Joint distribution of power and angle of arrival for three-dimensional channel model

2016 ◽  
Vol 10 (16) ◽  
pp. 2096-2105 ◽  
Author(s):  
Jiakang Xu ◽  
Yuanan Liu ◽  
Fang Liu ◽  
Weiming Wang
Keyword(s):  
Joint Distribution ◽  
Channel Model ◽  
Three Dimensional ◽  
Angle Of Arrival ◽  
Distribution Of Power

scholarly journals A Novel 3D Nonstationary Channel Model Based on the von Mises-Fisher Scattering Distribution

2016 ◽  
Vol 2016 ◽  
pp. 1-9 ◽  
Author(s):  
Yuming Bi ◽  
Jianhua Zhang ◽  
Ming Zeng ◽  
Mengmeng Liu ◽  
Xiaodong Xu
Keyword(s):  
Fourier Transform ◽  
High Speed ◽  
Channel Model ◽  
Elevation Angle ◽  
Three Dimensional ◽  
Azimuth Angle ◽  
Angle Of Arrival ◽  
Mean Values ◽  
Physical Channel ◽  
Von Mises

In the last decade, the nonstationary properties of channel models have attracted more and more attention for many scenarios, that is, vehicle-to-vehicle (V2V), mobile-to-mobile (M2M), and high-speed train (HST). However, little research has been done on the real-physical channel model. In this paper, we propose a generalized three-dimensional (3D) nonstationary channel model, in which the scatterers are assumed to be distributed around the transmitter (Tx) and receiver (Rx) on a two-sphere model. By employing the von Mises-Fisher distribution, the mean values of the azimuth angle of departure (AAoD) and elevation angle of departure (EAoD) and the azimuth angle of arrival (AAoA) and elevation angle of arrival (EAoA) are tracked by time-variant (TV) Brownian Markov (BM) motion paths, which ensure the nonstationarity of the proposed channel model. Moreover, the TV autocorrelation function (ACF) and Doppler power spectrum density (DPSD) of the proposed nonstationary channel model are calculated by using signal processing tools, for example, fast Fourier transform (FFT) and short-time Fourier transform (STFT). In addition, the simulation results show that the TV scatterer distribution results in a nonstationary nonisotropic channel model, and the proposed model can be employed to simulate the 3D nonstationary channel model.

Effect of position of the fiber transport channel on fiber motion in the high-speed rotor

2021 ◽  
pp. 004051752110018
Author(s):  
Rui Hua Yang ◽  
Chuang He ◽  
Bo Pan ◽  
Hongxiu Zhong ◽  
Cundong Xu
Keyword(s):  
High Speed ◽  
Channel Model ◽  
Three Dimensional ◽  
Discrete Phase Model ◽  
Transport Channel ◽  
Rotor Spinning ◽  
Fiber Motion ◽  
Discrete Phase ◽  
Airflow Field ◽  
Fiber Transport

The task of the fiber transport channel (FTC) is to transport the fibers from the carding roller to the rotor. Its geometric position in the spinning machine has a strong influence on the characteristics of the airflow field and the trajectory of the fiber motion in both the rotor and the FTC. In this paper, a three-dimensional pumping rotor spinning channel model was established using ANSYS-ICEM-CFD software with three different positions of the FTC (positions a–c). Further, the simulations of air distribution were performed using Fluent software. In addition, the discrete phase model was used to fit the fiber motion trajectory in the rotor. The simulation results showed that among the three types of FTC, position b is the optimal condition. The gradients of airflow velocity in the channel at position b were greater than those of the other two positions, which is conducive to straightening of the fiber.

A Small PWR-Core Physical Calculation Based on PWR-Core Analysis Code CORAL

2021 ◽  
Author(s):  
Wen Yang ◽  
Lun Zhou ◽  
Junrong Qiu ◽  
Yun Tai
Keyword(s):  
Density Distribution ◽  
Power Distribution ◽  
Channel Model ◽  
Three Dimensional ◽  
Least Square ◽  
Object Oriented Programming ◽  
Core Analysis ◽  
Fuel Temperature ◽  
Fuel Assemblies ◽  
Calculation Results

Abstract Three dimensional PWR-core analysis code CORAL is developed by Wuhan Second Ship Design and Research Institute. This code provides basic functions including three-dimensional power distribution, fine power reconstruction, fuel temperature distribution, critical search, control rod worth, reactivity coefficients, burnup and nuclide density distribution, etc. CORAL employ nodal expansion method to solve neutron diffusion equation, and the least square method is used to achieve few group constants, and sub-channel model and one-dimensional heat transfer is used to calculate fuel temperature and coolant density distribution, and burnup distribution and nuclide nuclear density could be obtained by solving macro-depletion and micro-depletion equation. The CORAL code is convenient to update and maintain in consider of modular, object-oriented programming technology. In order to analyze the computational accuracy of the CORAL code in small PWR-core and its capability to deal with heterogeneous, calculation analysis are carried out based on the material and geometry parameters of the SMART core. The core has 57 fuel assemblies, with 8, 20 or 24 gadolinium rods arranged in the fuel assemblies. In this paper, a quantitative comparison and analysis of the small PWR problem calculation results are carried out. Numerical results, including effective multiplication factor, assembly power distribution and pin power distribution, all agree well with the calculation results of OpenMC or Bamboo at both hot zero-power (HZP) and hot full-power (HFP) conditions.

scholarly journals Research on Spatial Channel Model for Vehicle-to-Vehicle Communication Channel in Roadside Scattering Environment

2017 ◽  
Vol 2017 ◽  
pp. 1-12 ◽  
Author(s):  
Xin Chen ◽  
Yong Fang ◽  
Weidong Xiang ◽  
Liang Zhou
Keyword(s):  
Communication Channel ◽  
Channel Model ◽  
Critical Distance ◽  
Traffic Density ◽  
Vehicle Speed ◽  
Angle Of Arrival ◽  
Vehicle To Vehicle ◽  
Proposed Model ◽  
Spatial Channel Model ◽  
The Impact

In this paper, an extension of spatial channel model (SCM) for vehicle-to-vehicle (V2V) communication channel in roadside scattering environment is investigated for the first time theoretically and by simulations. Subsequently, to efficiently describe the roadside scattering environment and reflect the nonstationary properties of V2V channels, the proposed SCM V2V model divides the scattering objects into three categories of clusters according to the location of effective scatterers by introducing critical distance. We derive general expressions for the most important statistical properties of V2V channels, such as channel impulse response, power spectral density, angular power density, autocorrelation function, and Doppler spread of the proposed model. The impact of vehicle speed, traffic density, and angle of departure, angle of arrival, and other statistical performances on the V2V channel model is thoroughly discussed. Numerical simulation results are presented to validate the accuracy and effectiveness of the proposed model.

scholarly journals Στατιστική διερεύνηση της διάδοσης της σκεδαζόμενης ισχύος και του λαμβανομένου σήματος σε χρονικά μεταβαλλόμενα ασύρματα κανάλια

2009 ◽  
Author(s):  
Πέτρος Καραδήμας
Keyword(s):  
Fading Channels ◽  
Three Dimensional ◽  
Local Area ◽  
Anisotropic Scattering ◽  
Isotropic Scattering ◽  
Shadow Fading ◽  
Selective Fading ◽  
Angle Of Arrival ◽  
Fixed Wireless ◽  
Mobile Fading Channels

Το αντικείμενο της παρούσης διατριβής είναι η μοντελοποίηση με χρήση στοχαστικών διαδικασιών, ασυρμάτων μη επιλεκτικών στη συχνότητα καναλιών με διαλείψεις (frequency non-selective fading channels). Η γνώση και μοντελοποίηση των χρονικών μεταβολών των ασυρμάτων καναλιών είναι αναγκαία για ένα πλήθος σύγχρονων εφαρμογών όπως μεταξύ άλλων η εκτίμηση της ταχύτητας κίνησης της φορητής συσκευής, μεταγωγή (handoff), δυναμική καταχώρηση συχνοτήτων και ο δυναμικός έλεγχος της ισχύος εκπομπής της φορητής μονάδας. Επίσης, βασιζόμενοι σε στοχαστικά μοντέλα, μπορούν να εκτιμηθούν διάφορα μεγέθη των καναλιών, όπως η μέση χρονική διάρκεια των ριπών σφαλμάτων (error bursts) και η απόδοση των χρησιμοποιουμένων πρωτοκόλλων επικοινωνίας. Στην παρούσα διατριβή μελετώνται μη επιλεκτικά στη συχνότητα κανάλια με διαλείψεις για κινητές συσκευές λήψης (mobile fading channels) και στατικά κανάλια με διαλείψεις (fixed wireless fading channels). Στην πρώτη περίπτωση διερευνάται το πρόβλημα του στατικού πομπού με κινούμενο δέκτη, ενώ στη δεύτερη περίπτωση διερευνάται το πρόβλημα όπου η κατάσταση τόσο του πομπού όσο και του δέκτη είναι στατική. Στα μη επιλεκτικά στη συχνότητα κανάλια των κινητών συσκευών, οι χρονικές μεταβολές συμβαίνουν λόγω της ταυτόχρονης άφιξης πολυοδευουσών συνιστωσών (multipath components) στον κινητό δέκτη. Οι συνιστώσες αυτές έχουν τυχαία φάση, συνεπώς προκαλούν στο λαμβανόμενο σήμα ταχείες αυξομειώσεις, λόγω του ότι μπορούν να υπερτίθενται με τυχαίο τρόπο. Με τη σειρά τους, οι πολυοδεύουσες συνιστώσες μπορούν να καταφθάνουν στον κινητό δέκτη διαδιδόμενες σε δυο ή τρεις διαστάσεις. Το τελευταίο εξαρτάται από το αν καταφθάνουν υπό κάποια γωνία ανύψωσης σε σχέση με το επίπεδο κίνησης του δέκτη . Οι χρονικές μεταβολές του λαμβανόμενου σήματος επηρεάζονται επίσης από το φαινόμενο της σκίασης (shadowing ή shadow fading), το οποίο έχει ως αποτέλεσμα η μέση τιμή αυτού να παίρνει τυχαίες τιμές σε κάθε τοπική περιοχή (local area). Η σκίαση είναι το αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης των πολυοδευουσών συνιστωσών με υψηλά κτήρια και εμπόδια, ώστε μέρος της ισχύος να μη φθάνει στον κινητό δέκτη. Στα στατικά μη επιλεκτικά στη συχνότητα κανάλια, οι τυχαίες φάσεις των πολυοδευουσών συνιστωσών και κατά συνέπεια οι χρονικές μεταβολές του λαμβανομένου σήματος είναι αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης αυτών των συνιστωσών με τα κινούμενα αντικείμενα / σκεδαστές του καναλιού. Η γνώση των βασικών στοχαστικών διαδικασιών που χρησιμοποιούνται για την μοντελοποίηση του λαμβανόμενου σήματος σε ασύρματα κανάλια κρίνεται απαραίτητη. Κατάλληλες τροποποιήσεις και επεξεργασία αυτών των διαδικασιών οδήγησαν στα περισσότερα εκ των αποτελεσμάτων της παρούσης διατριβής. Αυτές οι διαδικασίες είναι το εκτεταμένο μοντέλο Suzuki (extended Suzuki model) και το μοντέλο του Loo (Loo model). Η πρώτη διαδικασία προκύπτει από το πολλαπλασιασμό μιας διαδικασίας Rice και μιας κανονικής λογαριθμικής (lognormal) διαδικασίας (μοντέλο Rice-lognormal). Η δεύτερη διαδικασία προκύπτει ως το μέτρο της πρόσθεσης δυο διανυσμάτων, όπου το πλάτος του ενός ακολουθεί την κατανομή Rayleigh, ενώ το πλάτος του άλλου ακολουθεί την κατανομή lognormal. Οι διαδικασίες αυτές ανήκουν στην κατηγορία των σύνθετων στοχαστικών (composite stochastic), αφού μοντελοποιούν ταυτόχρονα την επίδραση της σκίασης και της πολυόδευσης σε μη επιλεκτικά στη συχνότητα κανάλια κινητών συσκευών λήψης. Όσο αφορά τα στατικά ασύρματα κανάλια, οι χρονικές μεταβολές τους καθορίζονται κάνοντας χρήση μιας κατάλληλης διαδικασίας Rice. Η δημιουργία ενός καινούργιου στοχαστικού μοντέλου για κανάλια κινητών συσκευών με διαλείψεις ήταν το ένα από τα αποτελέσματα της παρούσης διατριβής. Συγκεκριμένα, προέκυψε μια νέα σύνθετη στοχαστική διαδικασία, η οποία ανήκει στην κατηγορία των μοντέλων τύπου Suzuki και προκύπτει από τον πολλαπλασιασμό μιας διαδικασίας Weibull και μια κανονικής λογαριθμικής (lognormal) διαδικασίας (μοντέλο Weibull-lognormal). Το σύνθετο μοντέλο Weibull-lognormal παρουσιάζεται στην απλή του μορφή με δυσδιάστατη ισοτροπική σκέδαση (two dimensional-2D isotropic scattering) και σε μια τροποποιημένη εκδοχή με δυσδιάστατη ανισοτροπική σκέδαση (anisotropic scattering). Στη συνέχεια, η εισαγωγή τρισδιάστατης (three dimensional-3D) ανισοτροπικής σκέδασης στο εκτεταμένο μοντέλο Suzuki και στο μοντέλο του Loo επέτρεψε να καθοριστεί με ακρίβεια η επίδραση αυτής στις χρονικές μεταβολές μη επιλεκτικών στη συχνότητα καναλιών για κινητές συσκευές λήψης. Η τρισδιάστατη σκέδαση μοντελοποιήθηκε θεωρώντας κατάλληλες κατανομές των γωνιών άφιξης (angle of arrival-AOA) των πολυοδευουσών συνιστωσών, τόσο στο αζιμούθιο επίπεδο (azimuth plane) κίνησης του δέκτη, όσο και στο κάθετο επίπεδο ανύψωσης (elevation plane). Τέλος, μελετήθηκε το στατικό μη επιλεκτικό στη συχνότητα ασύρματο κανάλι. Πιο συγκεκριμένα, η κινητικότητα των σκεδαστών σε αυτά τα κανάλια μοντελοποιήθηκε κατάλληλα μέσω τριών κατανομών πιθανότητας για τις ταχύτητες των σκεδαστών. Στη συνέχεια, η κινητικότητα των σκεδαστών συνδέθηκε με αναλυτικό τρόπο με τις χρονικές μεταβολές αυτών των καναλιών.

scholarly journals Three-Dimensional MIMO Channel Model with High-Mobility Wireless Communication Systems Using Leaky Coaxial Cable in Rectangular Tunnel

2021 ◽  
Vol 2021 ◽  
pp. 1-11
Author(s):  
Kai Zhang ◽  
Fangqi Zhang ◽  
Guoxin Zheng ◽  
Lei Cang
Keyword(s):  
Wireless Communication ◽  
Communication Systems ◽  
Channel Model ◽  
Mimo System ◽  
Three Dimensional ◽  
High Mobility ◽  
Coaxial Cable ◽  
Mimo Channel ◽  
Wireless Communication Systems ◽  
Rectangular Tunnel

With the rapid development of high-mobility wireless communication systems, e.g., high-speed train (HST) and metro wireless communication systems, more and more attention has been paid to the wireless communication technology in tunnel-like scenarios. In this paper, we propose a three-dimensional (3D) nonstationary multiple-input multiple-output (MIMO) channel model with high-mobility wireless communication systems using leaky coaxial cable (LCX) inside a rectangular tunnel over the 1.8 GHz band. Taking into account single-bounce scattering under line-of-sight (LoS) and non-line-of-sight (NLoS) propagations condition, the analytical expressions of the channel impulse response (CIR) and temporal correlation function (T-CF) are derived. In the proposed channel model, it is assumed that a large number of scatterers are randomly distributed on the sidewall of the tunnel and the roof of the tunnel. We analyze the impact of various model parameters, including LCX spacing, time separation, movement velocity of Rx, and K-factor, on the T-CF of the MIMO channel model. For HST, the results of some further studies on the maximum speed of 360 km/h are given. By comparing the T-CF between the dipole MIMO system and the LCX-MIMO system, we can see that the performance of the LCX-MIMO system is better than that of the dipole MIMO system.

scholarly journals A Statistical Channel Model for Stochastic Antenna Inclination Angles

2019 ◽  
Vol 2019 ◽  
pp. 1-12
Author(s):  
Gang Liu ◽  
Ming Zhang ◽  
Yaming Bo
Keyword(s):  
Indoor Environment ◽  
Channel Model ◽  
Three Dimensional ◽  
Statistical Characteristics ◽  
Line Of Sight ◽  
Static State ◽  
Inclination Angles ◽  
Short Time ◽  
Tracing Method ◽  
Non Line Of Sight

The actions of a person holding a mobile device are not a static state but can be considered as a stochastic process since users can change the way they hold the device very frequently in a short time. The change in antenna inclination angles with the random actions will result in varied received signal intensity. However, very few studies and conventional channel models have been performed to capture the features. In this paper, the relationships between the statistical characteristics of the electric field and the antenna inclination angles are investigated and modeled based on a three-dimensional (3D) fast ray-tracing method considering both the diffraction and reflections, and the radiation patterns of an antenna with arbitrary inclination angles are deducted and included in the method. Two different conditions of the line-of-sight (LOS) and non-line-of-sight (NLOS) in the indoor environment are discussed. Furthermore, based on the statistical analysis, a semiempirical probability density function of antenna inclination angles is presented. Finally, a novel statistical channel model for stochastic antenna inclination angles is proposed, and the ergodic channel capacity is analyzed.

scholarly journals AOA-Based Three-Dimensional Multi-Target Localization in Industrial WSNs for LOS Conditions

Sensors ◽  
2018 ◽  
Vol 18 (8) ◽  
pp. 2727 ◽  
Author(s):  
Ruonan Zhang ◽  
Jiawei Liu ◽  
Xiaojiang Du ◽  
Bin Li ◽  
Mohsen Guizani
Keyword(s):  
Antenna Arrays ◽  
Spread Spectrum ◽  
Signal Transmission ◽  
Three Dimensional ◽  
Target Localization ◽  
Sensor Nodes ◽  
Angle Of Arrival ◽  
Transmission Scheme ◽  
Industrial Wireless Sensor Networks ◽  
Estimation Errors

High-precision and fast relative positioning of a large number of mobile sensor nodes (MSNs) is crucial for smart industrial wireless sensor networks (SIWSNs). However, positioning multiple targets simultaneously in three-dimensional (3D) space has been less explored. In this paper, we propose a new approach, called Angle-of-Arrival (AOA) based Three-dimensional Multi-target Localization (ATML). The approach utilizes two anchor nodes (ANs) with antenna arrays to receive the spread spectrum signals broadcast by MSNs. We design a multi-target single-input-multiple-output (MT-SIMO) signal transmission scheme and a simple iterative maximum likelihood estimator (MLE) to estimate the 2D AOAs of multiple MSNs simultaneously. We further adopt the skew line theorem of 3D geometry to mitigate the AOA estimation errors in determining locations. We have conducted extensive simulations and also developed a testbed of the proposed ATML. The numerical and field experiment results have verified that the proposed ATML can locate multiple MSNs simultaneously with high accuracy and efficiency by exploiting the spread spectrum gain and antenna array gain. The ATML scheme does not require extra hardware or synchronization among nodes, and has good capability in mitigating interference and multipath effect in complicated industrial environments.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document