[发明专利]基于散射系数的高铁无线信道估计方法

权利要求书

1.一种基于散射系数的高铁无线信道估计方法，其特征在于，其包括以下步骤：

步骤101，将高铁散射场景中的无线信道细化为甚弱散射场、弱散射场、强散射场和甚强散射场,用Υ因子来描述接收端信号衰减强度，用P_los、P_sca分别表示接收端信号中包含直射径和散射径所对应的信号功率大小，定义如下式：

γ＝10log[P_los/(P_los+P_sca]

具体划分标准如下：甚弱散射场，其接收端信号衰减因子Υ>-1.25dB；弱散射场，其其接收端信号衰减因子Υ在-1.25～-3.01dB之间；强散射场，其接收端信号衰减因子Υ在-3.01～-6.02dB之间；甚强散射场，其接收端信号衰减因子Υ＜-6.02dB；

步骤102，确定高铁各个散射场中其子信道的可分辨多径数、多径时延及多普勒频移；

步骤103，根据实际场景中发射/接收端的周围分布散射体的物理属性及几何尺寸大小，确定高铁各个散射子信道所对应的散射系数；

步骤104，基于特定散射场景下的高铁无线信道特征，确定单一场景的信道脉冲响应，完成相应场景下的信道估计与均衡。

2.根据权利要求1所述的基于散射系数的高铁无线信道估计方法，其特征在于，所述步骤102中所述子信道为抽头延迟线模型，统计出所有散射子信道的可分辨多径数，且每根抽头延迟线包括每径的时延信息、多普勒信息及空间域。

3.根据权利要求1所述的基于散射系数的高铁无线信道估计方法，其特征在于，所述步骤103统计出实际散射场景中发射端和接收端周围分布散射体的几何尺寸大小和物理属性，确定各散射子信道所对应的散射系数；散射系数的定义为该方向上产生相同散射功率密度的各同向性等效散射体的总散射功率与照射面积的总入射功率的比值，其数学表示式为：

δpq=4πR2PpqE2A0]]>

其中，R为照射面中心到观察点之间的距离，P_pq为散射功率，E为散射波的电场，A₀为照射面积；单次散射的散射系数为：

δpq=k122exp[-δ2(k1z2+ksz2)]Σn=1∞δ2n|Ipqn|2W(n)(ksx-k1x,ksy-k1y)n!]]>

其中，δ为散射体粗糙表面均方根高度，k_ij为散射波极化系数，

f_pq,F_pq分别对应于Kirchhoff项及其补充项，W⁽ⁿ⁾(α,β)为n阶散射体表面相关函数的粗糙谱，其表达式为：

W(n)(α,β)=12π∫ψn(x,y)e-i(αx+βy)dxdy]]>

多次散射的散射系数表示为：

δpqM=k124πexp[-δ2(k1z2+ksz2)]Σn=1∞Σm=1∞δ2(n+m)∫e-δ2k1zksz{[ksz(ksz+k1z)]nn!×[k1z(ksz+k1z)]mm!}]]>

Re[<Fpq(u,v)><fpq*>]}+ksz2nk1z2m4n!m!|<Fpq(u,v)>|2+(kszk1z)m+n4m!n!<Fpq(u,v)>]]>

<Fpq*(-u-k1x-ksx,-v-k1y-ksy)>}×W(n)(ksx+u,ksy+v)W(m)(k1x+u,k1y+v)dudv]]>。

4.根据权利要求1所述的基于散射系数的高铁无线信道估计方法，其特征在于，所述步骤104中，基于特定场景下散射系数的高铁无线信道特征，用h_l(n)表示在n时刻第l径的信道冲激响应单抽头系数，在高铁快衰落时变信道情况下，h_l(n)往往呈现出非平稳相关散射特性，通过以下矩阵表示多条径的冲激响应抽头系数

。