[发明专利]一种信道模拟器及其建模方法

说明书

技术领域

本发明属于移动无线通信技术领域，尤其涉及一种信道模拟器及其建模方法。

背景技术

对于常见的信道模型SCM(空间信道建模)、SCME(扩展型空间信道建模)、WINNERII、IMT-Advanced和基于相关矩阵的Kronecker(克罗内克)模型等信道模拟器需要考虑空间无线电波各种特性以及天线阵列等多种因素，比如射线簇性能、子径数目、中径性能、射线离开角和达到角、收发端射线角度扩展、天线元素间距离及空间相关性、收发端天线阵列增益以及尤其WINNERII及发展模型各复杂环境的参数设置等。虽然上述复杂信道模型能够较好的对真实信道做模拟实现，但其建模的复杂度和周期性也极为可观。而对于同类简便信道建模方法，对关键模块自然指数欧拉公式展开式中正余弦函数的处理，通常通过查找表或传统的CORDIC算法解决，这大大降低了信道模拟器的性能，也很大程度上消耗了太多硬件资源或增加了较长的延时时间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种信道模拟器及其建模方法，旨在解决现有通用的SCM、SCME、WINNERII和基于相关矩阵的Kronecker模型等信道模拟器理论复杂、设计周期长或者其他性能不足的问题。

本发明是这样实现的，一种信道模拟器的建模方法，包括以下步骤：

采用SCM方法处理大尺度衰落和中尺度衰落，根据所选择具体场景配置大尺度衰落和中尺度衰落相关参数，并转化为相应权值常量；

将小尺度衰落数学模型在根据欧拉公式进行展开，对展开后的小尺度衰落数学模型中的每径频移通过结合给定的最大频移及基于Box-Muller算法的随机数生成方案确定，展开后的小尺度衰落数学模型中的正余弦函数通过PAR-CORDIC算法计算出；

基于Box-Muller算法生成高斯白噪声；

将所述大尺度衰落和中尺度衰落的权值常量对小尺度衰落数学模型进行加权后，再与所述高斯白噪声相加，得到信道模拟器模型。

优选地，所述将小尺度衰落数学模型在根据欧拉公式进行展开，对展开后的小尺度衰落数学模型中的每径频移通过结合给定的最大频移及基于Box-Muller算法的随机数生成方案确定，展开后的小尺度衰落数学模型中的正余弦函数通过PAR-CORDIC算法计算出的步骤具体包括以下步骤：

假设发射信号为s(t)＝e^jωt，经过多径多普勒效应得到的信号为：

(9)

式(9)中，N为路径数量，a_n、ω_n和τ_n分别为各路径衰减系数、频谱扩展以及延时时间；进行硬件处理时，将式(9)通过欧拉公式展开为：

(10)

结合给定的最大频移f_m及基于Box-Muller算法的随机数生成方案确定式(10)中每径频移ω_n＝2πf_n；

通过PAR-CORDIC算法计算出式(10)中的正余弦函数。

优选地，所述通过PAR-CORDIC算法计算出式(10)中的正余弦函数包括以下步骤：

基于三角函数周期性，将目标角度θ₀转换为[0,2π)区间内角度θ₁，并进一步转化为[0,π/4]区间内θ₂，设置标志(flag_s,flag_c)，如(11)式所示：

(11)

将[0,π/4]划分为2^lu个区间，并存储相应边界角度θ_{look_up_i}及其函数值sinθ_{look_up_i}和cosθ_{look_up_i}(i＝1,2,3…lu)，判断θ₂所在区间，并保存区间下界角度θ_{look_up}的正余弦函数值sinθ_{look_up}和cosθ_{look_up}，设置剩余角度为Δθ＝θ₂-θ_{look_up}；