[发明专利]矿井MIMO无线通信信道建模方法、系统、介质及设备

权利要求书

1.一种矿井MIMO无线通信信道建模方法，其特征在于，所述矿井MIMO无线通信信道建模方法包括：建立矿井的三维模型，包括信号的GBDB直射分量传播模型和信号的GBDB散射分量传播模型；推导直射和散射模式下的系统相关函数；对平均功率分配和自适应分配算法下井下MIMO通信系统容量计算方法进行分析。

2.如权利要求1所述的矿井MIMO无线通信信道建模方法，其特征在于，所述矿井MIMO无线通信信道建模方法包括以下步骤：

步骤一，根据井下隧道的实际尺寸建立隧道系统的几何模型，将几何模型划分为若干个散射体，且散射体是自由分布的，利用发射机、接收机和散射体的位置获得传播路线，在发射机和接收机上配置均匀线性天线阵列；

步骤二，利用矩形隧道中发射机、接收机和散射体的几何关系，得到隧道模型的漫反射分量和视距分量，将两个分量相加得到模型的时变传递函数；

步骤三，通过隧道散射场景中的几何关系以及三角恒等式，利用散射体的位置表示出发射天线到接收天线之间的距离，天线到散射体的距离；

步骤四，结合时变传递函数以及发射天线到接收天线之间的距离，天线到散射体的距离计算出隧道模型的统计特性；基于散射分量和视距分量的传输矩阵，得到隧道模型的信道容量。

3.如权利要求2所述的矿井MIMO无线通信信道建模方法，其特征在于，所述步骤一中，利用发射端和接收端任意两天线的传播路线得到传递函数h_pm(t)，表示为：

h_pm(t)＝h_pm^DIF(t)+h_pm^LOS(t)；

等效基带冲击响应为直射分量和散射分量的等效基带冲击响应之和；

时变传递函数h_pm(t)中的视距分量表示为：

其中，

K_pm＝E[|h_pm^LOS|²]/E[|h_pm^DIF|²]；

Ω_pm＝E[|h_pm(t)|²]≤1；

式中，d_pm表示发射天线T_p到接收天线R_m之间的距离，Ω_pm表示T_p到R_m的传输功率，λ表示电磁波波长；

时变传递函数h_pm(t)中的散射非视距分量表示为：

其中，

式中，当发射端有N个散射体分布在半径为R_T的圆上时，S_I为发射端的第I个散射体；接收端有N个散射体分布在半径为R_R的圆上，S_K为接收端的第K个散射体，且散射体分布满足均匀分布；

d_pi为发射端天线T_P与发射端的第I个散射体S_I之间的距离，d_ik为S_I与接收端的第K个散射体S_K之间的距离，d_km为S_K与接收端天线R_m之间的距离；

是由散射体i和k引入的相互独立的增益，是由散射体i和k引入的相互独立的相位，并且

4.如权利要求2所述的矿井MIMO无线通信信道建模方法，其特征在于，所述步骤四中的隧道模型的统计特征指空时相关函数。