梁国栋

（山西大同大学，山西 大同 037009）

基于非均匀角分布的Clarke信道修正模型

梁国栋

（山西大同大学，山西 大同 037009）

本文提出一种通用Von_Mises角分布概率函数，可以近似逼近非均匀分布AOA的高斯描述函数，对Clarke模型做出修正，得出相关接收端电平复包络函数及功率谱密度函数。通过与实际测量数据的对比，Clarke修正模型的计算数据准确率达到很高的水准。

多径分量；非均匀分布；Von_Mises概率函数

Clarke经典模型［1］的主要假设前提是信道环境中多径分量的接收角AOA分布为均匀分布的［2］。

本文探讨一种通用Von_Mises角分布概率函数，可近似逼近非均匀分布AOA高斯分布函数和包裹高斯分布函数，求出对Clarke模型修正的接收端复包络相关函数及功率谱密度函数。

1 平坦衰落的Clarke模型分析

Clarke提出假设相位角在（0，2］π内服从均匀分布，即移动台周围散射体服从均匀分布。则E场可以用同相分量与正交分量表示：

其中，

从Jacabean变换可知，接收信号包络服从瑞利分布，即：

对于第n个以角度 θn到达x轴的入射波，入射角 θn的接收信号分量的瞬时功率为：

其中，mf表示最大多普勒频移。

若用S（f）表示接收信号的功率谱，整理功率谱密度函数S（f）为：

实际传播信道中接收入射角AOA却通常是服从非均匀分布。需要对（7）式做深入推导，找到比经典模型更接近实际情况数学修正模型。

2 基于非均匀角分布的模型修正

Von_Mises分布在定向统计中，描绘了来自相互独立的小角度偏差样本之和的分布形态。

单峰Von_Mises概率密度函数为：

对于一个多径簇中各子径的散射AOA概率分布，采用上述Von_Mises分布函数逼近表示为：

其中Θ表示所有θ的集合，θp表示所有子径AOA均值。图2给出了的直角坐标系分布图，图3给出了其极坐标分布图。

图3 极坐标系下的Von_Mises角分布

其中cosh（.）为双曲余弦函数。仿真图如图5所示。

图5 Von_Mises角分布多普勒功率谱分析

从图可以看到当 0κ= 时，（11）式即为Clarke经典散射模型的功率谱。当 10κ= 时，功率谱密度函数曲线为反L型包络下的异变截断高斯分布。

3 结束语

本文提出采用von Mises概率密度函数，来描述多径衰落信道中非均匀散射体导致的非均匀来波方向分布，并且通过实际测量数据验证了von Mises概率密度函数能更好地描述实际电波传播中的非均匀来波方向分布，从而改变原有的Clarke经典模型只能描述均匀来波方向分布的缺陷，使修正后的模型更接近实际信道的统计参数。

［1］G.J.Foschini.Layered Space-Time Architecture for Wireless Communication in a Fading Environment when Using Multiple Antennas.Bell Laboratories Technical Journal.1996，1（2）：41-59.

［2］R.A.Valenzuela.A Ray Tracing Approach for Predicting Indoor Wireless Transmission.Proc.IEEE Vehicular Technology Conf. 1993：214-218.

Clarke of non-uniform angular distribution channel correction

LIANG Guo-dong
（Shanxi Datong University，Datong Shanxi 037009）.

This paper presents a general Von_Mises angular distribution probability function，can approximate approaches the non-uniform distribution of AOA gaussian describing function，making correction to Clarke model，draw relevant heal receiver power envelope function and power spectral density function.By comparison with actual measurement data，Clarke correction model to calculate the data accuracy is very high level.

Multipath components；nonisotropic scattering；the von Mises angular distribution

G512.74

A

10.3969/j.issn.1672-7304.2015.04.036

1672-7304（2015）04-0075-02

山西大同大学2015年校级科研项目《MIMO多入多出信道模拟器设计研究》［2015-Q1］。

（责任编辑：廖建勇）

梁国栋（1986-），男，山西大同人，研究方向：无线移动通信。