3GPP—SCM信道建模步骤与使用

何世宇

摘要：介绍3GPP组织提出的有关多输入多输出的SCM信道建模，并对其建模的基本原理，建模过程与步骤进行讨论，并给出最终信道系数的表达式。之后对雅典大学基于MATLAB的SCM信道建模仿真平台进行功能的简单介绍与说明。并通过对城市微小区的仿真，讲解该SCM信道仿真平台的使用方法，从而得到信道容量，空间相关性，信道快衰落等指标，最终做出总结。

关键词：SCM；移动通信；MIMO；信道建模；信道仿真

中图分类号：TN919.3 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）07-0200-03

Abstract： The article is talking about the Spatial Channel Model， which was put forward by 3GPP， and explain the principle of how to generate a SCM model， then raise the channel coefficient. In addition， the paper will introduce the SCM simulation platform which was designed by the University of Athens. Using the Urban Micro as the background， teach the reader how to use this simulation platform. At the same time， get the parameter such as Channel Capacity， Spatial Autocorrelation， Channel fast fading， and so on. Finally， give a summary.

Key words： SCM； mobile communication； MIMO； channel modeling； channel simulation

2.3 SCM信道系数系数的最终表达

通过上一节所确定的信道参数构造信道矩阵系数。可以用S代表基站天线阵元的个数，s代表第s个天线阵元；U代表移动台天线阵元的个数，u代表第u个天线阵元，并用N来表示多径数量。其中第n个多径分量的信道系数我们用[Hn（t）]来表示，其为一个S*U的矩阵。若天线s发，天线u收，信道传输矩阵为：

各个变量的含义请参照上一节定义。

3 SCM仿真平台

3.1 雅典大学仿真平台简介

瑞典大学的SCM仿真平台是所有SCM信道研究人员所必备的一款仿真工具箱，它严格按照3GPP TR25.996协议，并且在此基础上增加了很多可选的参数。并且可以将信道容量，空间相关性等重要指标可视化地表达出来。对SCM信道的研究具有重大的意义。

3.2 仿真平台使用说明

3.2.1 开始界面

首先在MATLAB中打开软件包“SCM”，之后在命令窗（Command Window）口中输入“SCM”。首先会出现信道场景选择窗口，可以选择城市宏小区，城市微小区和市郊宏小区，此外还可以选择极化方向，只有垂直极化或水平极化和垂直极化并存。在这里我们选择城市微小区、只有水平极化的情况

3.2.2 基础参数选择界面

首先进入的是基础参数选择界面，在这里我们可以选择基站天线阵元输S，移动台天线阵元数U，移动台速度等参数，平台一开始也提供了一组初始参数供使用者参考。

3.2.3高级参数设置界面

点击基础参数设置界面最下行的“Additional Properties”可以進入高级参数设置界面，在这里我们可以对SCM信道的一些高级参数进行设置，如基站与移动台的距离d，移动台宽边方向与正北方向的夹角[ΩMS]，此外我们还可以设置每条路径的功率和延时，还有一些画图参数，可以进一步进行设置。

3.2.4 开始仿真

仿真开始前先点击基础设置页面右下角的“Save to”将该次仿真的数据存储到一个文件夹，然后点击旁边的“Begin Stimulation”，仿真的数据会存储到之前选定的文件夹。仿真参数的相关指标会通过图表可视化的形式呈现出来。

3.2.5 仿真结果解读

仿真结束后我们会得到如图所示的图表，以城市微小区为例，其中右上方的是此次模拟基站与移动台的相对位置的说明，其中白圈是多径信号的反射点。右下角对功率衰减的描述。左边从上到下依次是对信道快衰落，信道容量，空间自相关性的描述。

4 结论

由于SCM信道模型能够对MIMO信道的统计特性直接建模，保持时间、空间和频域的统计特性，并且容易实现，其在对MIMO信道随后的发展有着很大的影响。SCM信道提出后，欧盟随之提出了WINNER信道模型，而爱立信、诺基亚和西门子则联合提交了关于IMT-Advanced MIMO信道模型。尽管这些MIMO信道模型看上去令人眼花缭乱，但其基本的建模思想与方法则跟SCM没有本质上的区别。由此可见SCM信道的影响力。

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