[发明专利]无线网络中阴影衰落的互相关模型的建立方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信网络技术领域，特别是一种无线网络中阴影衰落的互相关模型的建立方法。

背景技术

目前，对于预测无线网络中阴影衰落的互相关特性，存在多种算法，其中经典算法主要包括：(1)针对蜂窝网络信道衰落中时间的互相关模型；(2)基于交替投影的模型；(3)多径传播中时间平均(SA，Spatial Averaging)以及频率平均(FA，Frequency Averaging)模型；(4)针对物理环境提出的网络阴影模型(NeSH，Network Shadowing)。其中，网络阴影模型具有较稳定的效果，其具体模型如下所述。

在无线网络中，由发送节点i传送到接收节点j的平均接收信号强度为其中d_i，j为收发节点间的距离，d₀为参考距离(常设为1米或1000米)，P₀为节点距离为d₀时的平均接收信号强度，n_p为信道衰减指数。测量接收信号强度可以由表示，其中Z_i，j为路径中的信号衰减，主要包括中尺度衰落X_i，j和小尺度衰落Y_i，j两部分。

网络阴影模型引入了一个空间衰落场p(x)，并用其积分表示链路衰落互相关特性。这里，p(x)为各向同性的广义平稳高斯随机过程，具有零均值以及指数衰减的空间相关性。在节点i和节点j之间，假设δ为空间常量，σ_X为阴影衰落的标准差，x_i和x_j分别表示节点i和节点j的位置，则得到p(x)的协方差以及沿链路K(i，j)的阴影衰落值

在测量中，除大尺度衰落外，总衰落值由于两部分衰减是相互独立的，整体衰落的方差可以表示为假设存在N条链路，衰落值集合则网络衰减模型得到协方差矩阵则可表示为其中I_N为单位矩阵，作为非阴影衰落的方差，为参数矢量，是阴影衰落的协方差矩阵，表示链路K(i_k，j_k)及K(i_l，j_l)间的协方差。进而可知两链路阴影衰减的互相关系数

综上所述，该模型在计算过程中，由于需要应用双重积分得到关矩阵，并且还要对无线网络中所有成对的链路进行计算，因此，其运算时间较长，而且仿真结果也证明该模型只适用于规模很小的无线网络中(不多于三个节点)。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种无线网络中阴影衰落的互相关模型的建立方法，该方法利用经典的椭圆模型模拟链路阴影衰落区域，能通过快速计算方法得到两个衰落区域重叠范围大小，来估计两条无线链路的互相关系数，在提高计算精度的同时，提高运算速度，扩大其可适用的网络规模。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种无线网络中阴影衰落的互相关模型的建立方法，包括如下步骤：

(1)使用椭圆模型表示无线链路的衰落区域，该椭圆模型以链路两端的节点作为焦点，只有位于椭圆模型内的目标才会对链路衰减产生影响；

(2)使用椭圆衰落区域的重叠部分表示链路间阴影衰落的互相关系数；

(3)通过交点的求解、旋转坐标转换及逐步累加的方法完成两椭圆重叠面积的快速计算。

而且，所述的椭圆模型为归一化椭圆加权模型，对于一链路K(i，j)，在提供一个描述椭圆宽度的可调参数λ的条件下，确定影响链路信号衰减的椭圆区域，该椭圆内任意位置o的目标对信号影响的权重通过下式计算：

式中，d是两个节点之间的距离。

而且，所述的链路间阴影衰落的互相关系数按下式计算：

式中，S_overlap为椭圆衰落区域重叠部分的面积，μ是衰减常量，S₁和S₂分别是链路K(i₁，j₁)与链路K(i₂，j₂)的衰减的椭圆区域面积。

而且，所述的交点求解采用下式计算椭圆E′与直线L′的交点坐标(x′，y′)：

其中，

式中：m′为椭圆E′中心P′₀到L′与水平轴交点的距离，θ_E为直线与水平轴夹角的余角(即转换前椭圆长轴与水平轴的夹角)，a和b分别椭圆的长轴长度和短轴长度。