[发明专利]一种毫米波信道模型建模方法和装置

说明书

本发明公开了一种一种毫米波信道模型建模方法和装置，包括获取场景空间信息；根据所述场景空间信息，通过射线跟踪模型计算毫米波传播路径，以及通过基于场景的随机行走算法计算随机路径；根据所述随机路径计算各毫米波传播路径的阻挡概率。从而，本发明能够根据不同的场景，引入相应场景下的空间因素影响，解决目前动态人体阻挡模型无法体现场景对人体行走路径影响的问题。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是指一种毫米波信道模型建模方法和装置。

背景技术

5G(第5代移动通信系统)是面向2020年以后移动通信需求而发展的新一代移动通信系统。由移动通信的发展规律，5G将具有超高的频谱利用率和能效，在传输速率和资源利用率等当面较4G移动通信提高一个量级或者更高，其无线覆盖性能、传输时延、系统安全等都将得到显著的提高。

为实现5G的高速率传输，主要通过两种途径，其一是增加频谱利用率，其二是增加频谱带宽。相对于提高频谱利用率，增加频谱带宽的方法显得更简单直接。在频谱利用率不变的情况下，可用带宽翻倍则可以实现的数据传输速率也翻倍。但现在常用的5GHz以下的频段已经非常拥挤，为寻找新的频谱资源，各大厂商把目光投向了毫米波技术

毫米波是指波长在毫米数量级的电磁波，其频率大约在30GHz～300GHz之间。根据通信原理，无线通信的最大信号带宽大约是载波频率的5％左右，因此载波频率越高，可实现的信号带宽也越大。因此，如果使用毫米波频段，频谱带宽将大幅提高，传输速率也可得到巨大提升。然而，由于毫米波频率高、波长短，因此毫米波还有一个不容忽视的特性是在空气中衰减较大，且绕射能力较弱，非常容易受到各种阻挡，其中人体产生的阻挡现象尤为复杂多变。

信道建模作为无线通信系统研发与测试的重要组成部分，需要准确描述信道特性。而目前常用的诸如IEEE 802.11ad、IEEE 802.15.3c中提出的毫米波信道模型，其中的人体阻挡模型对于毫米波受到以人体阻挡的挡描述较为简单，且灵活性较差，难以满足毫米波复杂多变的应用场景。因此需要一个灵活且具有普遍适用性的阻断概率模型，来描述毫米波复杂多变的应用场景。

毫米波呈现显著的簇到达现象，接收机接收到的每一簇都有着基本相同的到达角及到达时间。但在实际的环境中，并非所有的簇都能够到达接收机完成通信任务。其中一部分可能会被场景中坐着或站着的人体以及其他物体阻挡，并且会对毫米波通信系统的性能产生十分显著的影响，因此在对毫米波信道进行建模时需要将人体的阻挡现象考虑在内。

在以IEEE 802.11ad为代表的现有毫米波信道模型中，动态人体阻挡模型借助射线跟踪模型计算出毫米波可能产生的所有传播路径，之后通过随机行走模型模拟人体在场景中的活动，进而统计得出每条路径相应的被阻挡概率。在使用该动态人体阻挡模型时，首先需要读取场景的空间信息，构建场景的空间数据集。其次，设定发射机与接收机的位置信息，通过已有的空间信息，采用射线跟踪模型，结算在该参数设定下所有可能发生的毫米波传播路径；与此同时，在空间中随机选取一点作为出发点，采用随机行走算法生成随机路径。此后分别多次仿真获取对每种传播路径产生阻挡的概率，再配合单次阻挡事件的动态阻挡模型即可获得动态人体阻挡模型。其中，随机行走模型是描述由一连串随机步骤组成的路径的数学模型。

发明人在实现发明的过程中发现，现有的动态人体阻挡模型至少存在以下问题：随机行走的路径与场景无关，这在实际的应用场景中是不可能发生的。在现实场景中，由于场景内存在各种各样的物体，这些物体都会影响到人体的行走路径。例如，在实际的场景中人体不可能从桌子中穿过，而采用传统的随机行走模型则无法避免该现象的发生。另外，人体的行走路线完全随机，这与现实场景中的人体行走模式不同。现实场景中，人体运动轨迹的随机性体现在起始点与目标点的随机选择，而其从起始点到目标点的行走路径最可能表现为场景允许的两点间的最短路径。还有，由于目前的动态人体阻挡模型仅仅针对有限的几种场景，为了达到与相关文献、协议中想接近的模型数据，就要求与其有十分接近的参数设定，这就大大影响了它的灵活性与普适性。

发明内容