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高速铁路车地间多跳协作通信技术:非完美毫米波信道模型

【摘要】:通过使用指数模型,估计误差协方差矩阵表示为和,其中和表示相关系数,是估计误差的协方差。毫米波信道通常以簇状信道模型为特征并且具有稀疏结构,可以通过低秩矩阵来表征。因此,考虑球面波传播模型表示近场信道Hli的视距部分其中,Hrr被建模为自干扰反射路径中的毫米波信道模型;κlos表示直视路径的信道强度系数,表示第m个接收天线和第n个发射天线之间的距离,其中Dl和Dr分别表示第一个天线和发射端或接收端所考虑天线的距离。

在实际通信过程中,源节点至中继与中继至用户节点的信道能够通过对接收机进行导频训练而获取。然而,由于实际信道和估计信道信息之间存在估计误差,因此本节采用高斯-克罗内克模型来模拟信道矩阵分布,则信道矩阵满足,其中表示通过信道估计所得到的信道矩阵,ϑi和φi表示每个信道中接收端与发送端的协方差矩阵。

通过遵循文献[95]中的信道估计和训练算法,可以将实际信道矩阵分解为

其中,Δi表示具有独立且均匀分布的零均值和单位方差的高斯随机矩阵。通过使用指数模型,估计误差协方差矩阵表示为,其中ϱ和表示相关系数是估计误差的协方差。

毫米波信道通常以簇状信道模型为特征并且具有稀疏结构,可以通过低秩矩阵来表征。如第3章所述,我们考虑利用窄带Saleh-Valenzuela模型体现mmWave通信的估计信道特性,则估计信道矩阵表示为

其中,是信道Hsr中具有包括多普勒频移在内的传播损耗ρl的接收端和发射端的阵列响应向量。同理,在信道矩阵Hrd中,具有传播损耗ρl的第一簇波束利用具有角度天线阵列响应矢量信道在中继端和目的端进行传输。

通常,在全双工中继方案中,自干扰信道的高天线增益和各种邻近簇不能被普通的抑制电路抵消。因此,考虑球面波传播模型表示近场信道Hli的视距部分

其中,Hrr被建模为自干扰反射路径中的毫米波信道模型;κlos表示直视路径的信道强度系数,表示第m个接收天线和第n个发射天线之间的距离,其中Dl和Dr分别表示第一个天线和发射端或接收端所考虑天线的距离。