[發(fā)明專利]基于多維信道分量功率譜密度的信道建模仿真平臺

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210096538.8
• 申請日: 2012-04-01
• 公開（公告）號: CN102638810A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 尹學(xué)鋒;周旭;曾珍
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號: H04W16/22
• 分類號: H04W16/22;H04B7/10
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 吳林松

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，尤其是一種建立仿真隨機(jī)信道模型的新平臺，可廣泛應(yīng)用于無線傳播信道的高精度測試與建模。

背景技術(shù)

移動通信技術(shù)是最具發(fā)展?jié)摿蛷V闊市場前景的熱點技術(shù)之一。未來移動通信必定是容量更大、速率更高、功能更強的寬帶移動通信系統(tǒng)。如何提高移動通信系統(tǒng)的通信容量和質(zhì)量，始終是寬帶無線移動通信發(fā)展中的焦點。而為解決這一問題所采用的措施都與無線信道有著必然的聯(lián)系，也就是說信道建模問題已成為研究寬帶無線移動通信所應(yīng)了解的基本問題，這一方向上的工作具有重要的理論研究價值和廣泛的實際應(yīng)用前景。信道建模仿真平臺是績效評估和設(shè)計傳播系統(tǒng)的支撐平臺。無線信道的建模歷來是寬帶無線移動通信系統(tǒng)設(shè)計中的難點。但應(yīng)該注意到，由于移動環(huán)境的復(fù)雜性，不可能建立單一的模型。不同的模型是從不同傳播環(huán)境的實測數(shù)據(jù)中歸納而得出的，都有一定的使用范圍，在進(jìn)行系統(tǒng)工程設(shè)計時，模型的選擇是很重要的，有時不同模型會給出不同的結(jié)果。

現(xiàn)有的模型，包括SCM模型以及WINNER?II模型的共同缺點是在一代模型中，路徑是基于“離散鏡面路徑”這一假設(shè)來獲得的。在許多情況下，這個假設(shè)已經(jīng)被證明是不現(xiàn)實的，特別是在室內(nèi)場景。在參數(shù)估計時運用這一假設(shè)將導(dǎo)致產(chǎn)生大量現(xiàn)實中不存在的虛擬路徑。這些虛擬路徑提供錯誤的映像信道，這反過來又影響了模型參數(shù)的準(zhǔn)確性。此外，傳統(tǒng)信道模型中采用的聚類法依賴于許多啟發(fā)式的設(shè)置，這導(dǎo)致模型的不確定性增加了。由于路徑估計和聚類過程中的錯誤，集群的統(tǒng)計會不同于真實情況，因此，這些模型的適用性越來越差。

目前，大多數(shù)可用信道模型是采用幾何方法來模擬無線電波在空域、時域和頻域中的傳播。擴(kuò)展參數(shù)等模型參數(shù)是基于對鏡面路徑參數(shù)估計而得到的。但是，當(dāng)單獨的路徑頻散特性很小時，如室外傳播情景，使用多個孤立的鏡面路徑來描述信道是唯一有效的方法。因此，對于室內(nèi)，或者是密集的城市場景，運用鏡面路徑假設(shè)進(jìn)行參數(shù)估計會產(chǎn)生很多現(xiàn)實中不存在的路徑。這個未解決的問題在許多情況下降低了模型的適用性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于為了解決現(xiàn)有平臺的許多弊端，比如，傳統(tǒng)的信道建模方法是基于“離散鏡面路徑”這一假設(shè)來估計信道參數(shù)，導(dǎo)致產(chǎn)生大量現(xiàn)實中不存在的虛擬路徑，影響了模型參數(shù)的準(zhǔn)確性，以及傳統(tǒng)信道模型中采用的聚類法依賴于許多啟發(fā)式的設(shè)置，導(dǎo)致模型的不確定性增加等問題，提供的是一種新的平臺——基于多維信道分量功率譜密度進(jìn)行參數(shù)估計，對信道建模仿真的平臺，從而提高模型精確度。本發(fā)明優(yōu)于傳統(tǒng)信道建模的方法之處在于：在新方法中，本發(fā)明能直接估計測試數(shù)據(jù)從而得到信道二階矩的特征，這樣在估計信道分量的擴(kuò)散參數(shù)上會更加準(zhǔn)確。此外，傳統(tǒng)建模方法中產(chǎn)生的虛假路徑能夠被抑制，也就是說利用本發(fā)明得到的信道模型更符合實際。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明所采用的解決方案是：

一種基于多維信道分量功率譜密度(PSD)的信道建模仿真平臺，它是利用另一種假設(shè)即一個信道由多個“擴(kuò)散分量”組成來提出一種新的建模仿真平臺。每一分量由延遲、到達(dá)方向、離開方向及多普勒頻率的功率譜密度來描述。在本發(fā)明中，信道模型參數(shù)是基于對分量的功率譜密度的估計，利用空間交替廣義期望最大化(SAGE)算法等算法從實測數(shù)據(jù)中提取的。

進(jìn)一步，在本發(fā)明中假設(shè)一個信道沖激響應(yīng)是由多個擴(kuò)散分量組成的。這個假設(shè)與傳統(tǒng)模型用的信道沖激響應(yīng)路徑是由多個“離散鏡面路徑”構(gòu)成的這一假設(shè)是不同的。本發(fā)明的假設(shè)，即信道中多個擴(kuò)散分量的存在是來源于實驗結(jié)果如文獻(xiàn)[1]([1]A.Richter?and?R.S.“Parametric?modelling?and?estimation?of?distributed?diffuse?scattering?components?of?radio?channels，”COST273，Tech.Rep.TD-03-198，2003.)中所示。此外，由于檢測設(shè)備的有限分辨率，具有相似參數(shù)的路徑不能很好的被辨析，當(dāng)路徑很接近的時候，他們將被視為是同一個具有局部擴(kuò)展(如在時延域、角度域和多普勒域)的分量。因此，使用獨立的擴(kuò)散分量的特征來描述一個信道的性能是合理的。