[发明专利]一种基于实测数据与射线追踪的地空信道建模方法及装置

权利要求书

1.一种基于实测数据与射线追踪的地空信道建模方法，其特征是：其步骤如下：

步骤1：将信号产生装置与信号接收装置分别连接发射天线、接收天线，并将信号产生装置及发射天线放置于建筑物楼顶或山顶上，将信号接收装置及接收天线放置于地面上，测量的场景是城市、乡村或郊区，发射天线的海拔高度应高于接收天线的海拔高度，使收发天线之间形成仰角，模拟地空通信链路的传播过程；发射天线与接收天线之间的距离应保证接收信号的强度大于信号接收装置的接收灵敏度；

步骤2：在信号产生装置30MHz～1000MHz工作频段内，选择单载波信号作为测量信号通过发射天线辐射出去；

步骤3：信号接收装置根据信号产生装置的工作参数设置相应的工作参数，接收天线收到同频的信号后进行采集存储；要增加采集信号的随机性，每次测量需要变换接收天线的位置，接收天线的位置在半径为3m的圆上变换，接收天线位置变换次数大于10次，每变换一次位置采集存储一组数据，每组数据的采集时间大于3s，并对测量数据进行处理；

步骤4：构建仿真区域的数字地图，包括地形地物、高程、电参数信息，实现收发链路传播场景的数字化重构，利用射线追踪技术对发射位置与接收位置之间的电波传播场景进行仿真，并对仿真输出结果进行的聚合成簇处理，得到无线信道多径信息的多径数、相对时延、相对幅度，并进行处理；

步骤5：依据步骤3和4建立地空场景下的无线信道传播模型，无线信道模型参数包括多径数、相对时延、相对幅度、多径衰落分布类型；

步骤6：依据步骤5建立的无线信道模型参数，在无线信道模拟设备进行建模仿真，采集无线信道模拟设备输出的衰落信号A'_fading，统计衰落信号A'_fading的包络概率密度曲线；

步骤7：对比实测衰落信号A_fading和无线信道模拟设备输出的衰落信号A'_fading的包络概率密度曲线，当两者的包络概率密度曲线分布趋势不一致，重复步骤5和6，直至A'_fading和A_fading的包络概率密度曲线分布趋势一致，则建立的无线信道仿真模型即为该场景下的真实的无线电波衰落模型；

所述测量数据处理，是对采集的衰落信号A_fading进行处理，统计包络概率密度，得到地空信道模型的多径衰落分布类型参数；其具体步骤如下：

(1)采集的数据以I、Q基带数字信号I₁，Q₁，I₂，Q₂，…I₁₀，Q₁₀的方式存放，根据信号接收装置的AD采样位宽n对数字基带信号进行归一化处理，处理式为对归一化后的I、Q信号取模变成一路实信号A₁，A₂，…A₁₀；

(2)将变换后的10组数据A₁，A₂，…A₁₀首尾相接，变成一个数组A＝[A₁,A₂…A₁₀]，A为接收信号的幅度；

(3)将接收信号的幅度A转换为信号的接收电平G_r＝20lg(A)；

(4)计算接收信号电平G_r的中值电平并对接收信号电平G_r去天线增益处理得到衰落信号电平G_fading；

(5)将衰落信号电平G_fading变换为信号幅度A_fading，

(6)统计A_fading的包络概率密度分布曲线；

其中，步骤4中无线信道多径信息多径数、相对时延、相对幅度的处理方法，是对多径相对时延之间分布密集，即多径相对时延之间差值的绝对值小于无线信道模拟设备的时延模拟精度的多径聚合成簇,多径的相对幅度取该时延处幅度最大的多径。

2.一种采用权利要求1所述的基于实测数据与射线追踪的地空信道建模方法的无线电波信号产生与接收装置，其特征是：包括信号产生装置、信号接收装置，所述信号产生装置(1)由信号产生单元(1.1)和功率控制单元(1.2)组成，信号产生装置(1)工作频段在30MHz～1000MHz内；所述信号接收装置(2)由功率控制单元(2.1)、信号采集单元(2.2)、数据存储单元(2.3)组成，用于对接收到的信号进行功率控制、采集、存储，并支持数据导出；信号接收装置(2)工作频段在30MHz～1000MHz内。