[發明專利]一種馬爾科夫鏈的高鐵平原無線信道模型構建方法和裝置

有效

• 申請號: 201210196004.2
• 申請日: 2012-06-13
• 公開（公告）號: CN102710350A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 劉留;陶成;邱佳慧;周濤;孫溶辰
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: H04B17/00
• 分類號: H04B17/00
• 代理公司: 北京潤澤恒知識產權代理有限公司 11319
• 代理人: 蘇培華

技術領域

本申請涉及無線通信領域，特別涉及一種馬爾科夫鏈的高鐵平原無線信道模型構建方法和裝置。

背景技術

鐵路作為國家重要基礎設施，國民經濟大動脈和大眾化的交通工具，是國家綜合交通運輸體系的骨干。在鐵路信息化體系的建設中，列車是鐵路運營的中心載體，是一個巨大的信息源，鐵路信息化如果沒有列車信息源，則很難全面發展。目前，鐵路已有的信息系統在提高鐵路的運輸能力、提高列車安全性能等方面發揮著重要作用。但是，現有的通信系統，如GSM-R(Global?System?of?Mobile?communication-Railway)只能解決中低速條件下(＜250km/h)列車和地面節點之間的列控窄帶通信需求，對于超高速(350km/h～580km/h)移動條件下，以乘客數據業務為主體的寬帶無線數據通信將是未來高速鐵路無線接入需要解決的關鍵問題。

信道是通信系統設計的基礎，準確認知無線信道是設計通信系統的前提條件，它為通信系統原型機設計和系統、鏈路級仿真提供真實參考，因此高速鐵路無線信道隨之成為研究的首要問題。高鐵無線信道具有其特殊性，主要是高鐵通常建在開闊地帶，基站相對較高，導致無線傳播中直視徑(Line?of?Sight-LOS)較強，其余反射分量相對較弱，并且相關小尺度衰落特征隨列車和基站距離的變化而不同，表現在：(1)直射徑和其他反射徑的強度比變化；(2)信道多徑時延色散特征不同；(3)高速移動帶來的Doppler頻偏在穿越基站時呈現由“最大”向“最小”快速變化。

然而，現有標準化模型中，無論是單天線系統(Single-Input?and?Single-Output-SISO)或者多天線系統(Multiple-Input?and?Multiple-Output)，通常，經典信道模型是基于廣義平穩非相關散射(Wide-Sense?Stationary?Uncorrelated?Scatterering-WSSUS)理想假設，即時變信道的一階和二階統計量是常數，自相關函數僅和觀測時間間隔有關；時變信道的不同延時的衰減和相位偏移不相關。但是真實高鐵信道具有非平穩特性，造成非平穩的原因多種多樣，從原理上說，如果從時域、頻域或空域改變收發信機之間傳播特征到達到一定門限，就可導致信道的非平穩性。而現有技術無法正確反映高鐵信道的非平穩特性。

發明內容

本申請所要解決的技術問題是提供一種馬爾科夫鏈的高鐵平原無線信道模型構建方法和裝置，得到能夠準確刻畫的高速鐵路平原無線信道的非平穩變化特征的無線信道模型。

為了解決上述問題，本申請公開了一種馬爾科夫鏈的高鐵平原無線信道模型構建方法，其特征在于，包括：

步驟101、將高速鐵路平原無線信道分為遠端子信道，接近子信道，靠近子信道、甚靠近子信道和到達子信道；

步驟102、確定各子信道的可分辨多徑數K，多徑時延特征和Doppler特征；

步驟103、根據仿真復雜度和運算延時，確定馬爾科夫鏈的非平穩模型的階數；

步驟104、根據對每條路徑存在狀態的馬爾科夫鏈測量統計結果，確定各子信道每條路徑的不同狀態之間的轉移概率。

優選的，所述每條路徑的狀態包括存在狀態和/或“消亡”狀態。

優選的，確定馬爾科夫鏈的非平穩模型的階數包括一階、和/或二階。

優選的，所述遠端子信道的可分辨多徑數K為2；接近子信道的可分辨多徑數K為4，靠近子信道的可分辨多徑數K為8，甚靠近子信道的可分辨多徑數K為3，到達子信道的可分辨多徑數K為1。

優選的，當根據仿真復雜度和運算延時，確定馬爾科夫鏈的非平穩模型的階數為一階時，所述步驟104包括：

A1、當遠端子信道可分辨多徑數K為2時，確定遠端子信道第k＝1條路徑和第k＝2條路徑的“0”狀態轉至“0”狀態的概率分別是0和0.7657；遠端子信道第k＝1條路徑和第k＝2條路徑的“1”狀態轉至“1”狀態的概率分別是1和0.6087；

A2、當接近子信道可分辨多徑數K為4時，確定接近子信道第k＝1條路徑、第k＝2條路徑、第k＝3條路徑和第k＝4條路徑的“0”狀態轉至“0”狀態的概率分別是0、0.4764、0.5909和0.8747，確定接近子信道第k＝1條路徑、第k＝2條路徑、第k＝3條路徑和第k＝4條路徑的“1”狀態轉至“1”狀態的概率分別是1、0.5957、0.4187和0.1970；