CN102664669A - 一种提高室内分布式多输入多输出系统信道容量的方法 - Google Patents

Abstract

一种提高室内分布式多输入多输出系统信道容量的方法，涉及无线通信领域。提供一种可获得最佳提升系统容量的性能的提高室内分布式多输入多输出系统信道容量的方法。发射端根据接收端反馈的角域信息，建立分布式多输入多输出信道的角域模型；根据建立的分布式多输入多输出信道的角域模型，针对不同室内环境重新构造信道信息矩阵；根据信道信息矩阵，在室内分布式天线中选择信道增益较大和到达角差异较大的发射天线用于数据发送；利用奇异值分解方法分解天线选择后的信道信息矩阵，并采用功率注水算法对已选择的发射天线进行功率分配；利用室内分布式多输入多输出系统，发送各用户在各个信道中的待发送信号，从而达到提高信道容量的目的。

Description

一种提高室内分布式多输入多输出系统信道容量的方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其是涉及一种提高室内分布式多输入多输出系统信道容量的方法。

背景技术

随着室内数据业务通信量的迅猛增长，室内覆盖已成为各大厂商和运营商关注的焦点。有关数据显示，全球范围内3G室内业务量占其总业务量近70％，室内用户是室外用户的2倍以上。可以说，保证网络良好的室内覆盖，是提高服务等级、发展客户、提高营运收入的关键。但是对于使用2GHz高频段的3G或LTE网络而言，由于建筑物自身的屏蔽和吸收作用，造成了无线电波较大的传输衰耗，而且2GHz高频电波绕射能力远小于GSM的900MHz，易形成移动信号的弱场强区甚至盲区。而采用传统的室内覆盖方式，需要增加干线放大器的输出功率或增加干线放大器的数目，从而增加网络建设成本。现有的室内微蜂窝，也易受建筑物结构的影响，使其覆盖受到很大限制。直放站可以很快解决信号弱和盲区问题，但其不能增加系统容量，且易造成对其他基站的干扰。

室内分布系统是针对室内用户群、用于改善建筑物内移动通信环境的一种成功的方案，其利用室内天线分布系统将移动基站的信号均匀分布在室内每个角落，可以保证室内区域拥有理想的信号覆盖。

3G网络大量采用分布式基站架构，基带处理单元(Base Band Unit，BBU)加射频拉远单元(Radio Remote Unit，RRU)的结构采用一种新型的分布式网络覆盖模式连接。采用光纤将基站中的射频模块拉远到靠近要覆盖的楼层，通过室内分布系统与室内天线，实现建筑物中的室内覆盖。

多输入多输出(MIMO)技术，因为它可以有效地利用空间和时间的分集作用，实现较为理想的链路性能。从物理本质上来说，利用不同通道之间的空间非相关性来复用相同的无线资源将大大提高系统的吞吐量。信道容量随着天线数量的增大而线性增大。也就是说可以在不增加带宽和天线发送功率的情况下利用MIMO信道成倍地提高无线信道容量。MIMO将多径无线信道与发射、接收视为一个整体进行优化，从而实现高的通信容量和频谱利用率。这是一种近于最优的空域时域联合的分集和干扰对消处理。同传统的单天线系统和仅在接收端采用多天线的系统相比，MIMO信道既提供了功率增益，又可以提高自由度增益。

在室内场景中，由于复杂的环境会影响信道参数的变化，而且在室内场景下信号传播存在严重的阻挡，更加严重的多径。为确保信息的可靠性，不少文献提出用信道统计信息不随信道的波动而变化这一特征反馈信道信息。但这种方法精确度不佳，而且需要大量的信息反馈，加大系统的负担。而本系统能动态地获取并利用角域信息构造信道矩阵，采用室内分布式MIMO系统架构，根据天线选择策略选出适合的天线进行数据发送，不仅能够提高系统信噪比；同时，可自适应地根据信道信息状态，充分利用MIMO的空间自由度进行复用，进一步提高信道容量。

中国专利CN1946001公开一种在多用户多输入多输出系统中实现下行链路自适应的方法及系统，包括步骤：用户设备测量下行链路的信道状态并将信道状态信息反馈到基站；基站根据接收到的信道状态信息，给用户设备分配子载波，并将分配结果通知对应的用户设备；用户设备根据所分配的子载波估计下行链路对应的信道质量；用户设备根据所述信道质量进行发射天线选择，并将选择结果与所述估计的信道质量信息反馈给基站；基站根据所述用户设备反馈的信道质量信息，以及选定的发射天线信息，对每根选定的天线进行自适应调制与编码方式选择，并对每根选定的天线进行发射功率分配与控制。该发明提高了系统的频谱利用效率以及信道容量，充分利用无线系统的资源。

中国专利CN101114862公开一种在多输入多输出系统中的通信方法，包括：接收端根据信道情况选择发射天线组合；接收端将选择的发射天线组合信息发给发射端；发射端根据接收的所述发射天线组合信息使用选择的发射天线组合向接收端发射信号。该发明还公开了一种在多输入多输出系统中的通信系统，包括：发射端和接收端。根据该发明，由于在接收端采用信道容量最大化原则选择发射天线，并将选择的发射天线发给发射端，发射端采用所选择的发射天线向接收端发射信号可达到较高的传输效率，或者在接收端达到更低的误包率。

发明内容

本发明的目的是提供一种可获得最佳提升系统容量的性能的提高室内分布式多输入多输出系统信道容量的方法。

本发明在室内分布式多输入多输出系统中利用角域信息以天线选择为基础，优化功率分配，在多天线反馈系统中，由于接收端具有全部或者部分的信道状态信息，加上本发明利用多输入多输出(MIMO)技术特有的空间自由度，基于信道奇异值分解(SVD)的功率分配方法，

本发明包括以下步骤：

1)发射端根据接收端反馈的角域信息，建立分布式多输入多输出(MIMO)信道的角域模型；

2)根据建立的分布式多输入多输出(MIMO)信道的角域模型，针对不同室内环境重新构造信道信息矩阵；

3)根据信道信息矩阵，在室内分布式天线中选择信道增益较大和到达角差异较大的发射天线用于数据发送；

4)利用奇异值分解(SVD)方法分解天线选择后的信道信息矩阵，并采用功率注水算法对已选择的发射天线进行功率分配；

5)利用室内分布式多输入多输出(MIMO)系统，发送各用户在各个信道中的待发送信号，从而达到提高信道容量的目的。

在步骤1)中，所述角域信息，是接收端通过信道估计得到的，角域信息包括信号到达接收天线入射角

归一化天线距离Δ即天线间距与载波波长之比、载波波长λ_c、天线间隔Δλ_c、接收天线与发射天线间距离d和视距路径衰减因子α等；接收端将角域信息反馈给发射端，发射端重新构造信道信息矩阵，建立MIMO信道的角域模型，明确信道的衰落情况，构造天线分集发送方案。

在步骤2)中，所述针对不同室内环境重新构造信道信息矩阵，包括：

若在室内式分布式MIMO系统中信道增益较大，存在较强的视距路径，则只在室内分布的每根馈线中选择一个信道状态较好的发射天线发射信号；同时不同信号在多根馈线上进行复用；

若在室内式分布式MIMO系统中存在较严重的多径衰落，则在每根馈线中选择多个角域信息较好的天线进行分集发送，提高信噪比，增强信道稳定性；同时不同信号在多根馈线上进行复用；

至此，在室内分布式MIMO系统中，利用一根馈线上多个子天线实现了分集发送，利用多根馈线间的空间自由度进行复用，显著提高了信道质量和容量。

所述在室内分布式MIMO系统中，多根发射馈线分别发射不同信息，同一根馈线上不同发射天线发射相同信息，因此在该室内分布系统中可以提供多个自由度进行复用，同时也可以提供多种天线组合的分集发送；

所述重新构造信道信息矩阵的具体步骤，包括：

若在室内空间只存在视距传播，求出任意发射天线到接收天线间的视距信道增益，构建方法为：

${\stackrel{\‾}{h}}_{\mathrm{ik}}=a\sqrt{n_t{n}_r}\exp (-j2\mathrm{\π}{d}_{\mathrm{ik}}/{\mathrm{\λ}}_c)\·e_t\left({\mathrm{\Ω}}_t\right)\·e_r\left({\mathrm{\Ω}}_r\right)$

则视距信道增益矩阵为：

为第k根发射天线到第i根接收天线间视距信道增益，a为沿视距路径的衰减，n_t、n_r分别为发射天线和接收天线的个数，d_ik为第k根发射天线到第i根接收天线间的距离，λ_c为载波波长。φ_r与φ_t分别为接收天线和发射天线视距路径的入射角。定义Ω_r＝cosφ_r，Ω_t＝cosφ_t，则接收方向Ω_r的单位空间特征图为 $e_r\left({\mathrm{\Ω}}_r\right)=1/\sqrt{n_r}{[1,\exp \left(j2\mathrm{\π}{\mathrm{\Δ}}_r{\mathrm{\Ω}}_r\right),...,\exp \left(j2\mathrm{\π}(n_r-1){\mathrm{\Δ}}_r{\mathrm{\Ω}}_r\right)]}^T,$ 其中T为转置符号，Δ_r为接收天线间距与载波波长之比，发射方向Ω_t上的单位空间特征图为 $e_t\left({\mathrm{\Ω}}_t\right)=1/\sqrt{n_t}{[1,\exp \left(j2\mathrm{\π}{\mathrm{\Δ}}_t{\mathrm{\Ω}}_t\right),...,\exp \left(j2\mathrm{\π}(n_t-1){\mathrm{\Δ}}_t{\mathrm{\Ω}}_t\right)]}^T,$ Δ_t为发射天线间距与载波波长之比。

若在室内空间同时存在视距传播和多径传播，分别求出视距信道增益与非视距信道增益。将所述的视距与非视距信道增益相加，确定信道增益，构建方法为：

$H=\stackrel{\‾}{H}+\tilde{H}$

信道矩阵H由两部分组成，

为视距(LOS)部分，为非视距(NOS)部分。

发射信号经散射后，以多径的形式到达接收端，其到达角θ_m，k即从第m根发射天线发射的信号经过第k条路径后到达接收端的角度，k＝1，…，N_P为一随机变量，其中N_P为多径的数目。根据电磁传播理论，从第m根发射天线到第n根接收天线的信道增益

可表示为：

${\tilde{h}}_{n,m}=\underset{k=1}{\overset{N_p}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{aexp}(-j2\mathrm{\π}{d}_m/{\mathrm{\λ}}_c)\exp (-j2\mathrm{\π}(n-1){\mathrm{\Δ}}_r\cos {\mathrm{\θ}}_{m,k})$

则非视距信道增益矩阵为：

其中，d_m是第m根天线到第1根接收天线(参考天线)沿着其传播路径的距离，λ_c是载波波长。

接收信号的函数表达式为：

y＝Hx+w

其中，x、y、w分别表示一个码元时刻的发射信号、接收信号和服从高斯分布的噪声。H为经过角域信息重新构建的信道信息矩阵，而且对于发射机和接收机都是已知的。发射天线的信号总功率为P，即

j＝1，2，...，N，其中p_j为第j个发射天线的发射功率。

本发明详细说明了发射端从接收端获得了信道的信息后，按照信道的状态合理分配天线和功率资源，把信道的衰落转化为提高资源利用效率的机遇。在多天线系统中，存在着多条独立衰落的信道，这样就提供了更多资源分配的自由度。

多天线反馈系统中引入角域信息，需要确定并简化信道角域反馈的信息。通过信道角域信息反馈，能够在发送端重构出信道信息，为数据的处理、资源的分配提供良好的依据。

附图说明

图1为本发明实施例的流程图。

图2为本发明实施例的系统框图。

图3为本发明实施例的室内平面分布示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

参见图1，本发明实施例以室内2×2分布式MIMO天线系统为例，实现步骤如下：1)接收机根据信道状态信息即收集到的角域信息，包括信号到达接收天线入射角归一化接收天线距离Δ_r即天线间距与载波波长之比，载波波长λ_c，天线间隔Δ_rλ_c，接收天线与发射天线间距离d，视距路径衰减因子α，反馈给发射端。基带处理单元(BBU)重新构造信道信息矩阵，并建立MIMO信道的角域模型，明确信道的衰落情况，构造天线分集发送方案，确定空间自由度维数。

在发送所需传输数据钱，发射端先发送训练序列，接收端利用训练序列估计出信号到达接收天线的入射角

归一化接收天线距离Δ_r，接收天线与发射天线间距离d，视距路径衰减因子α，并反馈给发射端。

2)根据建立MIMO信道的角域模型，针对不同室内环境重新构造信道信息矩阵。本步骤分两种情况考虑，一种是室内空间环境简单即在室内空间只存在视距传播，另一种是室内空间环境复杂存在多径效应。

情况一：在只存在视距传播下，信道矩阵可表示为：

${\stackrel{\‾}{h}}_{\mathrm{ik}}=a\sqrt{n_t{n}_r}\exp (-j2\mathrm{\π}{d}_{\mathrm{ik}}/{\mathrm{\λ}}_c)\·e_t\left({\mathrm{\Ω}}_t\right)\·e_r\left({\mathrm{\Ω}}_r\right)$

则视距信道增益矩阵为：

为第k根发射天线到第i根接收天线间视距信道增益，a为沿视距路径的衰减，n_t、n_r分别为发射天线和接收天线的个数，d_ik为第k根发射天线到第i根接收天线间的距离，λ_c为载波波长。φ_r与φ_t分别为接收天线和发射天线视距路径的入射角。定义Ω_r＝cosφ_r，Ω_t＝cosφ_t，则接收方向Ω_r  的单位空间特征图为 $e_r\left({\mathrm{\Ω}}_r\right)=1/\sqrt{n_r}{[1,\exp \left(j2\mathrm{\π}{\mathrm{\Δ}}_r{\mathrm{\Ω}}_r\right),...,\exp \left(j2\mathrm{\π}(n_r-1){\mathrm{\Δ}}_r{\mathrm{\Ω}}_r\right)]}^T,$ 其中T为转置符号，Δ_r为接收天线间距与载波波长之比，发射方向Ω_t上的单位空间特征图为 $e_t\left({\mathrm{\Ω}}_t\right)=1/\sqrt{n_t}{[1,\exp \left(j2\mathrm{\π}{\mathrm{\Δ}}_t{\mathrm{\Ω}}_t\right),...,\exp \left(j2\mathrm{\π}(n_t-1){\mathrm{\Δ}}_t{\mathrm{\Ω}}_t\right)]}^T,$ Δ_t为发射天线间距与载波波长之比。

情况二：在室内空间同时存在视距传播和多径传播时，信道信息矩阵可表示为：

$H=\stackrel{\‾}{H}+\tilde{H}$

信道信息矩阵H由两部分组成，其中

为视距(LOS)部分，

为非视距(NOS)部分。视距

已在上述内容中讨论过。下面只对进行讨论。

发射信号经散射后，以多径的形式到达接收端，其到达角θ_m，k即从第m根发射天线发射的信号经过第k条路径后到达接收端的角度，k＝1，…，N_P为一随机变量，其中N_P为多径的数目。根据电磁传播理论，从第m根发射天线到第n根接收天线的信道增益可表示为：

${\tilde{h}}_{n,m}=\underset{k=1}{\overset{N_p}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{aexp}(-j2\mathrm{\π}{d}_m/{\mathrm{\λ}}_c)\exp (-j2\mathrm{\π}(n-1){\mathrm{\Δ}}_r\cos {\mathrm{\θ}}_{m,k})$

则非视距信道增益矩阵为：

其中，d_m是第m根天线到第1根接收天线(参考天线)沿着其传播路径的距离，λ_c是载波波长。

3)在室内2×2分布式MIMO系统中，两根发射馈线分别发射不同信息，同一根馈线上不同发射天线发射相同信息。因此在该室内分布系统中最多可以提供两个空间自由度进行复用，同时也可以提供多种天线组合的分集发送。从而在单根馈线上选择多个天线间相关性较低的天线进行分集发送。因此，在不同室内环境下根据重新构造的信道信息矩阵，在单根馈线上可以选择信道增益较大的m根发射天线发射信号，从而提高信噪比，增强信道稳定性。同时信号在两根馈线上进行复用。

4)利用奇异值分解(SVD)方法分解天线选择后的信道信息矩阵，并采用功率注水算法对已选择的发射天线进行功率分配。其中信号接收函数表达式为：

y＝Hx+w

其中，x、y、w分别表示一个码元时刻的发射信号、接受信号和服从高斯分布的噪声。H为经过角域信息确定的信道矩阵，而且对于发射机和接收机都是已知的。发射天线的信号的总功率为P，即

j＝1，2，...，N，其中p_j为第j个发射天线的发射功率。

对信道矩阵H进行奇异值分解(SVD)：

H＝UAV′

其中U与V为酉矩阵，Λ为对角线元素为非负实数、非对角线全零矩阵，且对角元素λ₁≥λ₂≥…≥λ_n，其中n＝min(n_i，n_t)，故奇异值共有n个，可以将奇异值分解重写为：

$H=\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\λ}}_k{u}_k{v_k}^{\′}$

即秩为1的矩阵u_kv_k′之和，可以看到H的秩精确的等于非零奇异值的数量。由此：

${\tilde{y}}_i={\mathrm{\λ}}_i{\tilde{x}}_t+{\tilde{w}}_t$ i＝1，2，…，n

其中 $\tilde{x}=V^{\′}x;$ $\tilde{y}=U^{\′}y;$ $\tilde{w}=U^{\′}w.$

为了达到最大的系统容量，将功率注水算法和SVD算法结合使用。注水算法的目的是在功率约束的前提之下实现信道容量的最大化。其功率约束可以表示为：

$\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{p}_i=P,$ i＝1，2，...，N

p_i代表了MIMO系统下第i个子信道所分配的功率，P为总功率，即这里的约束条件是发射机总功率恒定。此时归一化的室内分布式MIMO系统信道容量可以表示为：

$c=w\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\log }_2[1+\frac{p_i{{\mathrm{\λ}}_i}^2}{{\mathrm{\σ}}^2}]$

其中λ_i为发射端得到信道信息矩阵后对其进行奇异值分解得到的等效信道对角矩阵diag(λ₁，λ₂，...，λ_n)。

注水算法的目的也就是最大化上式。所采用的具体数学方法是拉格朗日乘子法，构造如下函数：

$Z=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\log }_2[1+\frac{p_i{\mathrm{\λ}}_i}{{\mathrm{\σ}}^2}]+L(P-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{p}_i)$

可得：

$p_i=\frac{1}{L}-\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{{{\mathrm{\λ}}_i}^2}$

通过选择满足总功率约束条件的L，对各个天线进行功率分配。根据预设门限，系统同会把功率更多的分配给信道状况更好的子信道，而对于信道状况很差的信道不分配功率。

5)利用MIMO发送各用户在各个天线上的信号。

至此，本流程结束。

图2为本发明实施例的系统框图。本发明实施例采用射频拉远单元(Radio Remote Unit，RRU)与基带处理单元(Base Band Unit，BBU)进行组网。图中一个BBU对应一个所需覆盖的大楼，多个RRU对各个楼层进行覆盖。符合现代3G乃至4G分布式系统架构，便于系统平滑升级。其中BBU与RRU之间采用光纤连接。基带BBU集中放置，RRU安置在各楼层。在室内分布式多输入多输出系统中，RRU引出两条馈线，用以传输不同信号。每个馈线连接多个分布式天线，由此构成了本发明的整个系统。

图3为某一楼层的天线分布平面示意图。其中位置1环境开阔，信号没有受到阻碍便可到达接收端，此时根据角域信息分别在不同馈线上进行天线选择，利用质量较好的信道进行信号传输。而位置2处于室内环境较复杂的地方，信号容易产生严重的多径效应，根据天线选择策略，利用单根馈线上多个子天线进行分集发送提高信噪比，保持信号的良好接收。本发明充分利用信道信息，选择质量较好的信道进行分集和复用，从而得到稳定的接收信号。对整个系统而言，也最大化了系统容量。

本发明能够根据信道的角域信息，快速的进行天线选择和功率分配。从而显著提高系统的性能，提升信道容量和频谱利用率，优化功率分配、减小信道衰落。同时本发明还可以扩展到多跟馈线的情况，进一步提升室内分布式多输入多输出系统性能。

Claims (5)

1.一种提高室内分布式多输入多输出系统信道容量的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)发射端根据接收端反馈的角域信息，建立分布式多输入多输出信道的角域模型；

2)根据建立的分布式多输入多输出信道的角域模型，针对不同室内环境重新构造信道信息矩阵；

3)根据信道信息矩阵，在室内分布式天线中选择信道增益较大和到达角差异较大的发射天线用于数据发送；

4)利用奇异值分解方法分解天线选择后的信道信息矩阵，并采用功率注水算法对已选择的发射天线进行功率分配；

5)利用室内分布式多输入多输出系统，发送各用户在各个信道中的待发送信号，从而达到提高信道容量的目的。

2.如权利要求1所述的一种提高室内分布式多输入多输出系统信道容量的方法，其特征在于在步骤1)中，所述角域信息，是接收端通过信道估计得到的，角域信息包括信号到达接收天线入射角

归一化天线距离Δ即天线间距与载波波长之比、载波波长λ_c、天线间隔Δλ_c、接收天线与发射天线间距离d和视距路径衰减因子α；接收端将角域信息反馈给发射端，发射端重新构造信道信息矩阵，建立多输入多输出信道的角域模型，明确信道的衰落情况，构造天线分集发送方案。

3.如权利要求1所述的一种提高室内分布式多输入多输出系统信道容量的方法，其特征在于在步骤2)中，所述针对不同室内环境重新构造信道信息矩阵，包括：

若在室内式分布式多输入多输出系统中信道增益较大，存在较强的视距路径，则只在室内分布的每根馈线中选择一个信道状态较好的发射天线发射信号；同时不同信号在多根馈线上进行复用；

若在室内式分布式多输入多输出系统中存在较严重的多径衰落，则在每根馈线中选择多个角域信息较好的天线进行分集发送，提高信噪比，增强信道稳定性；同时不同信号在多根馈线上进行复用。

4.如权利要求3所述的一种提高室内分布式多输入多输出系统信道容量的方法，其特征在于所述在室内分布式多输入多输出系统中，多根发射馈线分别发射不同信息，同一根馈线上不同发射天线发射相同信息，在该室内分布系统中提供多个自由度进行复用，同时也提供多种天线组合的分集发送。

5.如权利要求1所述的一种提高室内分布式多输入多输出系统信道容量的方法，其特征在于在步骤2)中，所述重新构造信道信息矩阵的具体步骤，包括：

若在室内空间只存在视距传播，求出任意发射天线到接收天线间的视距信道增益，构建方法为：

${\stackrel{\‾}{h}}_{\mathrm{ik}}=a\sqrt{n_t{n}_r}\exp (-j2\mathrm{\π}{d}_{\mathrm{ik}}/{\mathrm{\λ}}_c)\·e_t\left({\mathrm{\Ω}}_t\right)\·e_r\left({\mathrm{\Ω}}_r\right)$

则视距信道增益矩阵为：

为第k根发射天线到第i根接收天线间视距信道增益，a为沿视距路径的衰减，n_t、n_r分别为发射天线和接收天线的个数，d_ik为第k根发射天线到第i根接收天线间的距离，λ_c为载波波长。φ_r与φ_t分别为接收天线和发射天线视距路径的入射角，定义Ω_r＝cosφ_r，Ω_t＝cosφ_t，则接收方向Ω_r  的单位空间特征图为 $e_t\left({\mathrm{\Ω}}_t\right)=1/\sqrt{n_t}{[1,\exp \left(j2\mathrm{\π}{\mathrm{\Δ}}_t{\mathrm{\Ω}}_t\right),...,\exp \left(j2\mathrm{\π}(n_t-1){\mathrm{\Δ}}_t{\mathrm{\Ω}}_t\right)]}^T,$ 其中T为转置符号，Δ_r为接收天线间距与载波波长之比，发射方向Ω_t上的单位空间特征图为 $e_t\left({\mathrm{\Ω}}_t\right)=1/\sqrt{n_t}{[1,\exp \left(j2\mathrm{\π}{\mathrm{\Δ}}_t{\mathrm{\Ω}}_t\right),...,\exp \left(j2\mathrm{\π}(n_t-1){\mathrm{\Δ}}_t{\mathrm{\Ω}}_t\right)]}^T,$ Δ_t为发射天线间距与载波波长之比；

若在室内空间同时存在视距传播和多径传播，分别求出视距信道增益与非视距信道增益；将所述的视距与非视距信道增益相加，确定信道增益，构建方法为：

$H=\stackrel{\‾}{H}+\tilde{H}$

信道矩阵H由两部分组成，

为视距(LOS)部分，

为非视距(NOS)部分；

发射信号经散射后，以多径的形式到达接收端，其到达角θ_m，k即从第m根发射天线发射的信号经过第k条路径后到达接收端的角度，k＝1，…，N_P为一随机变量，其中N_P为多径的数目；根据电磁传播理论，从第m根发射天线到第n根接收天线的信道增益

表示为：

${\tilde{h}}_{n,m}=\underset{k=1}{\overset{N_p}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{aexp}(-j2\mathrm{\π}{d}_m/{\mathrm{\λ}}_c)\exp (-j2\mathrm{\π}(n-1){\mathrm{\Δ}}_r\cos {\mathrm{\θ}}_{m,k})$

则非视距信道增益矩阵为：

其中，d_m是第m根天线到第1根接收天线(参考天线)沿着其传播路径的距离，λ_c是载波波长；

接收信号的函数表达式为：

y＝Hx+w

其中，x、y、w分别表示一个码元时刻的发射信号、接收信号和服从高斯分布的噪声，H为经过角域信息重新构建的信道信息矩阵，而且对于发射机和接收机都是已知的，发射天线的信号总功率为P，即

j＝1，2，...，N，其中p_j为第j个发射天线的发射功率。

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