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一种基于随机散射簇的非平稳3D空间信道模型

张薇 段京京 王岩松

张薇, 段京京, 王岩松. 一种基于随机散射簇的非平稳3D空间信道模型[J]. 电子与信息学报, 2018, 40(10): 2301-2308. doi: 10.11999/JEIT170929
引用本文: 张薇, 段京京, 王岩松. 一种基于随机散射簇的非平稳3D空间信道模型[J]. 电子与信息学报, 2018, 40(10): 2301-2308. doi: 10.11999/JEIT170929
Wei ZHANG, Jingjing DUAN, Yansong WANG. A Non-stationary 3D Spatial Channel Model Based on Stochastic Scattering Cluster[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2018, 40(10): 2301-2308. doi: 10.11999/JEIT170929
Citation: Wei ZHANG, Jingjing DUAN, Yansong WANG. A Non-stationary 3D Spatial Channel Model Based on Stochastic Scattering Cluster[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2018, 40(10): 2301-2308. doi: 10.11999/JEIT170929

一种基于随机散射簇的非平稳3D空间信道模型

doi: 10.11999/JEIT170929
基金项目: 国家自然科学基金(61671167),黑龙江省自然科学基金(F2017003)
详细信息
    作者简介:

    张薇:女,1972年生,副教授,研究方向为5G新波形技术、大规模 MIMO技术

    段京京:男,1992年生,硕士生,研究方向为大规模 MIMO信道建模

    王岩松:男,1970年生,高级工程师,研究方向为无线电监测

    通讯作者:

    张薇  zhangwei@hrbeu.edu.cn

  • 中图分类号: TN929.5

A Non-stationary 3D Spatial Channel Model Based on Stochastic Scattering Cluster

Funds: The National Natural Science Foundation of China (61671167), Natural Science Foundation of Heilongjiang Province (F2017003)
  • 摘要: 针对大规模MIMO信道的近场效应和非平稳特性,该文提出适用大规模MIMO信道的一种基于随机散射簇的非平稳3D空间信道模型。采用抛物波前代替球面波前建模近场效应,并分析抛物波前条件下该模型的信道容量。对于大规模MIMO信道的非平稳特性,提出基于散射簇的有效概率确定收发天线阵元的有效散射簇集合,从而建模散射簇沿天线阵列轴的随机演变来合理描述散射簇的出现和消失。仿真结果表明,用抛物波前和有效散射簇的随机演变来建模大规模MIMO信道特征是很好的候选方法。
  • 图  1  基于随机散射簇的非平稳3D空间信道模型结构

    图  2  所提信道模型空间CCF绝对值 $\left| {{\rho _{11,22,1}}({\delta _t},{\delta _r};t)} \right|$

    图  3  不同位置天线对 $\left( {s,s'} \right)$ 的空间CCF绝对值 $\left| {{\rho _{1s,1s',1}}({\delta _t},0;t)} \right|$

    图  4  不同天线数目阵列轴多普勒频率标准差

    图  5  阵列轴信道强度变化和有效散射簇随机演变

    图  6  所提模型在不同条件下的遍历信道容量

    表  1  非平稳3D空间信道模型的主要几何参数定义

    参数 定义
    $\beta _E^R$ , $\beta _E^T$ 接收天线和发送天线的俯仰角
    $\beta _A^R$ , $\beta _A^T$ 接收天线和发送天线的方位角
    ${\theta _{n,\rm{ZOA}}}$ , ${\phi _{n,\rm{AOA}}}$ 散射簇 $n$ 的俯仰和方位到达角
    ${\theta _{n,\rm{ZOD}}}$ , ${\phi _{n,\rm{AOD}}}$ 散射簇 $n$ 的俯仰和方位离开角
    ${\theta _{n,m,\rm{ZOA}}}$ , ${\phi _{n,m,\rm{AOA}}}$ 散射簇 $n$ 经第 $m$ 散射子径的俯仰和方位到达角
    $\theta _{n,m,\rm{ZOD}}^{}$ , $\phi _{n,m,\rm{AOD}}^{}$ 散射簇 $n$ 经第 $m$ 散射子径的俯仰和方位离开角
    ${{{D}}}_n^R$ , ${{{D}}}_n^T$ 散射簇 $n$ 和接收(发送)天线阵列轴中心的距离矢量
    ${{{A}}}_u^R$ , ${{{A}}}_s^T$ 接收天线阵元 $u$ 和发送天线阵元 $s$ 的位置矢量
    ${{{D}}}_{un}^R$ , ${{{D}}}_{sn}^T$ 散射簇 $n$ 和接收天线阵元 $u$ (发送天线阵元 $s$ )的距离矢量
    ${{{D}}}_{un,m}^R$ , ${{{D}}}_{sn,m}^T$ 散射簇 $n$ 和接收天线阵元 $u$ (发送天线阵元 $s$ )经第 $m$ 子径的距离矢量
    $f_{un,m}^{}$ 散射簇 $n$ 和接收天线阵元 $u$ 之间经第 $m$ 子径的多普勒频率
    ${{v}}$ 接收天线阵列的速度矢量
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-10-09
  • 修回日期:  2018-06-26
  • 网络出版日期:  2018-07-30
  • 刊出日期:  2018-10-01

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