[发明专利]基于多维信道分量功率谱密度的信道建模仿真平台

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其是一种建立仿真随机信道模型的新平台，可广泛应用于无线传播信道的高精度测试与建模。

背景技术

移动通信技术是最具发展潜力和广阔市场前景的热点技术之一。未来移动通信必定是容量更大、速率更高、功能更强的宽带移动通信系统。如何提高移动通信系统的通信容量和质量，始终是宽带无线移动通信发展中的焦点。而为解决这一问题所采用的措施都与无线信道有着必然的联系，也就是说信道建模问题已成为研究宽带无线移动通信所应了解的基本问题，这一方向上的工作具有重要的理论研究价值和广泛的实际应用前景。信道建模仿真平台是绩效评估和设计传播系统的支撑平台。无线信道的建模历来是宽带无线移动通信系统设计中的难点。但应该注意到，由于移动环境的复杂性，不可能建立单一的模型。不同的模型是从不同传播环境的实测数据中归纳而得出的，都有一定的使用范围，在进行系统工程设计时，模型的选择是很重要的，有时不同模型会给出不同的结果。

现有的模型，包括SCM模型以及WINNER II模型的共同缺点是在一代模型中，路径是基于“离散镜面路径”这一假设来获得的。在许多情况下，这个假设已经被证明是不现实的，特别是在室内场景。在参数估计时运用这一假设将导致产生大量现实中不存在的虚拟路径。这些虚拟路径提供错误的映像信道，这反过来又影响了模型参数的准确性。此外，传统信道模型中采用的聚类法依赖于许多启发式的设置，这导致模型的不确定性增加了。由于路径估计和聚类过程中的错误，集群的统计会不同于真实情况，因此，这些模型的适用性越来越差。

目前，大多数可用信道模型是采用几何方法来模拟无线电波在空域、时域和频域中的传播。扩展参数等模型参数是基于对镜面路径参数估计而得到的。但是，当单独的路径频散特性很小时，如室外传播情景，使用多个孤立的镜面路径来描述信道是唯一有效的方法。因此，对于室内，或者是密集的城市场景，运用镜面路径假设进行参数估计会产生很多现实中不存在的路径。这个未解决的问题在许多情况下降低了模型的适用性。

发明内容

本发明的目的在于为了解决现有平台的许多弊端，比如，传统的信道建模方法是基于“离散镜面路径”这一假设来估计信道参数，导致产生大量现实中不存在的虚拟路径，影响了模型参数的准确性，以及传统信道模型中采用的聚类法依赖于许多启发式的设置，导致模型的不确定性增加等问题，提供的是一种新的平台——基于多维信道分量功率谱密度进行参数估计，对信道建模仿真的平台，从而提高模型精确度。本发明优于传统信道建模的方法之处在于：在新方法中，本发明能直接估计测试数据从而得到信道二阶矩的特征，这样在估计信道分量的扩散参数上会更加准确。此外，传统建模方法中产生的虚假路径能够被抑制，也就是说利用本发明得到的信道模型更符合实际。

为达到以上目的，本发明所采用的解决方案是：

一种基于多维信道分量功率谱密度(PSD)的信道建模仿真平台，它是利用另一种假设即一个信道由多个“扩散分量”组成来提出一种新的建模仿真平台。每一分量由延迟、到达方向、离开方向及多普勒频率的功率谱密度来描述。在本发明中，信道模型参数是基于对分量的功率谱密度的估计，利用空间交替广义期望最大化(SAGE)算法等算法从实测数据中提取的。

进一步，在本发明中假设一个信道冲激响应是由多个扩散分量组成的。这个假设与传统模型用的信道冲激响应路径是由多个“离散镜面路径”构成的这一假设是不同的。本发明的假设，即信道中多个扩散分量的存在是来源于实验结果如文献[1]([1]A.Richter and R.S.“Parametric modelling and estimation of distributed diffuse scattering components of radio channels，”COST273，Tech.Rep.TD-03-198，2003.)中所示。此外，由于检测设备的有限分辨率，具有相似参数的路径不能很好的被辨析，当路径很接近的时候，他们将被视为是同一个具有局部扩展(如在时延域、角度域和多普勒域)的分量。因此，使用独立的扩散分量的特征来描述一个信道的性能是合理的。