一个简化的多路径组件建模方法基于射线跟踪高速列车通道

文摘

高速列车(HST)在毫米波通信(mmWave)乐队得到了很多的关注由于其众多的高速率应用程序启用智能铁路移动。准确和有效的信道模型总是至关重要的哈勃太空望远镜系统设计、评估和优化。mmWave HST通道的一个突出特点是,它是快速时变。几何描述这一特性,建立多路径模型的主要路径延迟和多普勒域行为。因为mmWave不足HST通道测量具有高流动性,模型是由一个measurement-validated射线跟踪(RT)模拟器。有别于传统模式,占主导地位的多路径的时间演化行为的特征是几何因素代表了占主导地位的多路径组件的几何关系(MPC) HST的环境。实际上,在每个主要多路径,其几何因子是固定的。统计模型的几何因素和它的生命周期,占主导地位的英国央行货币政策委员会中提取每个局部地区大范围固定(WSS)和跟踪WSS不同区域来识别其“出生”和“死亡”的地区。然后,复杂的衰减主要政策委员会联合建模的延迟和多普勒频移都是源自其几何因素。最后,对比验证了RT模型实现模拟和建模的延迟和多普勒扩散。

1。介绍

特点是机动性高,高速列车(HST)场景将第五代中的一个典型场景(5克)无线通信系统(1]。要启用智能交通系统,各种高速率服务需要在这种情况下(2- - - - - -4),例如,高清晰度(HD)视频监控和车载实时连接。为满足这些服务,应用先进技术在HST通信,包括毫米波(mmWave),移动中继站(夫人)和智能天线,研究在文献[5- - - - - -8]。事先设计这些先进技术和评估他们的表现,准确的信道模型是必要的。然而,现有的信道模型在mmWave乐队主要专注于室内和静态场景(9- - - - - -13),而不考虑快速时变HST发射机之间的通道(开放空间场景中)和夫人。由于这些事实,mmWave HST通道建模已经underresearched文献。

当前HST信道模型的建模方法,大致可以分为三个类别(5]:确定性、随机性和几何随机建模。

确定性建模主要是基于几何光学或更一般的,在求解麦克斯韦方程。场景重建和关键的第一步,这给了详细的几何图形,具体的位置和接收机(),等等。然后,结合天线配置复杂的衰减,延迟,角度和极化信息的传播波通过密集的电磁仿真。因此,确定性模型是近似的。HST渠道确定性建模提出了(14- - - - - -18]。在[14),颞演进5.2 GHz的延迟和多普勒扩散传播正交频分复用(OFDM) HST通信系统评估是基于射线跟踪(RT)。同样的,(15,16)使用RT分析HST通道特征,例如,路径损耗(PL),延迟扩展(DS)和角度扩散(),分别在930兆赫和5.25 GHz。至于这些研究,时变特征在non-mmWave乐队HST通道进行了分析。此外,在[17)线性HST RT仿真环境进行和60 GHz DS进行分析和执行随着时间变化。在[18),采用RT 60 GHz,六HST场景模块建模和DS不同模块进行了比较。然而,在(17,18]在哈勃太空望远镜确定性模型验证的测量mmWave乐队,在信道建模至关重要,不执行。此外,这种建模方法由RT失败的情况太复杂,重建的场景。此外,需要大量的计算资源,这是不适合通信链路级别和系统级模拟。因此,随机模型是无效的准确几何假设和计算提出了要求。

随机建模提供了统计方式和条件不同的信道参数之间的依赖关系。虽然这些建模方法给很少的洞察力的瞬时信道结构,它呈现的一般特征是有用的一个典型的场景(19]。从这个角度来看随机建模实际上是有用的。现有的随机模型HST渠道主要集中在窄带(20.- - - - - -24]。例如,在930 MHz, PL,阴影衰落,Rician因素,随机建模是基于各种HST解相关距离测量(20.- - - - - -23]。他们的时变特征所描述的马尔可夫链(24]。此外,对于宽带HST频道,粗略的定位抽头延迟线指定通道模型与多普勒变化提出了开放空间场景和丘陵场景(25,26),分别。然而,与确定性建模的随机模型不能保持空间一致性在时变信道建模(HST是至关重要的27]。此外,机动性高夫人不是造成的非平稳特征在这些HST随机模型。

解决非平稳时变信道,贝罗提出了大范围固定(WSS)概念(28]。WSS的假设下通道可以固定在一个有限的时间区域,其中随机建模变得身体有意义。尤其是电力延迟概要(PDP)延迟域和多普勒功率谱密度(DSD)多普勒域完全描述时变的二阶统计渠道(29日,30.]。

第三建模方法,几何随机信道模型(绿色),是有用的在非稳定的渠道31日]。这是我们目标建模方法的类型。在绿色供应链的具体位置 , ,和散射是合并,散射的分布是预定义的统计法律。标准的信道模型,如农村宏单元(RMa)场景在获胜者二通道模型(32)和移动网络的场景IMT-A通道模型(33),被认为是哈勃太空望远镜的场景。然而,他们是non-mmWave乐队。在[34],窄带绿色供应链建模和散射组件是由measurement-defining集群。在[35),常规的绿色供应链是由考虑时变模型参数,即,离去角(AoD)和到达角(AoA)。它提供了洞察通道之间的关系特点和特定的几何形状。然而,由于过于简单化的传播环境参数化工作从测量很难36]。在[37)绿色供应链与random-cluster提出了延迟和多普勒域在2.14 GHz。,然而,有限的带宽,不肯舍弃多路径组件(mpc),只有洛集群根据洛杉矶几何建模。虽然这些绿色供应链可能不是可伸缩的mmWave HST频道,他们为哈勃太空望远镜信道建模提供一些几何的见解。

在这篇文章中,我们提出一个线性几何占主导地位的多路径模型mmWave HST通道。它完全描述的时间演化主导多路径延迟和多普勒域。建模方法是简单而有效的。不使用密集的RT或数值模拟,提出的建模方法是基于从传播环境中提取的几何因素。通过构造直角三角形几何因素,夫人的位置,和瞬时位置,可以推导出时变延迟和多普勒频移。占主导地位的振幅多路径建模提供的延迟和多普勒频移。振幅建模意味着延迟之间的相关性和角域mmWave HST通道。

该建模方法显示了洞察延迟和多普勒频移之间的关系主导mpc mmWave HST频道。介绍了类似的建模方法(19,38),只包含单一反射光线。该方法能够建模一阶反射路径(高分子基)和二阶反射路径(srp)和反射路径严格守法镜面反射。此外,新主导路径的数量,一生,几何因素(延迟和多普勒频移的计算),和复杂的衰减是统计建模和参数化。详细给出了该模型的实现,这是验证相比measurement-validated rt,这个简单而有效的建模方法是实用的通信网络系统级仿真和评估。

本文的其余部分的结构如下。节2,验证了RT模拟器通过测量获得的数据在mmWave HST频道然后PDP的时间演化和DSD模拟的验证RT mmWave HST场景进行了探讨。部分3描述了该模型的结构,和主要路径探测和跟踪使用几何因素。部分4显示了模型参数。部分5介绍了模型的实现和验证。本文的结论部分6。

2。射线跟踪验证和仿真

典型的mmWave HST场景显示是图1的构造提出了第三代合作伙伴计划(3 gpp) [6]。远程无线头(RRH)放置5米的轨道。夫人是部署在顶部的火车。此外,与纵向分离580三rrh组织作为一个整体连接到基带处理单元(BBU),这是一个新细胞结构mmWave HST通讯系统。

由于缺乏mmWave HST通道测量具有高流动性,建模方法的发展是基于RT模拟器。因此,首先,我们将验证RT模拟器的执行渠道测量mmWave HST的场景。详细的测量运动在日本进行了93.2 GHz和2 GHz的带宽(39]。这个测量频带被选为两个主要原因。一是考虑哈勃太空望远镜的共存与主动和被动服务场景(40),另一个是高的数据传输速率。作者在41]证明的衰减90 GHz乐队毫米波大气中的小和毫米波段相比其他频段。沿着轨道和夫人RRH-MRS距离从20米到350米不等。和天线安装在RRH和半功率波束宽度相同的夫人(HPBW),分别。总结了天线设置表1。注意在RT模拟天线模式是插入的琼斯矢量角度到达或离开。这些琼斯向量覆盖天线的增益和极化。也做过相同的操作和报告15]。此外,测量场景中典型结构的前视图如图2。


参数	设置

- - - - - -天线类型	定向喇叭天线
- - - - - -天线增益	25 dBi
- - - - - -天线HPBWs	/(Az. / El)。
- - - - - -天线高度	0.92米
输出功率	−5 dBm
中心频率	93.2 GHz
带宽	2 GHz

2.1。射线跟踪验证

RT仿真测量场景中被处决,设置表中列出1。具体来说,《道路,反映路径(三阶),并模拟散射光线。因为之间没有障碍和 ,衍射机制不包括在RT模拟。自从mmWave HST通道并不是动态测量,测量通道特征在多普勒域不能获得。此外,只有接收功率提出了在39没有延迟的信息域)。由于测量运动的局限性,就大规模和小规模的参数测量和模拟通道之间进行比较验证。

我们单独的大规模衰退和小规模衰落的滑动/重叠窗口(20波长的大小)的间隔十个波长(25,42]。

2.1.1。大规模的衰落验证

decibel-valued路径损失(PL)模型是由一个线性最小二乘(LS)回归的大规模的衰落在哪里之间的距离吗和米和是自由空间频率相关路径损耗在参考距离吗 ,一般。指的是平均路径损耗指数(中国)观察到的距离。此外,对于建模的阴影衰落,表示为对数正态随机值和标准差 ,也就是说,影子因子(SF)。如果和频率是已知的,在(1)是固定的。因此,对大规模衰退验证,我们比较两个参数,即,请耐心和科幻小说。

测量和模拟大规模衰落图所示3,各自请耐心和科幻和自由空间在93.2 GHz添加路径损耗的比较。同样的耐心,1.6,估计两个渠道。测量的科幻频道2.7分贝,这只是略高于2.0 dB的模拟的科幻小说。请耐心和科幻的良好匹配表明合理的协议在大规模衰落。此外,由于mpc的叠加,请耐心在哈勃太空望远镜场景中从空闲空间低于请耐心。

2.1.2。小规模衰落验证

经验累积分布函数(CDFs)的测量和模拟振幅RT小规模衰落图所示4。之间有一个很好的匹配测量和RT模拟小规模衰落统计特性。此外,测量和RT模拟振幅的意思是威尔士人只是略有不同;也就是说, 和。由于存在的路径,采用Rician分布以适应分布。图4显示Rician分布可以准确地描述小规模的振幅衰减。拟合曲线Rician来源于测量数据。

验证确认RT模拟器能够准确地再现mmWave通道特征HST的场景。值得注意的是,这种情况下的特征是它的有效反射镜,其中大多数是铁路边的墙壁。实际上,墙壁作为输入,并不一定从旁边的壁垒。假设在该方案中主要有效反射镜是垂直于地面,如建筑和隧道墙壁,RT模拟器应该充分工作。由于measurement-validated RT我们有机会扩展有限HST测量场景一般mmWave HST的场景。

2.2。射线追踪模拟

模拟场景是一个典型的mmWave HST环境如图1。为广大RT模拟、天线高度和模式已经改变,在测量场景中设置不同的天线高度,也就是说,3.2和3 m在。RT的天线高度仿真提出与测量的高度设置和超过壁垒作为输入,如图2。具体来说,提高天线高度旨在打破了半封闭空间由铁路边的壁垒。然后,铁路边的建筑物的影响(如图蓝色块1)可以增加,就像一般的传播环境。描述的传播渠道mmWave HST的场景中,使用全向、垂直偏振模式和 ,而不是定向的模式。夫人的运动范围是从RRH2 RRH1与580米的长度,图中所示1。夫人速度设置为500公里/小时,3 gpp中讨论的最高速度(6]。此外,参数设置为RT模拟器上面是一样的。

在本文中,我们关注的延迟和多普勒频域信道特点的关键帧结构设计(时域)[43)和副载波间距选择(频域)44]。特别是对于多普勒分析,采样间隔应小于半波,也就是1.6毫米(载波频率为93.2 GHz),这表明RT模拟的巨大的数据量。在720747年夫人运动快照模拟快照重复时间为5.79年代。注意,减少模拟数据的数量,只在时间和频率域国税局对于每一个快照存储和多路径属性,也就是说,射线绝对延迟,角,电场,等等,还没有从沿出口模拟数据存储在相同的格式的数据记录在通道测量活动,然后需要通道从国税局提取的特征,这使得该方法一般。

RT模拟数据的分析显示,观察到的衰落过程mmWave HST通道是不稳定的。由于传播环境改变有限率,可以克服非平稳连续当地WSS地区(45),也就是说,WSS时间窗口。当地的散射函数(LSF)介绍46)是用来确定的规模。确保稳定性分析中,选择最低固定时间间隔3.6毫秒。因此,在每个WSS时间窗口的统计数据延迟和多普勒域本地固定,我们可以平均当地PDP和DSD在每个WSS时间窗口介绍(47]。

为mmWave HST通道DSD时间演进和PDP图所示5。在每个WSS时间窗口,我们正常化瞬时DSD和PDP的最大值并设置截止阀值50 dB低于最强的峰。连续多普勒和延迟时变洛杉矶的轨迹路径可以在数据很容易被认出来5(一个)和5 (b),分别。显然,《道路总是存在。另一个不连续多普勒轨迹图5(一个)出席某些连续WSS时间窗口,然后消失。相应的延迟轨迹如图5 (b)。因为连续或不连续的轨迹似乎遵循一定的曲线,底层几何会发现以下。此外,很明显,多路径分辨率比延迟高多普勒域域。因此,为了清晰起见,以下插图主要在多普勒域。

(一)多普勒功率谱密度(DSD)

(b)功率延迟概要(PDP)

3所示。几何主要多路径信道模型和数据处理

3.1。几何主要多路径信道模型

通道模型是基于通道扩散函数(37]。在时间 ,传播渠道的功能是表达的叠加路径在哪里狄拉克δ函数和吗 , ,和代表了复杂衰减、延迟和多普勒频移的路径观察到时间 ,分别。哈勃太空望远镜的频道,每个路径的行为,也就是说,复杂的衰减,延迟和多普勒频移,会随着时间而改变。特别是,由于高速夫人,mpc,除了洛路径,经常出现在“出生”和“死亡”的过程,如图5。为了方便起见,我们定义路径的三组(2),如下所示45]:(我) 是主导路径的设置首先检测到的时间吗 ,用是谁的路径索引。(2) 是主导路径的设置首先检测到的时间吗( )和仍然存在的时间 ,用是谁的路径索引。(3) 是工会组上述两组,其中包含所有的主要路径,存在时间。通过检测和跟踪时变PDP和DSD主导路径,和可以构造和占主导地位的多径信道模型可以重建的时间吗。占主导地位的多路数字可以表示为在哪里代表主导路径的数量被新发现的时间 ,也就是说,元素的数量 ;(上学期的3)指的是占主导地位的路径数量是之前发现和仍然存在的时间。因此,夫人运动期间,提出信道模型能够描述主导mpc的出生和死亡的过程。此外,通过建模的时间演化主导多路径的行为(2)在他们的一生中,该模型可以准确地生成时变HST频道。注意,当一个主要路径消失,它的生命周期结束。这种假设简化了信道建模和不显著影响模型精度(48]。

对于时变HST渠道,参数(2)是由随机生成的几何因素。统计模型的几何因素,应该使用WSS时间窗口的方式统计特征的几何因子可以在每个WSS时间窗口(49- - - - - -51),因此信道建模变得身体有意义。WSS时间窗口的大小是前面定义。如图5,占主导地位的mpc存在于多个连续WSS窗口。因此,主导路径的一生可以WSS窗口数量的特征。在该通道模型,我们使用两个不同的时间尺度来描述每个路径:(我)大规模:几何因素是WSS窗口索引的索引,这表明WSS中的传播环境保持不变的时间窗口。(2)小规模:延迟、多普勒频移和复杂衰减的主要路径是在每个时间即时使用几何因素。总而言之,我们统计模型以下参数:(我)大小的占主导地位的多路径一生WSS的窗户(2)主导路径的数量在每个WSS最新发现的时间窗口(3)新主导路径的几何因素在每个WSS的时间窗口。

发达国家占主导地位的多路径模型包含洛杉矶路径,高分子基,srp。实际上,通道模型包括高分子基,srp和第三——或者高阶反射路径。然而,在运动的能量比夫人第三或高阶反射路径通常低于如图6。在每一次瞬间的能量比率计算功率之和一定秩序反映路径除以所有存在的反射路径的总功率。因此,在提出信道模型第三或高阶反射路径的贡献将被忽略。注意,这个数字从downsampling RT获得模拟多路输出的属性。将采样间隔是3.6毫秒采样间隔和相应的距离是0.5米(500公里/小时)的速度。考虑到RRH之间的距离、物理对象,和夫人是远远大于0.5米,它是合理的假设,在间隔没有反映路径溜走了。此外,由于较低的权力分散的贡献多路径组件(后腰)mmWave乐队后腰不建模52- - - - - -54]。总之,占主导地位的多路径通道模型,建模洛杉矶路径,玻璃钢,SRP就足够了。

3.2。数据处理

一般来说,高分子基通道的高水位和srp反映正常的铁路边的墙壁垂直于轨道。如图7潜在的几何特性完全主导mpc的探索,和几何因素是明确的。对于每个主要多路径类型都有特定的直角三角形,直角边的长度(即平行设在)被定义为几何因素,也就是说, , ,和。与移动的夫人 ,另外两条边的长度是时变的。值得注意的是,对于洛杉矶路径等于斜边的路径距离,同时,玻璃钢和SRP,斜边的长度,根据镜面反射定律,也等于路径距离。因此,多径延迟 , ,和能够源自于直角三角形。此外,各自的路径抵达夫人和太太之间的角是指移动方向 , ,和 ,多普勒频移为主导的货币政策委员会可以被估计。因此,通过直角三角形,几何因素,主要是通过定义的延迟和多普勒频移主导货币政策委员会可以在时间。

(一)

(b)

(c)

根据分析,可以充分表现为主导的多路径模型几何因素。而且,通过相应的几何因素,多路延迟的时间演化和多普勒频移。因此,我们探测和跟踪主导mpc的几何因素和它的几何关系。

3.2.1之上。占主导地位的多路检测

之前检测每个主导路径的信息(例如, , ,和),延迟和多普勒频移的解析表达式,包括几何因素必须澄清。对于均匀性和便利性,下标表示在图传播机制7被替换为路径指数吗 ,在哪里。注意,几何因子的物理意义并没有改变。的位置是夫人,时变的位置。此外,在最初的夫人的价值是 ,在那里米,即相邻rrh分离。直角边的长度(这是平行的设在)给出在哪里夫人表示速度500公里/小时。斜边长度等于主导路径的旅行距离,延迟是派生在哪里是指光的速度表示的几何因素路径。此外,多普勒频移可以通过在哪里代表93.2 GHz的载波频率。由于小之间的高度差和仰角不考虑。的分析形式是之后,通过涉及几何因素,主导路径检测延迟和多普勒域。受益于二进制图像的数学形态学膨胀和侵蚀,轨迹图5精制是更清晰,流畅,连贯,如图8,这是有利于峰值搜索。具体来说,对于图像处理时变DSD和PDP在图5首先转化为二进制图像阈值25 dB (55]。像素与权力25 dB低于最大功率设置为0;否则,像素设置为1。在WSS时间窗口包括即时 ,通过识别精制DSD和PDP的山峰,多普勒频移和延迟以及相关的权力。每一块峰信息存储在一个峰。

随后,利用几何关系确定检测峰属于主导货币政策委员会。通过结合(5),(6)和(7),在(4可以重新安排选择的主要路径集,发现最高检测(8)已经被整合和阈值必须使用在哪里表示绝对值和的值获得(4),这是根据时变夫人的位置,真值。如果不满意,设置存储在峰值占主导地位的多路径建模;否则,最高的被丢弃。在这个分析中,我们选择= 0.9 m和必须的选择,而经验基础上完成的。之后,可以计算的几何因素

检测后,th路径在th WSS时间窗口中,有一组存储在扩展设置。对于每个WSS时间窗,检测过程会重复。据检测,几何因素的边际值,也就是说,最小和最大的价值。图8显示了两个多普勒轨迹的边际值(派生(6))和地区限制两个包括多普勒轨迹的主导货币政策委员会。此外,轨迹(虚线)的例子在图8是由多个WSS时间窗口中观察到的几何因素。其轨迹是不连续的,生与死的过程几次,这表明间断地分布式铁路边的墙壁。此外,由于应用数学形态学,DSD图的演化8更清晰和更薄的突起DSD相比在图吗5(一个)。

3.2.2。占主导地位的多路径跟踪

捕捉占主导地位的多路径进化在个人的有生之年,跟踪执行基于几何因素。在两个连续WSS窗户,如果相同的几何因素出现,相关的路径被认为是相同的路径。这可以用来跟踪的主要路径和估计它的生命周期。

两个任意的主要路径和 ,从连续两个WSS时间窗口,设置两个主导路径给出的加强跟踪,上述阈值采用。跟踪算法描述如下。

步骤1。计算任何几何因素之间的绝对差异和并获得矩阵与维。

步骤2。如果条件满意,th MPC在被认为是进化的th MPC在。匹配,分配一个惟一的ID路径。检查所有其他路径连续两个WSS windows和匹配的路径发展。之后,如果路径没有ID,一个新的路径ID也为新近观察到指定路径。

步骤3。重复步骤1和2为和 ,和继承的路径ID路径发展多个WSS时间窗口根据(12)。同样的,如果新路径已被观察到,新路径ID。

步骤4。WSS时间窗口后重复这些步骤 ,和前后一致地匹配在每个连续两个指数WSS的窗口。为所有主要路径指定路径id。

第5步。平均几何因素来自相同的路径ID和分配的平均值作为独特的几何因素的路径ID。

步骤6。应对小时间“差距”,信息的主要路径是错过了一个或几个(小于)连续WSS窗口。错过的主导路径的设置可以通过相邻WSS的几何因素覆盖时间窗口,也就是说,涉及的几何因素(5)和(6)来计算延迟和多普勒频移,然后推导功率的功率模型在下一小节中介绍。

从跟踪算法在初始时间和主要路径分配给IDs独特的路径。在我们的分析被选中。通过分组主导路径的路径ID,我们获得生命周期和每个主要的演化路径。图9显示的结果跟踪算法在多普勒域mmWave HST通道。跟踪轨迹计算的几何因素(在他们的有生之年)同意的时变DSD RT模拟。良好的匹配验证几何投影检测和跟踪算法。

4所示。模型参数

第一通道参数估计在每个WSS的时间窗口然后统计建模。

4.1。占主导地位的多路径一生

如果占统治地位的路径中首次发现th WSS窗口,去年中观察到th WSS窗口( ),表示为其一生指数的区别用于间接模型生命周期。注意,不包括在《路径模型由于其现有的。图10显示的经验提供这是安装的截断高斯分布 ,71.5和48.5代表平均值和偏差,分别。在图10 范围从6到180因此截断高斯分布是有界的。适合由非线性实现LS回归。评估健康,Kolmogorov-Smirnov (KS)测试置信水平和使用不能拒绝零假设,验证符合。此外,两个蓝色虚线所示图10是信心边界由给定的置信水平。显然,经验提供的在有限的面积两个边界。

4.2。新主导多路径数

回忆(3);在时间完全主导路径数是由新的主导路径的数量吗和旧的数量占主导地位的路径。旧的主导路径时间之前曾被观察到和他们的消失是由他们的一生。因此,只有新的主导路径的数量应该在每个WSS建模时间窗口。

对准确建模、新兴主导路径内的数量th时间窗估计基于主导多路径内的数量时间窗口。在细节,根据条件概率新兴主导路径的数量可以给。在表2提供了条件概率。很明显形成一个主导路径的表可以在每次新观察窗口。此外,生成新路径的概率减少占主导地位的多路数字之前的时间窗口时增加。



	1	2	3	4	5

0	0.9975	0.9979	0.9990	0.9996	1
1	0.0025	0.0021	0.0010	0.0004	0

4.3。新主导多路径几何因素

几何因素是固定在主导多路径的一生中,而且,通过它,延迟的时间演化和多普勒变化可以计算(5)和(6)。因此,当一个占主导地位的路径是新近观察到在WSS的时间窗口,应该为它生成的几何因素。发现的PDF新兴主导路径的几何因素可以通过极值分布建模: 在哪里表示极端值分布的PDF功能和位置参数和尺度参数模型参数,可以通过非线性LS估计的回归方法。图11显示了几何因素的实证提供新主导路径,也就是说, ,和LS适合它,良好的匹配显示合理的配合。参数和分别约为10.5和3.7。此外,上下信心界限(虚线)获得的95%置信水平进行比较。此外,KS在置信水平测试评估采用适合和零假设被接受,这验证了极值分布。

4.4。占主导地位的复杂多路径衰减

回忆中的参数(2),占主导地位的mpc,延迟和多普勒频移上面建模而占主导地位的mpc的复杂衰减了。注意,参数,即延迟,多普勒频移,阶段,和复杂的衰减,使用小时间尺度建模,也就是说, 。图12展示了三维散点图的延迟,多普勒频移,和占主导地位的mpc的力量来自RT模拟。显然,占据主导地位的多路径路径大国依赖于延迟和多普勒频移。通常,mpc旅行的距离和角度信息的衰减的主要因素。旅行的距离可以通过几何关系,特点是延迟获得(5)。角信息包含在多普勒频移,来自(6)。具体来说,当载波频率,多普勒频移是主要由角信息。因此,在本文中复杂的衰减和延迟和多普勒频移模制。

有一个很好的适合RT模拟结果,振幅在分贝规模和建模可以分为两个部分,即时滞相关部分和Doppler-dependent部分。特别是振幅洛杉矶路径只包含时滞相关的部分

其他mpc振幅模型表示为(16),表示断点的几何因素和参数 , , ,和使用非线性建模Doppler-dependent部分安装LS回归。注意,多普勒频移(16)是在分贝。删除原始数据的时滞相关部分后,显然Doppler-dependent部分提出了分段行为的力量,如图13应用分段拟合,这是原因。我们推测,这种行为是由于不同订单的反射路径损耗较高的高阶。通过几何分析,两个RT模拟曲线组成的黑色点可以被分离从彼此的几何因素。合理,高阶反射路径与较大的几何因素应当分离,如图7。因此,当指出了高分子基,另一个(16对srp)。如图13使用指数函数、分段模型提供了一个合理的配合。此外,我们注意到,拟合曲线Doppler-dependent权力有相同的形状但不同”的立场。“这可以被视为相同形状参数的指数函数,也就是说, , ,搬到不同的“职位。”“职位”的决心(以及设在)和(以及设在)。在(16),srp的“立场”的价值是高分子基的两倍。拟合结果给 , , , 和断点HST的场景设置为65。

表示为主导路径的阶段总之,可以计算复杂衰减的主要路径。

5。模型实现和验证

5.1。实现

该模型的实现步骤总结如下。注意,《路径中存在,因此其代是确定的;也就是说,它的生命周期等于夫人移动的持续时间;等于几何因素(见图7)。(1)初始化:设置初始主导多路径(范围从1到5)数量和总数量的建模WSS时间窗口。每个主导路径的一生和几何因素(除了洛路径)结果生成初始化的部分4.1和4.3,分别。然后,通过几何因素,使用(5)和(6),占主导地位的多路延迟和多普勒频移计算。每个初始复杂衰减的主要路径是派生的延迟和多普勒频移(16)和(17)。(2)为“老”mpc而建模:在第二WSS窗口旧主导多路径的一生是首先检查来确定是否被删除。剩下的主要路径,参与继承几何因素从以前WSS窗口,瞬时延迟、多普勒频移,和复杂的衰减派生一样上面的步骤。(3)“新”mpc建模:在第二WSS窗口,新的主导路径生成过程的部分4.2检查。如果新生成的,它的生命周期和几何因素初始化后,初始化过程,然后瞬时延迟,多普勒频移,和复杂的衰减。(4)时间演化:重复步骤()和(),时变延迟、多普勒变化和复杂衰减传播函数(2)连续WSS时间窗内。

5.2。验证

提出模型的有效性检查通过比较广泛的与measurement-validated RT模型模拟仿真。为了像RT模拟环境,相同的系统参数设置,也就是说,频率,的位置和 ,速度,夫人和移动范围。我们模仿传播函数连续1160 WSS时间窗口。最初主要多路数字是根据RT模拟结果设置为2。这里,在每个WSS窗口,我们将主导mpc与权力25 dB低于最大功率(55]。评估的准确性提出信道模型,实证CDFs的均方根(RMS)延迟和多普勒扩散的模拟通道相比,RT模拟的。RMS时延扩展可以计算的的平均值是计算同样的RMS多普勒扩散可以计算(18)的变量取而代之的是。图14描绘了CDFs的经验和 ,RT模拟和建模渠道的数据吗(14日)和14 (b),分别。结果表明,该模型是相当接近RT模拟。注意,当< 5 ns RT模拟和建模之间的一些差异是发现延迟传播,这可能会出现由于几何模型的误差因素,很难准确地模拟真实的场景。无论如何,mmWave HST信道模型的整体性能令人满意。