[发明专利]一种车车宽带通信信道的三维建模方法

说明书

本发明公开了一种车车宽带通信信道的三维建模方法，属于通信技术领域。该方法提出一个三维宽带几何随机模型，由双球模型和多共焦半椭球体模型组成，它们分别用来表征车车通信环境中的动静散射体。信道冲激响应有视距分量、一次散射分量和二次散射分量。考虑到车车通信中收发端均处于快速移动，结合时变的链路长度和信号角度用于表征信道的非平稳性。通过调整模型参数，模型能够适用于不同的V2V通信场景，兼顾准确性、易用性和通用性。通过该方法可建立一个准确有效的车车无线信道模型，为设计、评估和优化车车通信系统提供理论支持。

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及一种车车宽带通信信道的三维建模方法。

背景技术

随着5G的正式商用，催生了一系列新产业、新应用的蓬勃发展。车车通信作为5G的新应用场景，在自动驾驶、快速预警、紧急制动、信息娱乐等方面具有重要应用价值。信道模型是车车无线通信系统设计的基础，其可有效模拟无线通信环境中的电磁波传播特性。并且它是调制、解调、均衡、编码等通信技术研发的前提，同时信道模型也是系统测试和性能评估的重要工具。

车车通信信道建模方法目前有三类，一是基于几何的确定性建模方法，该方法高度依赖通信环境的物理信息，精准度高，但计算复杂，只适用于小规模场景的建模。二是基于非几何的随机性建模方法，该方法灵活度高，但精度不足。三是基于几何的随机性建模方法，其结合了确定性建模的精准度和随机性建模的灵活性，因而广受关注。但是，现有几何随机模型大多聚焦于窄带车车通信信道，忽略了传输时延对信道统计特性的影响。然而，大多数用于车车通信的潜在传输方案均使用较大的带宽(例如IEEE 802.11p标准定义的75MHz带宽)，此时信号带宽大于相干带宽(通常为4-11MHz)，底层的V2V传输信道具有频率选择性。因此，对宽带信道的研究是必不可少的。同时，现有几何随机模型常用的双圆柱模型和椭圆柱模型都存在不同的缺陷，即双圆柱模型不能表征具有不同水平距离的动态车辆，椭圆柱模型不能表征不同垂直面上的静态散射体。另外，现有几何模型对V2V信道的非平稳性考虑得不够全面，要么仅考虑了时变的链路长度，要么仅考虑了时变的信号角度，这不能更加精确地反映真实情况。

发明内容

为针对上述不足，本发明提出一种基于几何的车车宽带通信信道的三维建模方法，结合双球模型和多共焦半椭球体模型，利用时变的链路长度和信号角度表征信道的非平稳性，能更加准确地描述车车信道的统计特性，为车车通信系统的设计与评估提供有效指导。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

1.建立车车宽带通信信道三维模型，具体包括：

(1)考虑一个多天线车车宽带通信系统，信号发射车用TV(transmit vehicle)表示，信号接收车用RV(receive vehicle)表示。

(2)该方法定以了一个双球体模型和多共焦半椭球体模型，并利用抽头延迟线结构进行建模。其中，双球模型用于表征V2V通信环境中的道路交通动态散射体，半椭球体模型用于表征路边环境静止散射体。每个半椭球体模型对应于TDL结构中的一个抽头，由于经过不同半椭球体的射线的路径长度不同，因此传播延迟也不同。分别将TV和RV侧的双球体模型定义为A和B，第一个半椭球体模型定义为C_l。设A的表面上分布有N_1,1个有效散射体，第n_1,1(n_1,1＝1,2,...,N_1,1)个记为B的表面上分布有N_1,2个有效散射体并且第n_1,2(n_1,2＝1,2,...,N_1,2)个记为C1的表面上分布有N_l,3个有效散射体并且第n_l,3(n_l,3＝1,2,...,N_l,3)个记为