[发明专利]一种MIMO车载通信系统及其性能评估方法

权利要求书

1.一种MIMO车载通信系统性能评估方法，所述系统基于传统的椭圆模型，其特征在于将多跳散射模型通过几何变换等效为单点散射模型，并通过空间衰落相关性和信道容量评估MIMO多天线系统的性能，MIMO车载通信系统的接收端为至少一组阵元为全向天线的圆形阵列，并根据空间衰落相关函数ρ(m，n)、MIMO多径信道容量以及多普勒频谱分布函数p(f_m)三类信息参数对系统性能进行评定，

制定接收端圆形阵列的空间衰落相关函数如式(1)：

式(1)中，m、n表示阵元，Ψ_m(θ)是第m个阵元的导向矢量，f(θ_m)是多径信道对应方位角平面内的到达角AOA概率密度函数，表示第n个阵元的共轭导向矢量；

通过互补累积分布函数得到各态历经容量，MIMO多天线系统在一个突发时间段内信道容量的平均值如式(2)：

式(2)中，N_t是发射端天线数，N_r是接收端天线数，S_NR表示信道的信噪比；R_r为接收端阵元间的N_r×N_r维相关矩阵；R_t为发送端阵元间的N_t×N_t维相关矩阵，此处不考虑发射端的相关性，故R_t应为单位矩阵，H_W为独立同分布信道的R_r×R_t维的复高斯随机矩阵，表示矩阵H_W的共轭专转置，为N_r×N_r维的单位矩阵；

制定接收端多普勒频谱分布函数如式(3)：

且θ_t1和θ_t2为方位阈值角度，到达角度θ_t1和θ_t2将散射区域划分为三部分，p₁、p₂、p₃分别表示f(θ_m)在所述三部分区域上对(0，r_m)区间上积分的边缘概率密度函数，f_m表示多普勒频移,f_m2表示接收端波达信号多普勒频率的峰值；设定发送端是静止的，而接收端相对于发送端运动，方向为φ_v；

根据ρ(m，n)、以及p(f_m)制定的MIMO车载通信系统性能标准如下：

当且ρ(m，n)∈[0，0.2]且log₁₀(p(f_m))∈[-7，-3]时，MIMO车载通信系统性能达到优良；MIMO车载通信系统的发射端为部署角度范围为的不对称定向天线，分别为波达信号方位角平面内发射角的设定的极值；

f(θ_m)的表达式如式(5)：

式(5)中，A_x和A_y分别是x和y轴方向的损耗系数，M为一个常数，D表示发射端和接收端间的距离；r_m表示接收端到椭圆边上等效散射点的距离；

r_m与r_b的表达式分别对应于式(6)、式(7)：

其中，a、b表示等效椭圆信道的长轴、短轴，c为半焦距，θ_b表示波达信号方位角平面内发射角。

2.根据权利要求1所述的MIMO车载通信系统性能评估方法，其特征在于导向矢量Ψ(θ)的表达式如式(4)：

式中，[.]^T表示矩阵转置，r表示圆形阵列半径，λ为入射信号波长，θ_l＝2πl/L，l＝1,2…,L-1，L为接收端天线数目，θ₀为初始方位角。