场景建模 | 带你读《大规模天线波束赋形技术原理与设计 》之二十一

第3章

大规模天线无线信道建模

3.2 部署场景

| 3.3 场景建模 |

3.3.1 3D 信道场景

对于 3D 波束赋形及大规模天线波束赋形传输,3D 信道建模时需要考虑用 户终端在垂直维度的分布特性以及定义场景中建筑物的高度。根据大规模天线的部署场景可以抽象出信道模型的4个场景:UMi场景、UMa场景、Indoor Office 场景和 RMa 场景:
① UMi 场景:定义为城区微小区场景,室内/室外的用户密度均为高密度, 且基站低于周围建筑物高度;
② UMa 场景:定义为城区宏小区场景,室内/室外的用户密度均为高密度, 且基站高于周围建筑物高度;
③ Indoor Office 场景:定义为室内热点覆盖场景,根据建筑物的特征和覆 盖的面积,可以将室内热点场景分为 Open Office 和 Mixed Office 两类,两类在 信道模型上的差别主要是 LOS 概率不同;
④ RMa 场景:定义为大范围连续覆盖场景,主要特征是通过连续广域覆 盖支持高速移动以及郊区和农村等覆盖广袤地区。
信道模型中 4 种场景的参数定义如表 3.1 所示。
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3.3.2 UMa 场景和 UMi 场景

3D 信道模型中分别定义了 UMa 场景和 UMi 场景的以下参数:场景布局、 UE 在水平面的移动速度、基站天线高度、基站传输总功率、载波频率、UE 到 基站的最小 2D 距离、UE 高度以及室内 UE 概率。其中,由于基站天线高度与 场景中的建筑物高度相关、UE 高度与 UE 的垂直维度分布相关,这两个参数在 3D 信道中重新进行了定义,其他参数沿用 ITU 信道中的规定。UMa 场景和 UMi 场景的参数定义见表 3.1,说明如下:
① 对于基站天线高度,需要考虑基站天线高度与周围建筑物高度的关系, 以及不同场景中建筑物高度的分布,具体规定见表 3.1。
② 对于 UE 高度,规定室外用户的 UE 高度固定,等于第一层用户的 UE 高度;室内用户的 UE 高度需要考虑建筑物内用户的垂直分布,与所在楼层有 关。UE 高度 hUT的计算公式如:
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其中,
• hUT表示 UE 高度,1.5 表示室内第一层用户的 UE 高度,3 表示层高,单 位为 m。
• nfl表示用户所在楼层,随机生成 nfl的过程如下:由于室外用户的 UE 高 度等于室内第一层用户,所以室外用户的楼层数 nfl取 1;室内用户的楼层数 nfl 由两个步骤确定:
a.随机产生建筑的总楼层数 Nfl,Nfl为一定范围内的均匀分布,每个场景 下,Nfl的分布范围不同,具体规定见表 3.1;
b.随机产生 UE 所在的楼层 nfl,nfl为(1,Nfl)范围内的均匀分布;
③ 对于室内 UE 占比,两种场景的室内 UE 占比都规定为 80%,即室内用户占用户总数的 80%,室外用户占 20%。

3.3.3 Indoor Office 场景

室内热点场景主要考虑如下两类布局。
(1)房屋面积适中的格局分布
如居民楼、营业厅、电子卖场、商场、商铺、金融机构办事大厅、医院门 诊部等,用户呈现静态或半静态,传输未压缩的高清视频或 3D 远程呈现、虚 拟现实办公,需要满足高数据流量的要求。从传播的环境看,单个房间的面积 一般不大,房间之间有隔断。
(2)宽敞、阻挡物少、面积大的室内环境
如开放办公、商场、体育馆、飞机候机楼、火车站候车厅,用户呈低速移动,业务种类多,流量需求大,除满足高吞吐量的要求,还需要提供高连接数 (用户密度高)。从传播环境看,存在连续 1000m2 甚至更大的开放空间无隔离 和同一覆盖视距区域内多个小区覆盖的需求。
室内热点场景的基站天线通常布置在天花板或者墙壁上,高度为 3m,UE 的高度固定为 1m。一个典型的布局如图 3.4 所示。
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| 3.4 坐标系模型 |

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