MIMO信道仿真模型比较及其验证

doi:10.3969/j.issn.1000-0801.2016.02.011

摘要/Abstract

摘要：

建立在几何上的WINNER模型和COST2100随机信道模型是第四代（4G）移动通信MIMO（multi-input multi-output，多输入多输出）信道仿真中两个最为典型的仿真模型，在4G信道仿真中得到广泛应用。由于WINNER模型和COST2100模型不同的物理机制，还缺乏对这两种模型的比较和在具体应用场景下的有效性和契合度的研究。在室内环境中开展了WINNER模型和COST2100信道仿真比较与验证研究，在视距和非视距的情况下，对信道的功率时延谱、莱斯因子、信道容量、时延扩展和角度扩展等信道特征参数进行仿真对比，再利用实际测试数据的分析结果作为佐证，验证两个模型的契合度以及模型的实用性。

关键词: WINNER信道模型, COST2100信道模型, 功率时延谱, 莱斯因子, 信道容量, 时延扩展, 角度扩展

Abstract:

WINNER and COST2100 channel models are geometry based statistical models，they are the most important channel models for MIMO（multi-input multi-output）system simulations in the fourth generation（4G）radio systems. Due to different physical mechanism advantages for WINNER and COST2100 models，there is almost no work available for the comparative studies between the two channel models and effectiveness and agreement in a specific scenario. The channel simulation and measurement studies for the two channel models in indoor environment was focused on. In the line-of-sight（LOS）and non-line-of-sight（NLOS）cases，the power-delay-profile （PDP），Ricean factor，channel capacity，rms delay and rms angular spread were simulated using the two channel models and measurement data. The comparative studies between the simulation and measurement results are performed to test the effectiveness and agreement of the two models in a practical application environment.

Key words: WINNER channel model, COST2100 channel model, power delay profile, Ricean factor, channel capacity, delay spread, angle spread

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图/表 12

表1

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参考文献 21

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参数	数值
载频/GHz	5.3
带宽/MHz	100
发射功率/dBm	26
接收机速度/（km·h^-1）	0～5
采样速率/MHz	640
码片速率/MHz	100

K因子/dB	COST2100	WINNER	实验结果
10%	3.47	4.13	3.48
50%	12.46	12.08	12.38
90%	21.13	23.05	22.90
平均值	12.27	12.50	12.39
方差	6.71	7.39	7.43

K因子/dB	COST2100	WINNERⅡ	实验结果
10%	1.79	1.58	1.37
50%	9.11	8.92	8.02
90%	17.11	16.52	15.97
平均值	9.00	8.71	8.47
方差	6.09	6.68	6.21

RDS/ns	COST2100	WINNER	实验结果
10%	39.21	38.83	35.26
50%	47.91	49.19	49.08
90%	59.25	59.44	62.13
平均值	48.30	48.83	48.80
方差	7.78	8.67	10.21

RDS/ns	COST2100	WINNER	实验结果
10%	21.33	23.18	23.58
50%	28.58	30.14	30.03
90%	35.37	34.45	36.48
平均值	29.17	29.62	30.07
方差	6.41	4.79	5.26