3GPP—SCM信道建模步驟與使用

何世宇

摘要：介紹3GPP組織提出的有關(guān)多輸入多輸出的SCM信道建模，并對其建模的基本原理，建模過程與步驟進行討論，并給出最終信道系數(shù)的表達式。之后對雅典大學基于MATLAB的SCM信道建模仿真平臺進行功能的簡單介紹與說明。并通過對城市微小區(qū)的仿真，講解該SCM信道仿真平臺的使用方法，從而得到信道容量，空間相關(guān)性，信道快衰落等指標，最終做出總結(jié)。

關(guān)鍵詞：SCM；移動通信；MIMO；信道建模；信道仿真

中圖分類號：TN919.3 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）07-0200-03

Abstract： The article is talking about the Spatial Channel Model， which was put forward by 3GPP， and explain the principle of how to generate a SCM model， then raise the channel coefficient. In addition， the paper will introduce the SCM simulation platform which was designed by the University of Athens. Using the Urban Micro as the background， teach the reader how to use this simulation platform. At the same time， get the parameter such as Channel Capacity， Spatial Autocorrelation， Channel fast fading， and so on. Finally， give a summary.

Key words： SCM； mobile communication； MIMO； channel modeling； channel simulation

2.3 SCM信道系數(shù)系數(shù)的最終表達

通過上一節(jié)所確定的信道參數(shù)構(gòu)造信道矩陣系數(shù)?？梢杂肧代表基站天線陣元的個數(shù)，s代表第s個天線陣元；U代表移動臺天線陣元的個數(shù)，u代表第u個天線陣元，并用N來表示多徑數(shù)量。其中第n個多徑分量的信道系數(shù)我們用[Hn（t）]來表示，其為一個S*U的矩陣。若天線s發(fā)，天線u收，信道傳輸矩陣為：

各個變量的含義請參照上一節(jié)定義。

3 SCM仿真平臺

3.1 雅典大學仿真平臺簡介

瑞典大學的SCM仿真平臺是所有SCM信道研究人員所必備的一款仿真工具箱，它嚴格按照3GPP TR25.996協(xié)議，并且在此基礎(chǔ)上增加了很多可選的參數(shù)。并且可以將信道容量，空間相關(guān)性等重要指標可視化地表達出來。對SCM信道的研究具有重大的意義。

3.2 仿真平臺使用說明

3.2.1 開始界面

首先在MATLAB中打開軟件包“SCM”，之后在命令窗（Command Window）口中輸入“SCM”。首先會出現(xiàn)信道場景選擇窗口，可以選擇城市宏小區(qū)，城市微小區(qū)和市郊宏小區(qū)，此外還可以選擇極化方向，只有垂直極化或水平極化和垂直極化并存。在這里我們選擇城市微小區(qū)、只有水平極化的情況

3.2.2 基礎(chǔ)參數(shù)選擇界面

首先進入的是基礎(chǔ)參數(shù)選擇界面，在這里我們可以選擇基站天線陣元輸S，移動臺天線陣元數(shù)U，移動臺速度等參數(shù)，平臺一開始也提供了一組初始參數(shù)供使用者參考。

3.2.3高級參數(shù)設(shè)置界面

點擊基礎(chǔ)參數(shù)設(shè)置界面最下行的“Additional Properties”可以進入高級參數(shù)設(shè)置界面，在這里我們可以對SCM信道的一些高級參數(shù)進行設(shè)置，如基站與移動臺的距離d，移動臺寬邊方向與正北方向的夾角[ΩMS]，此外我們還可以設(shè)置每條路徑的功率和延時，還有一些畫圖參數(shù)，可以進一步進行設(shè)置。

3.2.4 開始仿真

仿真開始前先點擊基礎(chǔ)設(shè)置頁面右下角的“Save to”將該次仿真的數(shù)據(jù)存儲到一個文件夾，然后點擊旁邊的“Begin Stimulation”，仿真的數(shù)據(jù)會存儲到之前選定的文件夾。仿真參數(shù)的相關(guān)指標會通過圖表可視化的形式呈現(xiàn)出來。

3.2.5 仿真結(jié)果解讀

仿真結(jié)束后我們會得到如圖所示的圖表，以城市微小區(qū)為例，其中右上方的是此次模擬基站與移動臺的相對位置的說明，其中白圈是多徑信號的反射點。右下角對功率衰減的描述。左邊從上到下依次是對信道快衰落，信道容量，空間自相關(guān)性的描述。

4 結(jié)論

由于SCM信道模型能夠?qū)IMO信道的統(tǒng)計特性直接建模，保持時間、空間和頻域的統(tǒng)計特性，并且容易實現(xiàn)，其在對MIMO信道隨后的發(fā)展有著很大的影響。SCM信道提出后，歐盟隨之提出了WINNER信道模型，而愛立信、諾基亞和西門子則聯(lián)合提交了關(guān)于IMT-Advanced MIMO信道模型。盡管這些MIMO信道模型看上去令人眼花繚亂，但其基本的建模思想與方法則跟SCM沒有本質(zhì)上的區(qū)別。由此可見SCM信道的影響力。

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