[发明专利]信道阴影衰落滑动窗建模方法

说明书

本发明公开了一种信道阴影衰落滑动窗建模方法，阴影衰落建模区域任意观测点位置对应一个窗口，窗口包含多个统计独立的变量，该位置的阴影衰落通过加权其所属窗口内的变量获得；观测点位置移动对应窗口滑动；所有观测点对应的窗口具有相同的形状，建模过程包括：区域网格覆盖；网格节点变量初始化；计算窗内合成的加权系数；滑动窗变量合成；插值获得节点以外位置的阴影衰落值。本发明以距离设定加权系数的方法能够减少加权系数个数，具有较低的复杂度，根据本方法构建的阴影衰落模型可满足阴影衰落空间的相关性，具有精度高且实现简单的特点。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及无线通信信道建模和信道参数估计，更为具体地说，是涉及信道阴影衰落滑动窗建模方法。

背景技术

信道建模在无线通信研究开发过程中具有至关重要的作用。无线通信的信道由路径损耗、阴影衰落和小尺度衰落来表征。路径损耗是信号发射端到接收端之间距离的函数，可表示为参考距离损耗与相对距离的指数运算之和，其中指数一般为2～4之间的实数。阴影衰落由信号传输过程中的障碍物遮挡引起，衰落强度一般可表示为对数正态分布。小尺度衰落由信号的多径传输引起，多个随机信号叠加使信号的幅度呈现瑞利分布。阴影衰落建模是信道建模的重要组成部分。

从同一个发射端到两个不同位置的接收端，在与障碍物尺度相当的空间范围，信号的阴影衰落具有关联性，这种相关为阴影衰落的自相关。从不同发射端到同一接收端的信号阴影衰落之间的相关称为阴影衰落的互相关。描述阴影衰落自相关的模型有很多种，其中最常用的是指数衰减的相关模型：如果A、B两点之间的距离为d，这两点的阴影衰落值用dB表示分别为s_A和s_B，那么它们之间的相关系数可表示为其中σ_A和σ_A分别表示s_A和s_B的均方根，d₀为阴影衰落相关距离。

在对某一区域的阴影衰落进行建模时，为了满足阴影衰落的相关性，可以采用乔里斯基分解方法或者滤波的方法。首先对区域进行网格划分，产生和网格节点数相对应的统计独立同分布的高斯变量，然后对变量进行加权获得各端点的阴影衰落值。为了获得加权系数，首先根据距离关系构建网格节点间的阴影衰落相关矩阵，然后用乔里斯基分解方法求相关矩阵的平方根。当节点个数较多时，该方法由于复杂度过高而难于实现。滤波的方法根据节点间的相关系数构造一阶或多阶滤波器。滤波的方法在一维空间比较有效，但是在二维空间误差较大。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种可用于无线通信信道阴影衰落建模的快速方法，该方法具有较低的复杂度，根据本方法构建的阴影衰落模型可满足阴影衰落空间的相关性，具有精度高且实现简单的特点。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

信道阴影衰落滑动窗建模方法，阴影衰落建模区域任意观测点位置对应一个窗口，窗口包含多个统计独立的变量，该位置的阴影衰落通过加权其所属窗口内的变量获得；观测点位置移动对应窗口滑动；所有观测点对应的窗口具有相同的形状；

建模方法包括如下步骤：

步骤1，区域网格覆盖

确定网格的形状和尺寸，确定加权窗的形状和尺寸，用网格覆盖选定的区域，网格节点表示离散位置；

网格需超出建模区域范围，确保建模区域内所有节点对应的加权窗完整；

步骤2，网格节点变量初始化

产生和网格节点数目相同的统计独立同分布N(0,σ_sf)的高斯随机变量x_i并将这些变量和网格节点相对应，其中σ_sf为阴影衰落的均方根；

步骤3，计算窗内合成的加权系数