0054] 路径损耗(Path loss)为传播环境引入的损耗的量。功率损耗当RF波传输在空气 中时发生，运个损耗发生是因为空气提供对信号的过滤作用。特定的电磁频率(非常高且非 商业化)被完全地阻塞或被空气过滤。
[0055] 大尺度路径损耗:大尺度平均路径损耗用于测量信号的平均衰落，定义为有效发 射功率和平均接收功率之间的差值。几种常用的描述大尺度衰落的模型有自由空间模型、 布灵顿模型、EgLi模型、化化-Okumura模型。
[0056] -般路径损耗公式为^
[0057] 根据生成的各小尺度参数，通过下述公式计算信道系数：
[0059] 其中，Frx,u,0和Frx,u,(6是接收天线单元U的垂直与水平天线方向图，Ftx,s,0和Ftx,s,(6 是发射单元S的垂直与水平天线方向图。/i、,,,。,是接收端附近簇n的子径m在球坐标的单位向 量，f'k,，、。,是发射端附近簇n的子径m在球坐标下的单位向量。
[0060] 在3D模型中，天线阵列还可能是二维平面阵，W及=维球面阵，柱面阵等。对于每 个天线单元，其天线方向图须扩展至^维^(^?，^〇 ；
[0061] 3D模型信道冲激响应产生的方法是在2D模型的基础上，增加垂直离开角 (Elevation Angle-of-Departure，EAoD)与垂直到达角（Elevation Angle-of-Arrival， EAoA)和大尺度参数角度扩展ESD化Ievation Spread of Arrival) ,ESAUlevation Spread ofDepsrture)。
[0062] 天线和终端高度的引入使电波传播环境发生变化，原有的路径损耗与阴影衰落模 型将不再适用。室外路径损耗模型如图2所示，室外到室内路径损耗模型如图3所示。
[0063] 步骤四：根据计算结果更新小尺度参数建立漂移模型。
[0064] 终端移动路径根据其相关距离被划分为若干个片段（segment)如图4,在一个 segment中，大尺度参数保持不变，而在终端移动路径上的若干个segment之间，各项大尺度 参数都是独立不相关的。运导致一般的3D模型不支持连续路径场景的仿真，需要对其时变 特性建模，建立漂移模型，如图5。
[0065] 首先建立坐标系，生成网络拓扑、终端路径和散射体，然后确定各距离量与角度量 的计算方法，最后通过更新每个快照的小尺度参数来建模。
[0066] 其中，小尺度参数包括非视距漂移参数和视距漂移参数；
[0067] 非视距漂移（NLOS 化ifting):最后的簇散射体（the last-bounce scatterer (LBS))的计算是基于初始到达角和路径时延。第I条路径的总时延为:di = Ti ? c+lrl，其中 r I是发射机与接收机初始位置的距离。由于每条子径有不同的到达角(带，,，歡，,）>运些角转 换到笛卡尔坐标系可得 L移动台运动过程中Rx, Tx ,MT满足S角关系Qr, l,m, S = 曰l,m-er,s，其中矢量er,S是从接收机的初始位置指向在快照S时第r条路径上的天线阵子，矢 量曰S是从接收机指向在快照S时第r条路径上的天线阵子。
[0068] 视距漂移化OS化ifting):运时我们会根据移动台位置的变化更新收发两端天线 阵子的角度，rr,t,s = r-et+er,s
[0073] 其中，矢量。,t,S是在快照S时从发射端天线阵子t指向接收端阵子r。相位和时延由 运些矢量计算得到。
[0074] 步骤五:根据漂移模型时间演进后建模。
[00巧]研究segment之间的连续性问题，即时间演变(time-evolution)的问题。终端路径 由多个segment连接而成，相邻segment之间必然存在一定的相关性。在实际中，随着终端位 置的移动，周围散射体环境会发生变化，运种变化很有可能是连续的，因此，必须定义散射 体的生命周期且各个segment之间的大尺度参数的相关性必须予W考虑。需要对散射体的 生命周期及segment间大尺度参数相关性进行建模。
[0076]首先对簇散射体的生命周期建模，然后根据簇的变化规律确定segment长度与 segment间的重叠长度，最后通过更新每个快照的小尺度参数和重叠部分快照的大尺度参 数建模。
[OOW]本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种 形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技 术方案，均落在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种3DMIM0信道建模方法，其特征在于:所述方法包括 (1) 确定仿真的场景和网络布局，根据场景和统计的相关性计算出大尺度参数； (2) 根据大尺度参数和概率密度函数结合场景，依次生成各小尺度参数； (3) 计算出信道系数； (4) 根据计算结果更新小尺度参数建立漂移模型； (5) 根据漂移模型时间演进后建模。2. 根据权利要求1所述的一种3DMIM0信道建模方法，其特征在于:所述网络布局包括Ξ 个坐标系:全局坐标系、阵列坐标系和阵子坐标系;各坐标系间统计的相关性通过坐标轴的 相对旋转角度来表示;在建模时电磁波传播方向是在全局坐标系坐标系中，天线的方向图 表示是相对于阵子坐标系;根据坐标系之间的互相转换关系，可W计算出电磁波在阵列坐 标系坐标系中的归一化水平极化向量皆和垂直极化向量皆Uy3. 根据权利要求1所述的一种3DMIM0信道建模方法，其特征在于:所述大尺度参数包括 延迟扩展、水平离开角的角度扩展、水平到达角的角度扩展、垂直离开角的角度扩展、垂直 到达角的角度扩展、阴影衰落的标准差和莱斯K因子的参数。4. 根据权利要求1所述的一种3DMIM0信道建模方法，其特征在于:所述步骤（3)包括根 据生成的各小尺度参数，通过下述公式计算信道系数：其中，Frx,u,e和Frx,u>为接收天线单元U的垂直与水平天线方向图，Ftx,s,e和Ftx,s>是发射 单元S的垂直与水平天线方向图；。是接收端附近簇η的子径m在球坐标的单位向量， 巧w,，",是发射端附近簇η的子径m在球坐标下的单位向量。5. 根据权利要求1所述的一种3D ΜΙΜΟ信道建模方法，其特征在于:所述步骤(4)包括建 立坐标系，生成网络拓扑、终端路径和散射体，确定各距离量与角度量的计算方法，通过更 新每个快照的小尺度参数来建模。6. 根据权利要求5所述的一种3D ΜΙΜΟ信道建模方法，其特征在于：所述小尺度参数包 括非视距漂移参数和视距漂移参数； 非视距漂移:基于初始到达角和路径时延计算簇散射体，第1条路径的总时延为:di = τι · c+|r|，其中|r|为发射机与接收机初始位置的距离；每条子径有不同的到达角 传；,,，《1,)，运些角转换到笛卡尔坐标系可^1移动台运动过程中Rx，Tx，MT满 足；角关系αr,l,m,s = αl,m-er,s，其中矢量er,s是从接收机的初始位置指向在快照s时第r条路 径上的天线阵子，矢量Or,l,",s是从接收机指向在快照S时第r条路径上的天线阵子； 视距漂移:根据移动台位置的变化更新收发两端天线阵子的角度，打,t,s = r-et+er,s;其中，矢量。,t,s是在快照S时从发射端天线阵子t指向接收端阵子。相位和时延由上式 矢量计算得到。7.根据权利要求1所述的一种3D ΜΙΜΟ信道建模方法，其特征在于:所述步骤(5)包括对 簇散射体的生命周期建模，根据簇的变化规律确定多个片段长度与多个片段间的重叠长 度，通过更新每个快照的小尺度参数和重叠部分快照的大尺度参数建模。
【专利摘要】本发明涉及一种3D？MIMO信道建模方法，所述方法包括(1)确定仿真的场景和网络布局，根据场景和统计的相关性计算出大尺度参数；(2)根据大尺度参数和概率密度函数结合场景，依次生成各小尺度参数；(3)计算出信道系数；(4)根据计算结果更新小尺度参数建立漂移模型；(5)根据漂移模型时间演进后建模。本发明的有益效果为：本发明通过更新时延、出发角、到达角、极化、阴影衰落、K因子实现信道系数的短期时间演化，本发明支持相邻信道片段间的光滑过渡，本发明视距和非视距场景由共同的框架结构仿真，减少了模型复杂度并能自由地配置多单元场景，本发明扩展了位置图生成的算法，考虑了对角运动方向并且创建了更平滑的输出。
【IPC分类】H04B17/391, H04W16/22
【公开号】CN105553584
【申请号】CN201510916721
【发明人】张雷, 刘振栋, 毕晓伟, 勇俊岩, 曲殿旭, 张鹍, 马德凯
【申请人】国网山东省电力公司烟台供电公司, 国家电网公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月10日