基于几何随机的非平稳车载信道建模及相关性分析

发布时间：2021-09-11 20:43

　　车载（V2V）通信系统是未来智能交通系统的重要组成部分,其非平稳特性已经在信道测量中得到验证。针对V2V多入多出通信系统,提出一种非平稳双环几何随机信道模型。为了描述信道的非平稳性,将到达角（AOAs）和离开角（AODs）的时变特性引入模型中,推导了模型的空间互相关函数（CCF）和时间自相关函数（ACF）等时变统计特征。此外基于修正等面积法（MMEA）,开发了相应的仿真模型,研究了散射环境、移动端的移动状态以及天线偏角对信道统计特性和非平稳性的影响。仿真结果表明,所提模型可以有效模拟V2V信道非平稳性,平稳状态下信道的统计特性与平稳双环模型的统计特性具有一致性,验证了本模型的正确性。 

【文章来源】：电子测量与仪器学报. 2020,34(06)北大核心CSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

V2V双环散射模型

图1 V2V双环散射模型从图2可以看出,经过时间t发射端OT运动到位置OT’,接收端OR运动到OR’,从而使得离开角AODs和到达角AOAs随移动端的运动而发生改变,时变离开角AODs和时变到达角AOAs可以表示为:

不同时刻,本文提出的非平稳信道模型和文献[7]模型的发射端的空间CF的绝对值比较如图3所示。从图3可以看出,non-WSS信道的空间CF随时间的变化而变化。这与文献[7]的研究结果明显不同,文献[7]WSS信道模型的空间相关函数仅仅与天线间距有关,而与时刻无关。这表明提出的模型在空间域上能够模拟V2V信道的非平稳特性。此外随着天线间距的增大,non-WSS信道的空间相关性是逐渐减小的。这一观察结果与文献[7]WSS信道模型的研究保持一致,这是因为天线阵列的间距越大,则MIMO系统中天线之间的相互影响就越小,信道的空间相关性也就越小。图4～6所示为天线方向角αT=π/2时不同散射环境下non-WSS信道的空间相关函数。图4为各向同性散射环境下信道发射端的空间相关函数的三维变化情况,图5和6是角度均值μT=0和μT=π/2时各向异性散射环境下信道发射端的空间相关函数的三维变化情况。对比图4和5、6可以看出,随着天线间距的变化,信道的空间相关性在各向同性散射环境下比在各向异性散射环境下的波动更加剧烈。同时对比图5和6可以看出,在各向异性散射环境下,散射体分布在μT=0附近时信道的空间相关函数衰落要快于散射体分布在μT=π/2时信道的空间相关函数,即当μT垂直于αT时信道的空间CF衰落较快。另外,从图5还可以看出,当归一化阵元间距δT/λ > 1时,信道的空间CF快速衰落到0.1以下。这些现象有助于在各向异性散射环境中通过调节αT和δT来得到较小的信道空间相关性,同时对实际V2V通信系统中的天线设计具有参考意义。

【参考文献】：
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本文编号：3393689