涉及多天线太赫兹信道下基于损伤的速率分割多址系统中断性能分析方法，属于移动通信领域。
技术介绍
1、太赫兹通信技术是一种新型的无线通信技术，具有极高的频率和带宽，可以提供高速、大容量、低时延的通信。为第六代移动通信的关键技术，与传统毫米波通信相比可实现更高的速率，该技术已经得到了广泛的研究与应用。速率分割多址技术通过将用户消息拆分，采用非正交方式传输公有和私有信息，所有用户使用连续干扰抵消，来区分公有信息和私有信息，公有信息由每个用户解码，私有信息只被对应的用户解码，可以实现软桥接和完全解码干扰和将干扰视为噪声的两种极端干扰管理策略之间的灵活切换。速率分割多址能够增强频谱效率、能源效率、覆盖范围、用户公平性、可靠性和服务质量。此外，速率分割多址对发射机上具有不完全信道状态信息具有较高的鲁棒性，并具有较低的反馈开销和复杂性。
2、进行系统性能分析时，通常假设太赫兹速率分割多址系统中信道由大尺度衰落与小尺度衰落组成，而大尺度衰落包括路径损耗和分子吸收效应，小尺度衰落通常用nakagami-m衰落表示。但是有研究表明α-μ衰落能更好地表征太赫兹信道的小尺度衰落，且由于太赫兹通信方向性很高，由于自然环境和移动导致的指向误差会带来对不准衰落，因此至今在理论研究中都忽略对不准衰落再进行分析，这显然不足以准确地描述信道特性。此外，在多天线太赫兹速率分割多址系统的研究总是基于理想射频前端，这在实际的通信系统中通常是不准确的。事实上，对于射频收发器的需求不断增加，导致设计目标具有挑战性，包
3、综上，现有研究中缺乏对太赫兹通信系统建立更严谨的信道模型，且未提出基于硬件损伤的多天线太赫兹速率分割多址系统中断性能分析方法，而本专利技术解决了这个问题，并通过仿真验证了分析方法的正确性和有效性。
技术实现思路
1、为更准确地分析多天线太赫兹速率分割多址系统的中断性能，本专利技术考虑了发送端存在硬件损伤的影响，完善了信道模型，计算出系统中断概率的闭式表达式。
2、本专利技术所采用的技术方案由：一种基于硬件损伤的多天线太赫兹速率分割多址系统中断性能分析方法，步骤如下：
3、s1、建立多天线太赫兹速率分割多址系统传输模型，该系统中由一个配备n根天线的基站bs与k个单天线用户构成，基站通过速率分割多址方案向所有用户传输信息，信道矩阵记为其中为m×n维复矩阵，为基站到用户uk，k＝1，2，…，k的信道矢量，用于uk的信息wk被分成公有部分wc，k和私有部分wp，k，然后将所有用户的公有部分编码到一个公有信息sc中，将wp，k编码到私有信息sk中，公有信息sc将由每个用户解码，而私有信息sk只被用户uk解码，且满足其中为统计期望；
4、s2、假设基站可获得完全信道信息，基站采用发射波束成形后发射信号其中ps为基站发射功率，分别为公共信息sc和私有信息sk的波束成形矢量，ac为发送公有信息的功率分配系数，ak为发射私有信息的功率分配系数，并且建立考虑了硬件损伤的信号传输模型，考虑发射端存在硬件损伤，用户uk接收到的信号为其中δs表示在bs发送天线处的硬件损伤，δs＝[δs，1，δs，2，...，δs，n]t，这里τs为硬件损伤参数，为加性高斯白噪声项，为噪声的方差，(·)h表示共轭转置，不失一般性，这里假设所有节点处的噪声方差相同，即
5、s3、假设信号从基站到用户uk之间的太赫兹信道经历了路径损耗、分子吸收效应、对不准衰落和服从α-μ分布的小尺度衰落，定义为其中hl，k包含路径损耗和分子吸收损耗，包含对不准衰落和小尺度衰落，dk为用户uk与基站之间的距离，gs和gk分别表示发射天线和接收天线增益，c为光速，f是工作频率，κα(f)为分子吸收系数，假设各天线链路的指向误差是相同的，hp，k为用户uk到基站的信道的对不准衰落系数，hf，k，n为基站的第n根天线到用户uk的小尺度衰落系数；
6、s4、根据信道的性质，得到多天线信道增益||gk||2的概率密度函数和累积分布函数为：
7、
8、
9、其中，为bs到用户uk信道的小尺度衰落参数，a0，ξk为对不准衰落参数，为上不完全伽马函数，γ(a)为伽马函数，为下不完全伽马函数；
10、s5、设计波束成形矩阵其中g＝[g1，g2，...，gk]，u＝diag(||g1||，||g2||，...，||gk||)，diag(·)为对角矩阵，根据用户解码公有信息和私有信息的信干噪比和信道增益的关系以及中断概率的定义，给出用户uk的中断概率的闭式表达式和系统的中断概率opsys：
11、
12、
13、其中，和分别是对应公共信息和私有信息的速率门限值，
14、本专利技术具有如下有益效果：本专利技术在信道建模时考虑了太赫兹信道中存在路径损耗、分子吸收损耗、由于天线失调带来的对不准衰落以及服从α-μ分布的小尺度衰落，从而使信道模型更加完善；本专利技术还将发射端的硬件损伤同时纳入考虑，更符合实际应用的场景，由此得到的分析结果也更具有实用性；同时，本专利技术采用多天线基站发射信号来提升系统的通信性能，并采用速率分割多址方案来支持多用户非正交多址接入；此外，本专利技术还给出了基于硬件损伤的多天线太赫兹速率分割多址系统中断概率的闭式表达式，为系统的中断性能评估提供了必要条件，由此在实际应用中，研究人院可以通过给出的公式对系统的性能指标进行有效评估从而避免大量的仿真，节约了时间成本。
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1.一种基于硬件损伤的多天线太赫兹速率分割多址系统中断性能分析方法，其特征在于：包括如下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种基于硬件损伤的多天线太赫兹速率分割多址系...
【专利技术属性】
技术研发人员：何安苏，虞湘宾，周玥，钱盼盼，黎宁，朱秋明，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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