[发明专利]一种MIMO车载通信系统及其性能评估方法

摘要

本发明涉及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，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以及多普勒参数评估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、MIMO多径信道容量以及多普勒频谱分布函数三类信息参数对系统性能进行评定，有益效果为：通过引入空间衰落相关系数，MIMO多径信道容量以及多普勒参数三个性能评价参数，分析发射端定向天线阵列相对于全向天线阵列的优势，从系统性能与波达信号分布及定向天线波束方向之间的关系发现，定向天线阵列的系统性能优于全向天线阵列的系统性能。

主权项

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(fm)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)：ρ(m,n)=∫θΨm(θ)Ψn*(θ)f(θm)dθ∫θ|Ψm(θ)|2f(θm)dθ×∫θ|Ψn(θ)|2f(θm)dθ---(1)]]>式(1)中，m、n表示阵元，Ψm(θ)是第m个阵元的导向矢量，f(θm)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)：C‾=E[log2[det(INr+SNRNtRr1/2HWRtHWH(Rr)1/2)]]---(2)]]>式(2)中，Nt是发射端天线数，Nr是接收端天线数，SNR表示信道的信噪比；Rr为接收端阵元间的Nr×Nr维相关矩阵；Rt为发送端阵元间的Nt×Nt维相关矩阵，此处不考虑发射端的相关性，故Rt应为单位矩阵，HW为独立同分布信道的Rr×Rt维的复高斯随机矩阵，表示矩阵HW·的共轭专转置，为Nr×Nr维的单位矩阵；制定接收端多普勒频谱分布函数如式(3)：p(fm)={p3(φv-arccos(fm/fm2))+p1(φv+arccos(fm/fm2))}fm2·1-(fm/fm2)2fm2·cos(θt1)≤fm≤fm2{p2(φv-arccos(fm/fm2))+p1(φv+arccos(fm/fm2))}fm2·1-(fm/fm2)2fm2·cos(θt2)≤fm≤fm2·cos(θt1){p2(φv-arccos(fm/fm2))+p2(φv+arccos(fm/fm2))}fm2·1-(fm/fm2)2-fm2≤fm≤fm2·cos(θt2)---(3)]]>且θt1和θt2为方位阀值角度，到达角度θt1和θt2将散射区域划分为三部分，p1、p2、p3分别表示f(θm)在所述三部分区域上对(0，rm)区间上积分的边缘概率密度函数，fm表示多普勒频移,fm2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φv；根据ρ(m，n)：、以及p(fm)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(fm))∈[‑7，‑3]时，MIMO车载通信系统性能达到优良。