基于非均勻角分布的Clarke信道修正模型

梁國棟

（山西大同大學(xué)，山西 大同 037009）

基于非均勻角分布的Clarke信道修正模型

梁國棟

（山西大同大學(xué)，山西 大同 037009）

本文提出一種通用Von_Mises角分布概率函數(shù)，可以近似逼近非均勻分布AOA的高斯描述函數(shù)，對(duì)Clarke模型做出修正，得出相關(guān)接收端電平復(fù)包絡(luò)函數(shù)及功率譜密度函數(shù)。通過與實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)的對(duì)比，Clarke修正模型的計(jì)算數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率達(dá)到很高的水準(zhǔn)。

多徑分量；非均勻分布；Von_Mises概率函數(shù)

Clarke經(jīng)典模型［1］的主要假設(shè)前提是信道環(huán)境中多徑分量的接收角AOA分布為均勻分布的［2］。

本文探討一種通用Von_Mises角分布概率函數(shù)，可近似逼近非均勻分布AOA高斯分布函數(shù)和包裹高斯分布函數(shù)，求出對(duì)Clarke模型修正的接收端復(fù)包絡(luò)相關(guān)函數(shù)及功率譜密度函數(shù)。

1 平坦衰落的Clarke模型分析

Clarke提出假設(shè)相位角在（0，2］π內(nèi)服從均勻分布，即移動(dòng)臺(tái)周圍散射體服從均勻分布。則E場(chǎng)可以用同相分量與正交分量表示：

其中，

從Jacabean變換可知，接收信號(hào)包絡(luò)服從瑞利分布，即：

對(duì)于第n個(gè)以角度 θn到達(dá)x軸的入射波，入射角 θn的接收信號(hào)分量的瞬時(shí)功率為：

其中，mf表示最大多普勒頻移。

若用S（f）表示接收信號(hào)的功率譜，整理功率譜密度函數(shù)S（f）為：

實(shí)際傳播信道中接收入射角AOA卻通常是服從非均勻分布。需要對(duì)（7）式做深入推導(dǎo)，找到比經(jīng)典模型更接近實(shí)際情況數(shù)學(xué)修正模型。

2 基于非均勻角分布的模型修正

Von_Mises分布在定向統(tǒng)計(jì)中，描繪了來自相互獨(dú)立的小角度偏差樣本之和的分布形態(tài)。

單峰Von_Mises概率密度函數(shù)為：

對(duì)于一個(gè)多徑簇中各子徑的散射AOA概率分布，采用上述Von_Mises分布函數(shù)逼近表示為：

其中Θ表示所有θ的集合，θp表示所有子徑AOA均值。圖2給出了的直角坐標(biāo)系分布圖，圖3給出了其極坐標(biāo)分布圖。

圖3 極坐標(biāo)系下的Von_Mises角分布

其中cosh（.）為雙曲余弦函數(shù)。仿真圖如圖5所示。

圖5 Von_Mises角分布多普勒功率譜分析

從圖可以看到當(dāng) 0κ= 時(shí)，（11）式即為Clarke經(jīng)典散射模型的功率譜。當(dāng) 10κ= 時(shí)，功率譜密度函數(shù)曲線為反L型包絡(luò)下的異變截?cái)喔咚狗植肌?/p>

3 結(jié)束語

本文提出采用von Mises概率密度函數(shù)，來描述多徑衰落信道中非均勻散射體導(dǎo)致的非均勻來波方向分布，并且通過實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)驗(yàn)證了von Mises概率密度函數(shù)能更好地描述實(shí)際電波傳播中的非均勻來波方向分布，從而改變?cè)械腃larke經(jīng)典模型只能描述均勻來波方向分布的缺陷，使修正后的模型更接近實(shí)際信道的統(tǒng)計(jì)參數(shù)。

［1］G.J.Foschini.Layered Space-Time Architecture for Wireless Communication in a Fading Environment when Using Multiple Antennas.Bell Laboratories Technical Journal.1996，1（2）：41-59.

［2］R.A.Valenzuela.A Ray Tracing Approach for Predicting Indoor Wireless Transmission.Proc.IEEE Vehicular Technology Conf. 1993：214-218.

Clarke of non-uniform angular distribution channel correction

LIANG Guo-dong
（Shanxi Datong University，Datong Shanxi 037009）.

This paper presents a general Von_Mises angular distribution probability function，can approximate approaches the non-uniform distribution of AOA gaussian describing function，making correction to Clarke model，draw relevant heal receiver power envelope function and power spectral density function.By comparison with actual measurement data，Clarke correction model to calculate the data accuracy is very high level.

Multipath components；nonisotropic scattering；the von Mises angular distribution

G512.74

A

10.3969/j.issn.1672-7304.2015.04.036

1672-7304（2015）04-0075-02

山西大同大學(xué)2015年校級(jí)科研項(xiàng)目《MIMO多入多出信道模擬器設(shè)計(jì)研究》［2015-Q1］。

（責(zé)任編輯：廖建勇）

梁國棟（1986-），男，山西大同人，研究方向：無線移動(dòng)通信。