[发明专利]一种基于双径传播的多普勒信道模型构建方法及系统

权利要求书

1.一种基于双径传播的多普勒信道模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、基于频率选择性衰落和快衰落，构建小尺度衰落模型；

S2、基于Okumura-Hata实测数据模型构建大尺度衰落模型；

S3、构建窄带高斯噪声模型；

S4、结合小尺度衰落模型、大尺度衰落模型和窄带高斯噪声模型构建基于双径传播的多普勒信道模型；

步骤S2中，构建的大尺度衰落模型如下：

p＝69.55+26.16*log10(f)-13.82*log10(hb)-A_hm+(44.9-6.55*log10(hb))*log10(r)-Db-Dm

其中，p为基于Okumura-Hata模型计算得到的大尺度衰落因子，f为载波频率，hb为接收机天线高度，hm为发射机天线高度，A_hm为环境修正因子，Db为接收机天线增益，Dm为发射机天线增益，A_hm＝3.2*(log10(11.75*hm))*2-4.97；

步骤S4包括：

结合小尺度衰落模型、大尺度衰落模型和窄带高斯噪声模型，令：其中，p1、p2分别为第一径和第二径对应的大尺度衰落因子，n(t)为噪声，r为发射机接收机距离，d为障碍物接收机距离，c为电磁波波速；

分别对X和Y做傅里叶变换，取f对应的频率点求能量值为Xp和Yp，令pl＝Xp/Yp为该频点的衰减因子；更换载波频率f，载波间隔1khz，并执行上述步骤获得其对应的pl；将所有的测试的载波频率点的pl联合起来得到该频段的频率响应，对该频率响应去均值后做傅里叶变换，得到该频段的信道冲激响应。

2.如权利要求1所述的基于双径传播的多普勒信道模型构建方法，其特征在于，步骤S3包括：

S31、生成两个相互独立的服从高斯分布的分量nc(t)和ns(t)，且这两个分量均值为0，方差为ρ^2；

S32、构建窄带高斯噪声模型如下：

n(t)＝B*nc(t)*cos(2*pi*f*t)-B*ns(t)*sin(2*pi*t)

其中，B为噪声功率因子，用来调控噪声的功率大小，f为载波频率，噪声n(t)的随机包络服从瑞利分布，相位服从均匀分布。

3.如权利要求1所述的基于双径传播的多普勒信道模型构建方法，其特征在于，步骤S1包括：

S11、基于多径传播引起的频率选择性衰落，采用多径传输中的前两径的作为传输路径，第一径是LOS传输，发射机接收机之间无障碍传输，时延由两者之间的距离决定，第二径是NLOS传输，发射机所发射信号经障碍物反射到达接收机，时延由发射机-障碍物-接收机总距离决定；两径到达接收机的相位不同，载波波形峰谷抵消，进而引起衰落，两径相位差为0，衰减最小，相位差为pi，衰减最大，不同频率的两径载波相位差不同，衰减不同；简化X＝A*cos(2*pi*f*t)为发射机发射信号，Y1＝A*cos(2*pi*f*(t-r/c))为第一径，Y2＝cos(ɑ)*A*cos(2*pi*f*(t-(2d-r)/c))为第二径；Y3＝Y1+Y2为接收机接收信号，即：

Y3＝A*cos(2*pi*f*(t-r/c))+cos(ɑ)*A*cos(2*pi*f*(t-(2d-r)/c))

其中，A为振幅，f为载波频率，r为发射机接收机距离，d为障碍物接收机距离，c为电磁波波速，ɑ为第二径的电磁波入射角度，ɑ在[0,2*pi)均匀分布，两径的相位差θ＝4*pi*f*(d-r)/c，令相位差θ变化由0到pi，即衰减由最小到最大，其载波频率f的变化为△f＝1/[2*((2d-r)/c-r/c)]，令Td＝(2d-r)/c-r/c，即两径的传播时延之差；当载波频率f变化两径时延之差两倍的倒数时，接收信号衰减由最小到最大；

S12、基于由发射机快速移动导致的多普勒频偏从而引起的快衰落，令：Y4＝A*cos(2*pi*f*((1+v/c)*t-r/c))+cos(ɑ)*A*cos(2*pi*f*((1-v/c)*t-(2d-r)/c))，即为小尺度衰落模型，两径的相位差θ＝4*pi*f*[(d-r-v*t)/c]，令相位差θ变化由0到pi，发射时间t的变化为c/(4*f*v)，多普勒频偏fm＝(f*v)/c，则时间变化t＝1/(4*fm)的时候，接收信号衰减由最小到最大。