7. Определение канала

Вводится понятие «опыта», как отдельный случай моделирования, при котором БС использует антенную решетку из S элементов и излучает сигнал в направлении подвижного МС, который также использует антенную решетку из U элементов для приема сигнала при заданном количестве временных отсчетов. Сигнал достигает приемника через N независимых путей распространения, каждый из которых описывается мощностью и задержкой. Таким образом, формируется N зависимых от времени матриц размером SxU. Сумма этих матриц описывает полную реализацию канала

; (2.1)

. (2.2)

Основная цель программы это генерирование коэффициентов h_s,u,n(t)(s=1…S, u=1…U) для каждой матрицы H_S,U,n(t)(n=1…N) для каждого момента времени.

Уравнение, которое описывается этими зависимыми от времени коэффициентами, характерно для любой окружающей среды, и будет отличаться для вертикальной и горизонтальной поляризации. Рассмотрим уравнение для случая, когда используется только вертикальный тип поляризации. Некоторые из этих параметров уравнения можно задавать вручную, другие берутся случайным образом

, (2.3)

где P_n – мощность n-ого пути;

N – количество путей (кластеров);

M – количество подпутей на один путь;

S – число элементов антенной решетки базовой станции;

U – число элементов антенной решетки мобильной станции;

Φ_{n, m} – фаза m-ого подпути n-го пути;

θ_n,m,AoD – абсолютный угол передачи m-ого подлуча n-го луча на базовой станции относительно нормали ее антенной решетки;

θ_n,m,AoA – абсолютный угол приема m-ого подлуча n-го луча мобильной станцией относительно нормали ее антенной решетки;

G_BS(.) – коэффициент усиления каждого элемента антенной решетки базовой станции;

G_MS(.) – коэффициент усиления каждого элемента антенной решетки мобильной станции;

j – мнимая единица;

k – волновое число 2π/λ, где λ является длиной волны несущего колебания выраженное в метрах.

d_s – расстояние в метрах от элемента антенны базовой станции относительно опорной антенны (s = 1). Для опорной антенны s=1, d₁=0;

d_u – расстояние в метрах от элемента антенны мобильной станции относительно опорной антенны (u = 1). Для опорной антенны u = 1, d₁= 0;

v – значение вектора скорости движения мобильной станции;

θ_v – угол движения мобильной станции.

На рисунке 2.1 указаны все основные угловые параметры, используемые при моделировании.

Рисунок 2.1 – Угловые параметры модели

В данной модели приняты следующие определения:

Ω_BS – ориентация антенной решетки базовой станции, определяемая как разность между антенной решетки базовой станции и абсолютным направление на север (N),

θ_BS – угол между линией прямой видимости и нормалью к плоскости антенной решетки базовой станции,

δ_n,AoD – угол излучения n-ого луча (n = 1…N) относительно линии прямой видимости,

Δ_n,m,AoD – смещение m-ого подлуча (m = 1…M) n-ого луча относительно δ_n,AoD,

Ω_MS – ориентация антенной решетки мобильной станции, определяемая как разность между антенной решетки мобильной станции и абсолютным направлением на север,

θ_MS – угол между линией прямой видимости и нормалью к плоскости антенной решетки мобильной станции,

δ_n,AoA – угол приема n-ого луча (n = 1,…, N) относительно линии прямой видимости,

Δ_n,m,AoA – смещение m-ого подлуча (m = 1,…, M) n-ого луча относительно δ_n,AoA.

Из рисунка 2.1. можно видеть, что

θ_n,m,AoD = θ_BS + δ_n,AoD + Δ_n,m,AoD; (2.4)

θ_n,m,AoA = θ_MS + δ_n,AoA + Δ_n,m,AoA. (2.5)

Углы, отсчитываемые по часовой стрелке, рассматриваются как положительные, а против часовой – отрицательные. Относительные углы Ω_BS, Ω_MS, θ_BS, θ_MS для простоты, вместо отрицательных значений используем их сопряженные положительные значения. Например, если θ_MS = –15⁰ , будем полагать что: θ_MS = 360⁰ –15⁰ = 345⁰. Однако это не применимо для углов δ_n,AoD, δ_n,AoA, Δ_n,m,AoD и Δ_n,m,AoA, которые принимают отрицательные значения.

Таким образом, можно показать, что

θ_MS = |Ω_BS – Ω _MS + θ_BS + 180⁰|. (2.6)