[发明专利]一种马尔科夫链的高铁平原无线信道模型构建方法和装置

说明书

技术领域

本申请涉及无线通信领域，特别涉及一种马尔科夫链的高铁平原无线信道模型构建方法和装置。

背景技术

铁路作为国家重要基础设施，国民经济大动脉和大众化的交通工具，是国家综合交通运输体系的骨干。在铁路信息化体系的建设中，列车是铁路运营的中心载体，是一个巨大的信息源，铁路信息化如果没有列车信息源，则很难全面发展。目前，铁路已有的信息系统在提高铁路的运输能力、提高列车安全性能等方面发挥着重要作用。但是，现有的通信系统，如GSM-R(Global System of Mobile communication-Railway)只能解决中低速条件下(＜250km/h)列车和地面节点之间的列控窄带通信需求，对于超高速(350km/h～580km/h)移动条件下，以乘客数据业务为主体的宽带无线数据通信将是未来高速铁路无线接入需要解决的关键问题。

信道是通信系统设计的基础，准确认知无线信道是设计通信系统的前提条件，它为通信系统原型机设计和系统、链路级仿真提供真实参考，因此高速铁路无线信道随之成为研究的首要问题。高铁无线信道具有其特殊性，主要是高铁通常建在开阔地带，基站相对较高，导致无线传播中直视径(Line of Sight-LOS)较强，其余反射分量相对较弱，并且相关小尺度衰落特征随列车和基站距离的变化而不同，表现在：(1)直射径和其他反射径的强度比变化；(2)信道多径时延色散特征不同；(3)高速移动带来的Doppler频偏在穿越基站时呈现由“最大”向“最小”快速变化。

然而，现有标准化模型中，无论是单天线系统(Single-Input and Single-Output-SISO)或者多天线系统(Multiple-Input and Multiple-Output)，通常，经典信道模型是基于广义平稳非相关散射(Wide-Sense Stationary Uncorrelated Scatterering-WSSUS)理想假设，即时变信道的一阶和二阶统计量是常数，自相关函数仅和观测时间间隔有关；时变信道的不同延时的衰减和相位偏移不相关。但是真实高铁信道具有非平稳特性，造成非平稳的原因多种多样，从原理上说，如果从时域、频域或空域改变收发信机之间传播特征到达到一定门限，就可导致信道的非平稳性。而现有技术无法正确反映高铁信道的非平稳特性。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是提供一种马尔科夫链的高铁平原无线信道模型构建方法和装置，得到能够准确刻画的高速铁路平原无线信道的非平稳变化特征的无线信道模型。

为了解决上述问题，本申请公开了一种马尔科夫链的高铁平原无线信道模型构建方法，其特征在于，包括：

步骤101、将高速铁路平原无线信道分为远端子信道，接近子信道，靠近子信道、甚靠近子信道和到达子信道；

步骤102、确定各子信道的可分辨多径数K，多径时延特征和Doppler特征；

步骤103、根据仿真复杂度和运算延时，确定马尔科夫链的非平稳模型的阶数；

步骤104、根据对每条路径存在状态的马尔科夫链测量统计结果，确定各子信道每条路径的不同状态之间的转移概率。

优选的，所述每条路径的状态包括存在状态和/或“消亡”状态。

优选的，确定马尔科夫链的非平稳模型的阶数包括一阶、和/或二阶。

优选的，所述远端子信道的可分辨多径数K为2；接近子信道的可分辨多径数K为4，靠近子信道的可分辨多径数K为8，甚靠近子信道的可分辨多径数K为3，到达子信道的可分辨多径数K为1。

优选的，当根据仿真复杂度和运算延时，确定马尔科夫链的非平稳模型的阶数为一阶时，所述步骤104包括：

A1、当远端子信道可分辨多径数K为2时，确定远端子信道第k＝1条路径和第k＝2条路径的“0”状态转至“0”状态的概率分别是0和0.7657；远端子信道第k＝1条路径和第k＝2条路径的“1”状态转至“1”状态的概率分别是1和0.6087；

A2、当接近子信道可分辨多径数K为4时，确定接近子信道第k＝1条路径、第k＝2条路径、第k＝3条路径和第k＝4条路径的“0”状态转至“0”状态的概率分别是0、0.4764、0.5909和0.8747，确定接近子信道第k＝1条路径、第k＝2条路径、第k＝3条路径和第k＝4条路径的“1”状态转至“1”状态的概率分别是1、0.5957、0.4187和0.1970；