[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

说明书

本发明公开了一种模拟耦合多天线室内空间衰落信道传播特性的方法，包括以下步骤：(1)生成随机分布的第l簇发射角与接收角；(2)生成服从拉普拉斯分布的发射端与接收端的第l簇内第k条子径的发射偏移角与接收偏移角；生成发射端第l簇第k子径的发射角；(3)生成接收端第l簇内第k子径的到达角；(4)生成服从瑞利分布的每条子径的振幅；生成服从[0,2π]均匀分布的每条子径的相位；(5)生成对数正态阴影衰落数值化的随机变量；(6)结合天线布局生成各天线的导向向量；(7)生成整个紧耦合MIMO系统的信道传输矩阵。本发明充分考虑室内传播环境中大尺度阴影衰落和阵元电磁耦合效应的影响，准确地模拟和评估室内MIMO多天线传输系统的信道特性。

技术领域

本发明涉及一种模拟耦合多天线室内空间衰落信道传播特性的方法，尤其适用于综合考虑对数正态阴影效应、小尺度衰落以及天线电磁耦合效应的复杂室内多天线无线通信场景。

背景技术

无线电信号在室内传播过程中极容易受障碍物的影响而产生各种反射、折射、衍射等物理现象，从而导致接收端接收的电信号是存在大量时间扩展和角度扩展的衰落信号。根据经典空间衰落信号的传输特性，衰落主要包括小尺度衰落(Small-scall Fading)和大尺度衰落(Large-scale Fading)。

SVA(Saleh-Valenzuela AOA/AOD)信道模型是一种典型的室内信道模型，虽然该模型能够有效地反应无线信号在室内环境中的传播特征，但它主要是从小尺度衰落的角度分析了室内衰落信道的多径传播特性，并未考虑室内环境中传播时依然存在的大尺度衰落(Large-scale Fading)影响，尤其是大尺度衰落中的阴影效应或者说阴影衰落的影响。

大尺度衰落主要包括路径损耗和阴影衰落。无线信号的路径损耗是关于传播距离的函数，由于在室内环境下无线信号的传播距离一般较短，因此在研究室内信道时可以忽略路径损耗的影响。而无线信号的阴影衰落是由传播环境中多个障碍物阻挡所造成的阴影效应导致的，由于室内环境中的障碍物一般较多，如墙、壁橱、货架、门窗等，因此，在研究室内信道时理应考虑阴影效应的影响。

此外，大规模多天线传输技术在新一代无线通信系统中的广泛应用，使得不论发射端还是接收机端都存在于非常小的空间尺寸上需配置众多数量天线的问题，这将无可避免地产生阵元间的电磁耦合效应；已有的理论研究显示，电磁耦合效应对MIMO(MultipleInput Multiple Output)系统的性能将产生极大影响。故而在无线传输信道的模拟过程中必须充分考虑这一新的影响因素。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种模拟耦合多天线室内空间衰落信道传播特性的方法，该方法充分考虑了室内传播环境中大尺度阴影衰落和阵元电磁耦合效应的影响，更加准确地模拟和评估室内MIMO多天线传输系统的信道特性。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

本发明的一种模拟耦合多天线室内空间衰落信道传播特性的方法，包括以下步骤：

(1)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

(2)簇内子径的发射偏移角和接收偏移角服从拉普拉斯分布，因此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与接收偏移角将第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)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；

(5)生成对数正态阴影衰落数值化的随机变量X；