基于VonMisesFisher分布的MIM0信號衰落相關(guān)性算法
【專利摘要】本發(fā)明涉及基于VonMisesFisher分布的MIM0信號衰落相關(guān)性算法，包括以下步驟：步驟一、建立基于VonMisesFisher散射體分布的三維空間多天線MIM0模型；步驟二、建立三維空間多天線MIM0天線陣列；步驟三、計(jì)算MEMO信號衰落相關(guān)性。本發(fā)明建立了三維MIM0天線陣列模型，考慮了方位角和俯仰角之間的不獨(dú)立性，用VonMisesFisher分布來描述方位角和俯仰角之間的關(guān)系。本發(fā)明拓展了空間統(tǒng)計(jì)信道模型的研究和應(yīng)用，對評估多天線MIM0系統(tǒng)空時(shí)處理算法和仿真無線通信系統(tǒng)提供了有力的工具。
【專利說明】基于Von Mi ses Fisher分布的Μ I MO信號衰落相關(guān)性算法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及ΜΙΜΟ (Multiple Input Multiple Output,多輸入多輸出）接收機(jī)信號 衰落相關(guān)性算法領(lǐng)域，特別是基于Von Mises Fisher分布的ΜΙΜΟ信號衰落相關(guān)性算法。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，ΜΙΜ0系統(tǒng)可以在接收端和發(fā)射端設(shè)置多個(gè)天線，能有效地利用空間信道 中的多徑信號來提高性能，并且能夠增加無線系統(tǒng)的覆蓋范圍。利用ΜΜ0的空間復(fù)用增益 和空間分集增益，不僅可以提高無線信道的容量同時(shí)也可以提高無線信道的傳輸可靠性， 降低誤碼率。正是由于ΜΜ0系統(tǒng)的這些優(yōu)越性，ΜΜ0天線系統(tǒng)已經(jīng)成為無線通信技術(shù)發(fā) 展的研究重點(diǎn)。由于通信設(shè)備不斷的小型化，緊湊型天線陣列得到越來越多的研究。隨著 小型化的趨勢，伴隨著的問題也隨之而來，天線各單元之間的距離在不斷減小，從而會引起 單元之間的相關(guān)性，從而影響著ΜΙΜ0天線陣列的信道容量。而單元間的相關(guān)性除了各單元 之間的距離，主要取決于入射信號的角度擴(kuò)展。
[0003] 大量文獻(xiàn)都是給出了在入射信號的角度擴(kuò)展分布為均勻分布和拉普拉斯分布情 況下，對ΜΙΜ0天線單元相關(guān)性的影響，但是這些研究只是針對二維平面信道模型，沒有考 慮俯仰角對空間相關(guān)性的影響。Yong S.K.針對不同的天線陣列建立了三維信號接收模型， 但是其方位角和俯仰角的入射信號角度擴(kuò)展相互獨(dú)立，且都為均勻分布。這與實(shí)際的通信 移動環(huán)境極大的不符合，其入射角度也會更加的復(fù)雜。K.Mammasis指出Von Mises Fisher 分布具有很強(qiáng)的靈活性，當(dāng)分布的z軸方向?yàn)槠骄_(dá)到角度時(shí)，其分布函數(shù)就表示方位角 和俯仰角之間是相互獨(dú)立的。這就說明Von Mises Fisher分布函數(shù)即可以表示方位角和 俯仰角之間的不獨(dú)立性，也可以表示它們之間的獨(dú)立性，其分布具有很好的研究意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種ΜΙΜ0信號衰落相關(guān)性算法，考慮方位角和 俯仰角之間的不獨(dú)立性，用Von Mises Fisher分布來描述方位角和俯仰角之間的關(guān)系。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：基于Von Mises Fisher分布的 ΜΙΜΟ信號衰落相關(guān)性算法，其特征是，包括以下步驟：
[0006] 步驟一、建立基于Von Mises Fisher散射體分布的三維空間多天線ΜΙΜ0模型，其 散射體分布服從Von Mises Fisher分布；
[0007] 步驟二、建立三維空間多天線ΜΜ0天線陣列，在ΜΜ0接收端設(shè)置均勻Y型天線陣 列UYA
[0008] 或均勻圓環(huán)天線陣列UCA，計(jì)算相應(yīng)的入射信號空間矢量，
[0009] Υ型天線陣列UYA的入射信號空間矢量為
[0010]

【權(quán)利要求】
1.基于Von Mises Fisher分布的ΜΙΜΟ信號衰落相關(guān)性算法，其特征是，包括以下步 驟： 步驟一、建立基于Von Mises Fisher散射體分布的三維空間多天線ΜΜ0模型，其散射 體分布服從Von Mises Fisher分布； 步驟二、建立三維空間多天線MM0天線陣列，在MM0接收端設(shè)置均勻Y型天線陣列 UYA或均勻圓環(huán)天線陣列UCA，計(jì)算相應(yīng)的入射信號空間矢量， Υ型天線陣列UYA的入射信號空間矢量為
式中，k = 2ji/λ，d為天線單元間距，λ為入射信號波長； 圓環(huán)天線陣列UCA的入射信號空間矢量為
式中，
為第1單元的單位方位角，ζ = krsin Θ ; 步驟三，計(jì)算MM0信號衰落相關(guān)性； (1) 計(jì)算任意兩個(gè)天線單元之間的空間衰落相關(guān)系數(shù)，第m個(gè)和第η個(gè)天線單元之間的 相關(guān)性系數(shù)為 其中

分別為天線單元m和η的入射信號空間矢量，4為信號到達(dá)角 度的概率密度函數(shù)； (2) 計(jì)算兩天線單元空間相關(guān)性函數(shù)，通過三角函數(shù)分解，兩天線單元之間空間相關(guān)性 函數(shù)為

2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Von Mises Fisher分布的ΜΙΜΟ信號衰落相關(guān)性算法， 其特征是，所述步驟三（1)中UYA和UCA的相關(guān)性系數(shù)分別為：
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Von Mises Fisher分布的ΜΙΜΟ信號衰落相關(guān)性算法， 其特征是，所述步驟三（2)具體計(jì)算過程為：根據(jù)
推得兩天線單元空間相關(guān)性函數(shù)的實(shí)部和虛部分別為
其中，JmSk階貝塞爾函數(shù)。經(jīng)進(jìn)一步計(jì)算，得到
【文檔編號】H04B7/08GK104219009SQ201410471242
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月16日
【發(fā)明者】羅宏, 曹志鋼, 周杰 申請人:南京信息工程大學(xué)