[发明专利]一种适用于毫米波相控阵的空地信道建模方法

权利要求书

1.一种适用于毫米波相控阵的空地信道建模方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，建立直视路径和多条反射路径的Two-Ray信道几何模型；

步骤2，根据几何模型推算莱斯因子；

步骤3，根据几何模型确定反射路径的时延；

步骤4，根据载波频率和运动速度确定直视路径的多普勒频偏；

步骤5，利用直视路径的多普勒频偏，根据几何模型和Jacks分布确定反射路径的多普勒功率谱；

步骤6，利用莱斯因子、反射路径的时延、直视路径的多普勒频偏以及反射路径的多普勒功率谱，基于广义平稳不相关散射模型建立信道模型。

2.根据权利要求1所述的适用于毫米波相控阵的空地信道建模方法，其特征在于，步骤1中，根据飞行器高度H，地面站高度h和通信直视距离Dl，建立直视路径和多条反射路径的Two-Ray信道几何模型。

3.根据权利要求2所述的适用于毫米波相控阵的空地信道建模方法，其特征在于，建立直视路径和多条反射路径的Two-Ray信道几何模型的方法包括：

地面站仰角θ为：

θ＝sin^-1((H-h)/Dl)

反射路径Dr₁计算公式如下：

反射路径Dr₂计算公式如下：

飞行器发射反射路径的俯仰角γ为：

γ＝sin^-1(H/Dr₂)

飞行器发射反射路径的出发角β为：

β＝γ-θ

其中，

4.根据权利要求3所述的适用于毫米波相控阵的空地信道建模方法，其特征在于，将减少10dB时对应的角度作为到达角的最大值。

5.根据权利要求3所述的适用于毫米波相控阵的空地信道建模方法，其特征在于，步骤2中，莱斯因子K定义为直视路径和所有反射路径的功率比，计算公式如下：

其中：

Gt(β)为发射相控阵出发角为β时的增益下降的dB值；

为接收相控阵达到角为时的增益下降的dB值；

Γ为反射面的反射系数。

6.根据权利要求5所述的适用于毫米波相控阵的空地信道建模方法，其特征在于，步骤3中，反射路径的时延τ_max为：

τ_max＝(Dr₁+Dr₂-Dl)/c

其中，c为光速。

7.根据权利要求6所述的适用于毫米波相控阵的空地信道建模方法，其特征在于，步骤4具体为，根据载波频率f和飞行器相对运动速度v计算最大多普勒频偏，该最大多普勒频偏即为直视路径的多普勒频偏。

8.根据权利要求7所述的适用于毫米波相控阵的空地信道建模方法，其特征在于，直视路径的多普勒频偏的计算公式为：

其中，为直视路径的多普勒频偏，c为光速。

9.根据权利要求8所述的适用于毫米波相控阵的空地信道建模方法，其特征在于，步骤5中，根据几何模型和Jacks分布确定反射路径的多普勒功率谱的方法包括：

Jacks分布的公式如下：

其中：

当反射路径有N条时，f_Dn(n＝1,…,N)在上述区间中随机分布，其功率为ρ_fDn，则每条反射路径的归一化功率为：

得到每条反射路径的归一化功率即得到反射路径的多普勒功率谱。

10.根据权利要求9所述的适用于毫米波相控阵的空地信道建模方法，其特征在于，步骤6中，基于广义平稳不相关散射模型建立信道模型的方法包括：

输入信号为x，该输入信号x经过直视路径信道后在k时刻输出的信号为y_{k_los}，采样时间为T_sample，公式如下：

其中，x_k是输入信号x在k时刻值；

确定反射路径个数N，反射路径使用基于广义平稳不相关散射模型的信道模型，其输出信号为y_{k_r}，公式为：

其中，y_{k_r}是输入信号x在通过反射路径信道后在k时刻输出的信号，L为滤波器长度；I计算公式如下：

I＝round(τ_max/T_sample)

最后，得到总的信道输出序列y_k，公式如下：

y_k＝y_{k_los}+y_{k_r}

其中，y_k是输入信号在通过整个信道后在k时刻的输出。