一種信道模擬器及其建模方法
【專利摘要】本發明提供了一種信道模擬器及其建模方法，采用SCM方法處理大尺度衰落和中尺度衰落，根據所選擇具體場景配置大尺度衰落和中尺度衰落相關參數，并轉化為相應權值常量；將小尺度衰落數學模型在根據歐拉公式進行展開，對展開后的小尺度衰落數學模型中的每徑頻移通過結合給定的最大頻移及基于Box-Muller算法的隨機數生成方案確定，展開后的小尺度衰落數學模型中的正余弦函數通過PAR-CORDIC算法計算出；基于Box-Muller算法生成高斯白噪聲；最后將大尺度衰落和中尺度衰落的權值常量對小尺度衰落數學模型進行加權后，再與所述高斯白噪聲相加，得到信道模擬器模型。在本發明建模更快捷、高效，在資源消耗、處理時間等性能上更有優勢。
【專利說明】一種信道模擬器及其建模方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于移動無線通信【技術領域】，尤其涉及一種信道模擬器及其建模方法。
【背景技術】
[0002]對于常見的信道模型SCM(空間信道建模)、SCME(擴展型空間信道建模)、WINNERII, IMT-Advanced和基于相關矩陣的Kronecker (克羅內克)模型等信道模擬器需要考慮空間無線電波各種特性以及天線陣列等多種因素，比如射線簇性能、子徑數目、中徑性能、射線離開角和達到角、收發端射線角度擴展、天線元素間距離及空間相關性、收發端天線陣列增益以及尤其WINNERII及發展模型各復雜環境的參數設置等。雖然上述復雜信道模型能夠較好的對真實信道做 模擬實現，但其建模的復雜度和周期性也極為可觀。而對于同類簡便信道建模方法，對關鍵模塊自然指數歐拉公式展開式中正余弦函數的處理，通常通過查找表或傳統的CORDIC算法解決，這大大降低了信道模擬器的性能，也很大程度上消耗了太多硬件資源或增加了較長的延時時間。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供一種信道模擬器及其建模方法，旨在解決現有通用的SCM、SCME, WINNERII和基于相關矩陣的Kronecker模型等信道模擬器理論復雜、設計周期長或者其他性能不足的問題。
[0004]本發明是這樣實現的，一種信道模擬器的建模方法，包括以下步驟:
[0005]采用SCM方法處理大尺度衰落和中尺度衰落，根據所選擇具體場景配置大尺度衰落和中尺度衰落相關參數，并轉化為相應權值常量；
[0006]將小尺度衰落數學模型在根據歐拉公式進行展開，對展開后的小尺度衰落數學模型中的每徑頻移通過結合給定的最大頻移及基于Box-Muller算法的隨機數生成方案確定，展開后的小尺度衰落數學模型中的正余弦函數通過PAR-CORDIC算法計算出；
[0007]基于Box-Muller算法生成高斯白噪聲；
[0008]將所述大尺度衰落和中尺度衰落的權值常量對小尺度衰落數學模型進行加權后，再與所述高斯白噪聲相加，得到信道模擬器模型。
[0009]優選地，所述將小尺度衰落數學模型在根據歐拉公式進行展開，對展開后的小尺度衰落數學模型中的每徑頻移通過結合給定的最大頻移及基于Box-Muller算法的隨機數生成方案確定，展開后的小尺度衰落數學模型中的正余弦函數通過PAR-CORDIC算法計算出的步驟具體包括以下步驟:
[0010]假設發射信號為s (t) = eM，經過多徑多普勒效應得到的信號為:
【權利要求】
1.一種信道模擬器的建模方法，其特征在于包括以下步驟: 采用SCM方法處理大尺度衰落和中尺度衰落，根據所選擇具體場景配置大尺度衰落和中尺度衰落相關參數，并轉化為相應權值常量； 將小尺度衰落數學模型在根據歐拉公式進行展開，對展開后的小尺度衰落數學模型中的每徑頻移通過結合給定的最大頻移及基于Box-Muller算法的隨機數生成方案確定，展開后的小尺度衰落數學模型中的正余弦函數通過PAR-CORDIC算法計算出； 基于Box-Muller算法生成高斯白噪聲； 將所述大尺度衰落和中尺度衰落的權值常量對小尺度衰落數學模型進行加權后，再與所述高斯白噪聲相加，得到信道模擬器模型。
2.如權利要求1所述的信道模擬器的建模方法，其特征在于，所述將小尺度衰落數學模型在根據歐拉公式進行展開，對展開后的小尺度衰落數學模型中的每徑頻移通過結合給定的最大頻移及基于Box-Muller算法的隨機數生成方案確定，展開后的小尺度衰落數學模型中的正余弦函數通過PAR-CORDIC算法計算出的步驟具體包括以下步驟: 假設發射信號為s(t) = ，經過多徑多普勒效應得到的信號為:
3.如權利要求2所述的信道模擬器的建模方法，其特征在于，所述通過PAR-CORDIC算法計算出式(2)中的正余弦函數包括以下步驟: 基于三角函數周期性，將目標角度K轉換為[0，2π)區間內角度Q1，并進一步轉化為[O, π /4]區間內θ2，設置標志(flag_s, flag_c),如(3)式所示:
4.一種信道模擬器，其特征在于，包括: 大中尺度衰落處理模塊，用于采用SCM方法處理大尺度衰落和中尺度衰落，根據所選擇具體場景配置大尺度衰落和中尺度衰落相關參數，并轉化為相應權值常量； 小尺度衰落處理模塊，用于將小尺度衰落數學模型在根據歐拉公式進行展開，對展開后的小尺度衰落數學模型中的每徑頻移通過結合給定的最大頻移及基于Box-Muller算法的隨機數生成方案確定，展開后的小尺度衰落數學模型中的正余弦函數通過PAR-CORDIC算法計算出； 高斯白噪聲處理模塊，用于基于Box-Muller算法生成高斯白噪聲； 信道模擬器模型生成模塊，用于將所述大尺度衰落和中尺度衰落的權值常量對小尺度衰落數學模型進行加權后，再與所述高斯白噪聲相加，得到信道模擬器模型；其中， 所述大中尺度衰落處理模塊、小尺度衰落處理模塊以及高斯白噪聲處理模塊均與信道模擬器模型生成模塊連接。
5.如權利要求4所述的信道模擬器，其特征在于，所述小尺度衰落處理模塊包括: 模型展開模塊，用于假設發射信號為s(t) = ，經過多徑多普勒效應得到的信號為:
6.如權利要求5所述的信道模擬器，其特征在于，所述正余弦函數計算模塊包括: 角度區間折疊模塊，用于基于三角函數周期性，將目標角度Qtl轉換為[ο，2π)區間內角度Q1，并進一步轉化為[0，π/4]區間內02，設置標志江1#_8，行#_(3)，如(7)式所示:
【文檔編號】H04W24/06GK104038959SQ201410257827
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月11日 優先權日:2014年6月11日
【發明者】王華華, 陳雷成, 陳發堂, 李小文, 王丹, 劉宇 申請人:重慶郵電大學