[发明专利]一种模拟耦合多天线室内空间衰落信道传播特性的方法

权利要求书

1.一种模拟耦合多天线室内空间衰落信道传播特性的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)发射端生成在(0,360)范围内随机分布的第l簇发射角

(2)利用拉普拉斯逆变换生成第l簇内第k条子径的发射偏移角将第l簇发射角与第l簇内第k条子径的发射偏移角相加，即生成发射端第l簇第k子径的发射角；

(3)根据步骤(1)、(2)的方法生成接收端第l簇内第k子径的到达角为

(4)生成服从瑞利分布的每条子径的振幅β_k，l；生成服从[0,2π]均匀分布的每条子径的相位θ_k，l；

(5)生成对数正态阴影衰落数值化的随机变量X；

(6)导入电磁仿真HFSS软件仿真得到阵列各阵元的远场辐射增益结合天线布局生成各天线的导向向量；

(7)综合簇发射角接收角发射子径振幅β_k，l、相位θ_k，l、阴影衰落参数X得到信道系数，进而生成整个紧耦合MIMO系统的信道传输矩阵，用于衡量信道传输特性。

2.根据权利要求1所述的模拟耦合多天线室内空间衰落信道传播特性的方法，其特征在于，步骤(1)中，利用matlab中rand函数生成在(0,360)范围内随机分布的第l簇发射角

3.根据权利要求1所述的模拟耦合多天线室内空间衰落信道传播特性的方法，其特征在于，步骤(4)中，先利用matlab中randn函数生成两组不相关高斯随机序列，再将其平方和开方生成服从瑞利分布的每条子径的振幅β_k，l；利用matlab中rand函数生成服从[0,2π]均匀分布的每条子径的相位θ_k，l。

4.根据权利要求1所述的模拟耦合多天线室内空间衰落信道传播特性的方法，其特征在于，步骤(6)中，结合天线布局生成各天线的导向向量的方法如下：

每簇及簇内子径的到达时间的概率密度统计均服从条件指数分布，表达式如下：

上式中，T_l是第l簇内第一条射线的到达时间，τ_k,l是第l簇内第k条射线的到达时间；Λ和λ则分别为簇到达率及射线到达率；

对无线信号的发射角AOD和到达角AOA进行建模，则模型的信道冲激响应表达式表示为：

式中，L为簇的数量，K为簇内子径数量，τ_l为第l簇的到达时间，τ_k,l为第l簇内第k条子径相对于τ_l的到达时间，β_k,l为第l簇内第k条子径的复增益系数，θ^T为发射机的发射角；|β_k,l|表示第l簇内第k条子径的衰落幅度，服从瑞利分布，其概率密度函数如式(4)所示,且指第l簇、第k条子径的平均功率；θ_k,l表示第l簇内第k条子径的相位，且均匀分布在[0,2π]上；θ^R为接收机的到达角，为第l簇的平均发射角，为第l簇的平均到达角，为第l簇内第k条子径相对于的发射角，为第l簇内第k条子径相对于的到达角；δ(x)是冲激函数

当发射端采用全向天线且接收端采用定向天线时，子径AOA服从双边拉普拉斯分布；同时，平均簇AOA相互独立并且同服从于[0,2π]上的均匀分布；当发射端与接收端具有相同的系统结构时，AOA和AOD的分布是相同的，在室内信道中，发射端与接收端具有对称性，则发射端与接收端子径的AOA/AOD均服从0均值、标准差为σ_P的双边拉普拉斯分布，记为表达式如下所示：

上式中的角度标准差σ_P以弧度表示，是相较于而言的，因此具有0均值；

对(3)式的时延分量进行积分得：

改进型SVA模型的信道冲激响应由式(6)改写为：

式中，X是对数正态随机变量；

SVA模型在MIMO系统中第n根发射天线与第m根接收天线之间的信道系数，即：

上述表达式中，其中，X是对数正态随机变量，满足即20log₁₀(X)是均值为零，方差为的高斯随机变量；所述接收端和发送端天线导向向量是天线的导向向量，其中字母T、R分别表示发射端和接收端，表达式如下：

式中，是天线的增益方向图；是相位函数，由下式给出：

式中，k₀＝2π/λ₀是自由空间波数；是发射天线与接收端天线的坐标，λ₀是中心频率对应的波长。