[发明专利]一种短波信道模型建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及短波信道建模和数理统计领域，尤其涉及一种短波信道模型建模方法。

背景技术

短波信道是一种典型的时变参数信道，电离层在时域、空域和频域都是随机变化的，使得短波信道参数产生随机变化，从而无法用一个准确的信道模型来描述特定时域、频域和空域的信道特性。目前，国际上通用的办法是使用ITU-RF.1487根据高、中、低纬度的典型信道参数组成的信道模型。然而，由于短波信道参数的时变特性，使用ITU建议的信道模型与实际信道模型误差太大，而使用信道测量得出的实时信道参数具有很大的随机性，无法完整描述链路的信道特性。

发明内容

本发明提供一种短波信道模型建模方法，用以解决现有技术中受短波信道参数时变特性的影响，已有信道建模技术得到的模型误差较大，无法准确描述链路信道特性的问题。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供了一种短波信道模型建模方法，包括：

步骤1，在存储有短波信道参数样本的数据库中，提取出某链路的M个样本，并获取每个样本中的多径展宽参数和多普勒展宽参数；

步骤2，将每个样本的多径展宽参数和多普勒展宽参数作为列向量，构造2行M列的信道参数矩阵，并对矩阵中的各向量进行归一化处理；

步骤3，将信道参数矩阵的每列定义为一个数组点，并利用二维聚类组合算法计算各数组点中的聚类中心；

步骤4，检测各聚类中心的邻域半径范围内覆盖的数组点的数量是否满足聚类要求，若满足，则将所述聚类中心进行去归一化处理，以去归一化处理后的聚类中心对应的多径展宽参数和多普勒展宽参数作为短波信道模型。

可选地，本发明所述方法步骤1中，数据库中的短波信道参数样本为通过短波信道测量实验获取的参数样本。

可选地，本发明所述方法步骤1中，在所述数据库中，按照预先设定的时间条件、信噪比条件和太阳黑子数条件，提取出某链路符合条件的M个样本。

可选地，本发明所述方法步骤2中，对矩阵中的各向量进行归一化处理，具体包括：

将各多普勒展宽参数进行相互比较，获取满足条件1时f_x的最小值以及将各多径展宽参数进行相互比较，获取满足条件2时τ_y的最小值

分别以所述和为多普勒展宽参数和多径展宽参数的归一化基数，对矩阵中的相应参数向量进行归一化处理；

其中，所述条件1为：多普勒展宽参数大于f_x的参数数量满足预先设定的阈值；所述条件2为：多径展宽参数大于τ_y的参数数量满足设定的阈值。

可选地，本发明所述方法步骤3中，利用二维聚类组合算法计算各数组点中的聚类中心，具体包括：

步骤31，计算每个数组点的密度指标，获取各密度指标中最高密度指标对应的数组点，判定其为第一个聚类中心；

步骤32，利用第k个聚类中心的密度指标，对每个数组点的密度指标进行修正，并获取修正后的密度指标中最高值对应的数组点；

步骤33，根据设定的聚类判决门限，对获取的数组点进行聚类中心判断，当判断出该数组点为聚类中心时，得到第k+1个聚类中心，并令k=k+1，返回步骤32。

其中，所述步骤33，具体包括：

步骤331，判断数组点对应的大于是否成立，若是，判定该数组点为一个聚类中心；否则，执行步骤332；

步骤332，判断数组点对应的小于是否成立，若是，判定该数组点不是聚类中心，终止聚类过程；否则，执行步骤333；

步骤333，在大于小于时，判断是否成立，若是，判定该数组点为一个聚类中心；否则，判定该数组点不是聚类中心，将该数组点对应的密度指标设为零，并选择余下数组点中具有最高密度指标对应的数组点为待确认点，返回步骤331；

其中，ε分别为预先设定的判决门限上限和下限，为第一个聚类中心的密度指标；d_min为当前待确认数组点距离第一个聚类中心的距离，r_a为设定的数组点的邻域半径。

进一步地，所述步骤32中，利用公式实现对每个数组点的密度指标进行修正；式中，为第k个聚类中心的密度指标，和分别为经过归一化处理后的第i个样本的多普勒展宽参数和多径展宽参数，和分别为经过归一化处理后的第k个聚类中心的多普勒展宽参数和多径展宽参数，r_b为正数，且满足r_b大于数组点的邻域半径。