基于改进的统计信道模型与多天线系统性能分析-论文.pdf

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1、物理学报ActaPhys．Sin．Vo1．63，No．14(2014)140506基于改进的统计信道模型与多天线系统性能分析冰周杰1)2)t江浩)菊池久和2)邵根g3)1)(南京信息工程大学，气象探测与信息处理重点实验室，南京210044)2)(日本国立新泻大学，工学部电气电子工学科，新泻950—2181)3)(杭州电子科技大学自动化学院，杭州310018)(2014年1月14日收到；2014年4月2日收到修改稿)为提高电磁信号的到达角度以及多普勒效应等信道参数估计的准确性，在散射体非均匀分布下引入了散射概率

2、和有效散射体两个物理概念，提出一种合理的改进型空间信道模型，该模型能准确地描述宏小区(macrocel1)和微小区(microcel1)等各种移动通信环境下的重要空时信道参数，并应用于多入多出系统(multipleinputmultipleoutput，MIMO)信道性能仿真中．数值仿真结果与早期多径衰落信道模型对比，表明本模型的信道参数估计结果符合理论和经验，拓展了空间统计信道模型的研究和应用，对评估多天线MIMO系统空时处理算法和仿真无线通信系统提供有力的工具．关键词：到达角度，多普勒效应，散射概率，有效

3、散射体PACS：05．45．Vx，02．60．Gf，02．50．CwDOI：10．7498／aps．63．140506ometricallybasedsinglebouncemodel，GBSBM)，1引言Petrus和Reed[0]提出了椭圆模型fellipsebasedS—inglebouncemodel，EBSBM)．数值仿真结果表明，多径效应是移动通信信道中的小尺度衰落，是GBSBM模型能估计宏小区(macrocel1)移动通信无线信道研究的主要内容之一．针对各种不同的环境下重要的参数，EBSBM模型

4、能估计微小区无线传播环境，建立能够准确描述多径效应的无(microcel1)移动通信环境下重要的信道参数．但与线信道模型，是分析多天线系统信道容量的基础．实测数据的比较表明，GBSBM和EBSBM模型的同时，移动通信领域中的信道编码、信道均衡、分估计结果与实测数据不够符合，准确度较差．因此集接收以及阵列信号处理等算法的设计以及算法文献[3—9】提出了散射体高斯(Gaussian)分布圆的性能都极大程度地依赖于无线信道的特性，因模型以及空心圆环模型fhollow-discscatterdensi此建立一个准确而

5、有效的信道模型是构建移动通tymodel，HSDM)，分析了各种信道模型下波达信信系统的重要步骤．但建模过程中由于散射体的号的到达角度．后来，Zhang和Fei[10]在分析信号随机分布导致了信道参数估计的复杂性，所以常到达角度(angleofarrival，AOA)的基础上，比较用的建模方法包括基于Maxwell方程的各种严格了追踪算法和包算法，表明了追踪算法的优越性．或近似的数值算法以及基于散射体分布的各种空Jiang和Tan[11】给出了基于瑞利分布(Rayleigh)和间统计信道模型．后者因其原理简单

6、和物理概念指数分布(exponentia1)的圆模型，研究结果表明非清晰而且计算量小的特点而备受研究人员的青睐．均匀散射体分布的假设比较符合物理事实，即通常Ertel和Reed[]提出了散射体空间分布圆模型fge—来说远处的散射体密度分布比近处的散射体密度国家自然科学基金(批准号：61372128)、科技部公益性行业专项(批准号：GYHY200906053)、江苏省科技支撑计划(工业)项目(批准号：BE2011195)和江苏省博士后基金(批准号：2011—11·010986678)资助的课题．十通讯作者．E-

7、mail：zhoujie45@hotmail．corn@2014中国物理学会ChinesePhysicalSocietytp：／／wuli,~b．hy．ac．c物理学报ActaPhys．Sin．Vo1．63，No．14(2014)140506分布要小．过去的研究成果表明了不同的散射体分布模型要么适合于室外macrocell或microcell或者室内微微小区(picrocel1)小区移动环境，没有一种：2cT2DCOS0b-Dj(2)7、／模型能全面而且准确灵活地描述各种具体环境下一的传播特性，且这些模型不足

8、之处在于其散射体密度非均匀分布的假设来源于对实测数据的统计．一=2CW2DCOS0b．(3)＼，般定义模型如果符合哪种实测数据，就定义和确定一模型适合何种移动环境，缺乏对该信道假设合理的将(2)和(3)式代入到(1)式中，经参数变换和物理解释．推导可得为准确灵活地描述各种移动环境信道的传播特性，提高电磁信号AOA以及多普勒效应。≤碍一+fDopplerspectrum，DS)等信道参数估计的准确性，