[发明专利]一种蜂窝扩展方式的二维相关信号构建方法

说明书

本发明涉及一种蜂窝扩展方式的二维相关信号构建方法，以六边形网格覆盖所要研究的区域，从区域中心的网格开始，由内而外依次构建六边形网格节点上的信号，在对每个节点的信号建模时，使其与所处的六边形的其它节点符合空间相关特性；六边形内部信号与其所处的六边形端点上信号符合相关特性。该建模方式与无线通信的覆盖区域相匹配，可用于无线通信的阴影衰落建模，也可用于其它的具有类似空间相关特性的信号；该方法可满足相关系数为距离函数的二维相关信号，如阴影衰落，的空间相关性要求，具有精度高，复杂度低，实现简单的特点。

技术领域

本发明涉及一种蜂窝扩展方式的二维相关信号构建方法，属于无线通信技术及信号处理领域。

背景技术

在无线通信过程中，发射机和接收机之间的通信环境决定信号传输阶段的衰减和畸变。信道模型模拟通信环境对信号传输的影响，在无线通信研究开发尤其是无线通信链路仿真和系统仿真过程中具有重要的作用，信道建模是无线通信研究过程中关键的步骤。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。

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。本发明涉及阴影衰落自相关。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_B分别表示s_A和s_B的均方差，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

为了解决类似阴影衰落的二维相关信号建模的技术问题，本发明提供一种蜂窝扩展方式的二维相关信号构建方法，该方法具有较低的实现复杂度，能满足信号二维相关特性。

本发明设计了一种蜂窝扩展方式的二维相关信号构建方法，用于实现信号相关值为距离函数的二维相关信号的构建。所发明的方法包括如下步骤：

步骤A.采用六边形网格对二维相关信号建模的目标区域进行覆盖，然后进入步骤B；

步骤B.获得网格区域中心六边形上各个节点的二维相关信号值，使该六边形上各个节点的信号间满足相关性，然后进入步骤C；

上述步骤B包括如下步骤B1至步骤B3：

步骤B1.针对网格区域中心的六边形节点i，i＝{1,2,…,6}，生成统计独立同分布的初始随机变量x_i(图3)，x_i的均值和方差分别为建模目标区域相关信号的均值和方差，然后进入步骤B2；

步骤B2.针对网格区域中心的六边形，构造相关矩阵C，该矩阵的元素为节点间相关信号的相关系数：