[发明专利]一种基于曲边梯形的对流层散射通信随机信道建模方法

权利要求书

1.一种基于曲边梯形对流层散射随机的信道建模方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，将对流层建模为多条平行可微的曲线，从而构建以曲边梯形为几何结构的信道参考模型；

步骤2，计算信道的空域链路总长度；D^qp为链路的总长度，其表达式为：

Dpq=DTpq+DRpq+Σp=1P-1dpq,]]>

其中:

为发射端到达散射体的距离；

为散射体到接收端的距离；

p表示电磁波束经过散射次数；q表示由远及近的路径；

P描述电磁波束从发射端到接收端所经历的最大散射次数；

d^pq为电磁波束在散射体间传播的距离，其满足如下表达式：

dpq=(DTpq)2+(DTp(q+1))2+2DTpqDRp(q+1)cos[αTpq-αTp(q+1)],]]>

其中：

为发射端发射波束与水平线的夹角；

代表经过p次散射的第(q+1)条路径的发射波束与水平线的夹角；

代表经过p次散射的第(q+1)条路径的发射端到达散射体的距离；

代表经过p次散射的第(q+1)条路径的散射体到接收端的距离；

步骤3，量化波束散射时的能量损耗：

为散射介质对电磁波束的衰减系数，其满足如下表达式：

ηspq=exp(-γ|αpq|);]]>

其中：

γ为散射介质常数，表征了散射体对电磁波的吸收能力；

p表示电磁波束经过散射次数，q表示由远及近的路径；

α^pq为散射波束与镜面反射波束的夹角，其满足如下表达式：

|αpq|=Σq=1Q|π-αTpq-αRpq-2|ψ||p=1Σp=1P-1Σq=1Q|π-2αTpq-2|ψ|-arcsinDTpqsin[αTpq-αTp(q+1)]dpq|+Σq=1Q|π-αTpq-αRpq-2|ψ||p≥2,]]>

其中：

为经过p次散射的第q条路径的接收端接收波束与水平线的夹角；

为经过p次散射的第q条路径的发射端发射波束与水平线的夹角；

为经过p次散射的第(q+1)条路径的发射端发射波束与水平线的夹角；

f(x)为散射体所在曲边的解析方程；

Ψ为f(x)在散射点x₀处的切线与水平线的夹角，满足：

ψ=arctandfdx|x=x0;]]>

步骤4，得出基于曲边梯形对流层散射随机信道的信道冲激响应h(t)；信道响应h(t)：

h(t)≈h^NLOS(t)，

其中：

hNLOS(t)=Σp=1PΣq=1Qhpq(t),]]>

表示由近及远，电磁波束所走的路径总数；

hpq(t)=ηpqlimN1q→∞N2q→∞...Npq→∞Σn1q=1N1qΣn2q=1N2qΣ......Σnpq=1Npqηspq(Πp=1pEpq)ej(Σp=1pθpq-k0Σp=1pDpq),]]>

其中：

E^pq为非视距链路增益；

n^pq表示经过p次散射的第q条路径上的第n个散射体；

N^pq表示经过p次散射的第q条路径上的散射体的总数；

η^pq为链路损耗中值；

θ^pq为散射后叠加上的随机相位，其服从[0,2π)的均匀分布；

k₀为自由空间波数，有λ₀为发射波束的波长。