[發(fā)明專(zhuān)利]適于智慧醫(yī)療的信道均方根時(shí)延擴(kuò)展預(yù)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010092945.6
• 申請(qǐng)日: 2020-02-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111212003B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余雨;劉婷婷;毛其林;曾文浩;朱大偉;包永強(qiáng);朱昊;劉傳清;陳靜
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京工程學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): H04L25/02
• 分類(lèi)號(hào): H04L25/02;H04B17/364;G06N3/0499;G06N3/084
• 代理公司: 南京鐘山專(zhuān)利代理有限公司 32252
• 代理人: 陳月菊

本發(fā)明公開(kāi)了一種適于智慧醫(yī)療的信道均方根時(shí)延擴(kuò)展預(yù)測(cè)方法，包括：(1)模擬智慧醫(yī)療的多種場(chǎng)景，對(duì)實(shí)際環(huán)境中發(fā)送和接收天線之間的信道進(jìn)行測(cè)量，(2)計(jì)算實(shí)測(cè)信道的均方根時(shí)延擴(kuò)展，(3)利用實(shí)測(cè)所得均方根時(shí)延擴(kuò)展對(duì)基于多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的信道均方根時(shí)延擴(kuò)展模型進(jìn)行訓(xùn)練和參數(shù)提取，(4)使用均方根時(shí)延擴(kuò)展模型和提取出的模型參數(shù)預(yù)測(cè)智慧醫(yī)療場(chǎng)景下的信道均方根時(shí)延擴(kuò)展特性。本發(fā)明能夠精確地估計(jì)多種較短距離智慧醫(yī)療場(chǎng)景下的信道均方根時(shí)延擴(kuò)展特性，考慮了收發(fā)天線之間距離、收發(fā)天線高度、不同環(huán)境和傳播情況的因素，且具有較好的擴(kuò)展性和通用性，對(duì)智慧醫(yī)療中通信系統(tǒng)信號(hào)和算法設(shè)計(jì)以及網(wǎng)絡(luò)部署都有重要的實(shí)際價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)線信道建模、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)理統(tǒng)計(jì)以及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及一種適于智慧醫(yī)療的信道均方根時(shí)延擴(kuò)展預(yù)測(cè)方法。

背景技術(shù)

隨著信息和通信技術(shù)的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)將成為信息通信領(lǐng)域中最為重要的應(yīng)用場(chǎng)景。其中，智慧醫(yī)療是物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)典型應(yīng)用，智慧醫(yī)療依托通信、信息和傳感技術(shù)，提供安全、便捷、可靠、高效的醫(yī)療服務(wù)。由于智慧醫(yī)療服務(wù)的特殊性，它所使用的無(wú)線通信系統(tǒng)相較于傳統(tǒng)無(wú)線通信系統(tǒng)需要有更高的安全性、更強(qiáng)的可靠性和極低的時(shí)延。利用邊緣計(jì)算技術(shù)，通過(guò)在網(wǎng)絡(luò)邊緣構(gòu)建更加密集的室內(nèi)短距離無(wú)線通信鏈路可以較好的滿足這些需求。但是，構(gòu)建安全、可靠、低時(shí)延的室內(nèi)短距離無(wú)線通信鏈路十分依賴(lài)于無(wú)線信道模型。所以，室內(nèi)無(wú)線信道傳播特性的建模是構(gòu)筑智慧醫(yī)療中無(wú)線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵問(wèn)題。由于智慧醫(yī)療場(chǎng)景豐富多樣，環(huán)境結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，傳感器和智能終端無(wú)處不在，智慧醫(yī)療的應(yīng)用背景下的無(wú)線信道傳播特性將會(huì)十分復(fù)雜。如何準(zhǔn)確的對(duì)智慧醫(yī)療場(chǎng)景下的室內(nèi)短距離無(wú)線信道進(jìn)行建模是一個(gè)亟需解決的問(wèn)題。尤其是均方根時(shí)延模型，直接關(guān)系到智慧醫(yī)療中各種傳感節(jié)點(diǎn)、智能設(shè)備和網(wǎng)關(guān)之間的無(wú)線通信鏈路中信號(hào)設(shè)計(jì)和算法設(shè)計(jì)。

CN201510061092.9的發(fā)明“一種電磁場(chǎng)仿真分析方法”中提出了一種電磁場(chǎng)仿真分析方法，其包括如下步驟：(1)對(duì)室內(nèi)環(huán)境信息進(jìn)行建模；(2)兩種幾何信息建模誤差的生成：?(3)針對(duì)天花板、地板、四周墻壁、室內(nèi)物體分別生成五種電參數(shù)誤差；(4)分別在平移誤差模式和頂點(diǎn)誤差模式下，研究視距路徑和非視距路徑下幾何信息建模誤差對(duì)接收功率和均方根時(shí)延擴(kuò)展的影響；(5)在五種電參數(shù)建模誤差模式下，研究視距路徑和非視距路徑下電參數(shù)建模誤差對(duì)接收功率和均方根時(shí)延擴(kuò)展的影響。本發(fā)明公開(kāi)了一種電磁場(chǎng)仿真分析方法具有以下有益效果：1、考慮了室內(nèi)物體幾何形狀的改變以及相對(duì)位置的改變對(duì)射線跟蹤預(yù)測(cè)結(jié)果的影響；2、全面考慮了天花板、地板、四周墻壁、室內(nèi)物體各自電參數(shù)信息對(duì)射線跟蹤預(yù)測(cè)結(jié)果不同的影響，該發(fā)明的側(cè)重點(diǎn)在于室內(nèi)物體幾何形狀、相對(duì)位置，以及各自電參數(shù)信息對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果的影響，但仍未對(duì)收發(fā)設(shè)備所處場(chǎng)景的諸多影響參數(shù)做進(jìn)一步細(xì)分，預(yù)測(cè)精度低。隨著智能家居的進(jìn)一步普及和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用深度的持續(xù)提升，類(lèi)似模型也變得越來(lái)越不適用，尤其是針對(duì)智慧醫(yī)療這種特殊應(yīng)用場(chǎng)景。

綜上所述，現(xiàn)有的室內(nèi)均方根時(shí)延擴(kuò)展模型存在以下幾點(diǎn)局限性：首先，僅適用于收發(fā)設(shè)備之間的距離較長(zhǎng)的情況，模型精度不高，影響參數(shù)分辨率低，當(dāng)收發(fā)設(shè)備之間的距離較短或場(chǎng)景環(huán)境較為復(fù)雜時(shí)，難以適用；其次，僅將某一環(huán)境中的均方根時(shí)延擴(kuò)展建模為一個(gè)隨機(jī)變量，并未將收發(fā)天線設(shè)備之間的距離和傳感節(jié)點(diǎn)的高度因素考慮在內(nèi)；此外，適用的環(huán)境比較單一，可擴(kuò)展性較差。因此，一種基于實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)建模、適用于多種較短距離智慧醫(yī)療場(chǎng)景的、考慮了收發(fā)天線之間距離因素、收發(fā)天線高度因素和不同環(huán)境的，且可擴(kuò)展性較好的均方根時(shí)延預(yù)測(cè)方法，對(duì)智慧醫(yī)療中通信系統(tǒng)中傳感節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)的部署以及接收機(jī)算法的設(shè)計(jì)有重要的實(shí)際價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種適于智慧醫(yī)療的信道均方根時(shí)延擴(kuò)展預(yù)測(cè)方法，能夠精確地估計(jì)多種較短距離智慧醫(yī)療場(chǎng)景下的信道均方根時(shí)延擴(kuò)展特性，考慮了收發(fā)天線之間距離、收發(fā)天線高度、不同環(huán)境和傳播情況的因素，且具有較好的擴(kuò)展性和通用性，對(duì)智慧醫(yī)療中通信系統(tǒng)信號(hào)和算法設(shè)計(jì)以及網(wǎng)絡(luò)部署都有重要的實(shí)際價(jià)值。

為達(dá)成上述目的，結(jié)合圖1，本發(fā)明提出一種適于智慧醫(yī)療的信道均方根時(shí)延擴(kuò)展預(yù)測(cè)方法，所述預(yù)測(cè)方法包括：