[发明专利]一种面向车联网的动态MIMO信道建模及参数计算方法

说明书

本发明公开了一种面向车联网的动态MIMO信道建模及参数计算方法，本发明提出的V2V动态MIMO信道建模方法，综合考虑了收发车辆移动、散射体移动、运动速度及轨迹变化等多种影响电波传播的因素；本发明提出的V2V动态MIMO信道建模方法和参数计算方法，支持时变的信道模型参数，适用于任意三维天线阵列及任意车辆运动轨迹的传播场景，并能够保证输出信道衰落相位的连续性。

技术领域：

本发明涉及车联网移动通信信道建模仿真，属于无线通信领域，具体是一种考虑复杂交通状况下车速随机变化的动态MIMO信道建模方法，以及信道参数计算方法。

背景技术：

随着道路交通密度的快速增加，道路安全和交通流量管理问题亟待解决。车辆到车辆(vehicle-to-vehicle,V2V)通信系统能够有效提高道路交通的安全性和便利性，成为第5代移动通信所关注的关键传输技术之一。多输入多输出技术(Multiple InputMultiple Output，MIMO)能够在不增加带宽和传输功率的前提下，实现高速数据传输，显著提高了通信系统容量与可靠性。因此，构建符合实际交通状况的V2V动态MIMO信道模型，对V2V系统的仿真和性能评估以及系统的改进设计具有重要意义。

在V2V通信系统中，由于收发端和散射体均处于快速运动状态，导致其信道呈现明显的非平稳特性。目前，大部分V2V信道模型假设移动端以恒定速度沿特定方向移动，然而，在实际交通环境中，由于周围车辆和设施以及交通灯等的影响，车辆在移动过程中会经历加速或者减速的过程，并且在转弯和路面不平地段，车辆会改变其运动方向。运动速度大小和方向的变化会对信道特性产生重要影响，但考虑车辆速度变化的V2V信道模型还很少。另一方面，目前大部分非平稳信道建模方法没有考虑到不同场景段信道状态之间的连续性，导致输出多普勒频率和相位与实际不吻合。因此，有必要研究一种符合实际交通状况并能输出精确多普勒频率的V2V动态MIMO信道建模及参数演进方法。

发明内容：

为了准确分析及研究复杂交通状况下的V2V动态MIMO信道模型及特性，本发明提出一种面向车联网的动态MIMO信道建模及参数计算方法。

本发明所采用的技术方案有：一种面向车联网的动态MIMO信道建模及参数计算方法，步骤如下：

第一步：针对复杂交通状况下的V2V动态MIMO通信场景，将收发车辆之间的MIMO信道建模为

其中，S表示发送端天线数目，U表示接收端天线数目，发送端第s根天线与接收端第u根天线之间的信道h_u,s(t,τ)表示为不同功率和时延的多条传播路径信号的叠加，将第n条路径的归一化信道衰落系数建模为

其中，M表示第n条路径的散射支路数，表示由于收发端和散射体位置变化引起的多普勒相移，表示由天线位置和散射环境变化引起的相移，表示随机初始相移；

第二步：实时计算第n条路径第m条散射支路的多普勒相移采用方法如下：

1)实时计算移动发射端即MT和移动接收端即MR的位置矢量，方法如下：

步骤一：假设初始时刻MT和MR的位置矢量分别为L_MT(t₀)，L_MR(t₀)；

步骤二：迭代计算t+Δt时刻MT和MR的位置矢量，方法如下

其中，v_MT(t),v_MR(t)分别表示MT和MR的移动速度矢量。

步骤三：令t＝t+Δt，返回步骤二，计算下一时刻MT和MR的位置矢量，直到仿真结束；