基于路径的空域信道模型（SCM & SCME）
概述
空域信道模型（SCM）基于相关随机变量，通过随机模型指定基站（BS）和移动站（MS）之间的路径集合，以建立特定信道实现的空域、时域和传播特性。该模型天线无关，并指定路径特性以建立天线单元之间的衰落和相关性行为。SCM标准基于正弦波求和技术，假设路径由代表平面波的多个正弦波组成，由于散射效应，这些平面波分布在角度上。SCM也可通过滤波噪声方法实现，其中时域特性由多普勒滤波器设置，空域特性由相关矩阵设置。
SCM模型概述
SCM包含六种不同模型，每种模型代表一个独特环境，用于在系统级别测试多天线场景。城市模型最受欢迎，将在下文中进一步描述。SCM中的六种模型包括：
- 城市：这是一个完整的系统级模型，使用空域和时域中的相关参数来指定用户看到的衰落。它对中等到密集的城市环境进行建模。角度扩散可以选择为8°或15°。
- 郊区：该模型具有减少的延迟扩散，用于对较低密度的环境进行建模。
- 城市微蜂窝：微蜂窝模型使用均匀偏离分布、独特的延迟扩散和传播模型，并包括对视路径的选项。
- 极化模型：该模型应用交叉极化鉴别函数（XPD）来指定正交垂直和水平分量的功率比。发射源极化映射到垂直和水平分量，用于计算路径相关性和XPD，然后映射到接收天线极化。
- 远散射簇：“不良城市”模型通常具有一个相对较晚到达的分量。不良城市模型由远散射簇模型描述。
- 城市峡谷模型：当在两侧都有高楼的街道上时，信号通常只从一个方向接收。此模型将到达角（AoA）对齐以模拟此效果。
相关性
SCM中的三个大型尺度参数与DS、AS和SF相关，这些参数呈对数正态分布，并且彼此高度相关。相关系数在用于选择对数正态值的Gaussian随机变量αn、βn和γn之间测量：σDSn、σASn和σSFn。模型选择的相关性为：
- DS和AS之间的相关性：ραβ = 0.5
- SF和AS之间的相关性：ργβ = -0.6
- SF和DS之间的相关性：ργα = -0.6
此外，还应用了站点到站点的相关性ζ = 0.5到SF分量，这表明不同基站路径之间的独立性。
为什么宽带参数相关？
强直射路径导致低延迟扩散和角度扩散，并产生较强的接收信号和阴影衰落。弱信号情况下，缺乏主导信号导致大延迟扩散和角度扩散，SF为较大正值。相关性系数与预期行为一致。
生成SCM模型组件
城市模型是最常用的模型。每个模型在[5]和[6]中描述。城市宏蜂窝模型按以下步骤实现：
- 选择随机MS位置进行评估。
- 为此位置计算SCM信道实现，包括相应的路径损耗（PL）和SF到每个模拟BS。
- 为MS选择的信道在预定义的持续时间有效，之后选择新的MS位置。
- 在系统模拟期间评估许多移动位置及其相应的随机信道。
- 生成指数分布的随机延迟和基于随机抽样的路径功率、到达角（AoD）和到达角（AoA）。
路径特性
每条路径的衰落行为由窄角度扩散特征，通常假设每条路径的功率方位谱（PAS）遵循拉普拉斯分布。窄角度扩散产生单边多普勒频谱。每条路径由20个等功率子路径组成，以匹配拉普拉斯PAS的包络。
SCME
由于假设每条路径是平坦衰落的，SCM在5MHz以上的带宽下存在一些带宽问题。WINNER小组提出了SCM的扩展，称为SCME。通过将路径分成3个不同的“中路径”，增加了频率域中的去相关性。这有效地将模型增加到18个“路径”，并产生略微改进的间隔频率相关函数。
WINNER模型
WINNER提出了一个简化的SCME抽头延迟线模型，也称为簇延迟线模型，用于校准和比较目的。该模型为以下场景定义了固定值：
- 室内小办公室
- 非视距室内环境
- 室内到室外/室外到室内
- 城市微蜂窝
- 不良城市微蜂窝
- 室内热点
- 视距模型
- 非视距模型
- 城市宏蜂窝
- 视距模型
- 非视距模型
- 不良城市宏蜂窝
- 室外到室内（城市）宏蜂窝
- 乡村宏蜂窝
- 固定链路
- 屋顶到屋顶
- 街道到街道
WINNER-II
WINNER-II包括以下环境类型：
- 室内办公室
- 大型室内大厅
- 室内到室外
- 城市微蜂窝
- 不良城市微蜂窝
- 室外到室内
- 固定馈线器
- 郊区宏蜂窝
- 城市宏蜂窝
- 乡村宏蜂窝
- 乡村移动网络
WINNER-II模型使用随机射线方法生成基于几何形状的双向信道。模型天线独立，并从测量数据中提取的分布生成。使用多种分布生成信道，包括延迟扩散、延迟值、角度扩散、阴影衰落和XPD比率。模型设计用于2-6 GHz频段，带宽高达100MHz，包括极化，并支持多用户、多蜂窝和多跳网络。
标准中的SCM & SCME
SCM & SCME部分或全部被3GPP、3GPP2和802.16e采用。此外，WINNER模型已被进一步包括在最近的ITU-Advanced模型中。
