CN114189301B - 一种基于实测多径数据的无线信道仿真方法及装置 - Google Patents

一种基于实测多径数据的无线信道仿真方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN114189301B
CN114189301B CN202111232850.0A CN202111232850A CN114189301B CN 114189301 B CN114189301 B CN 114189301B CN 202111232850 A CN202111232850 A CN 202111232850A CN 114189301 B CN114189301 B CN 114189301B
Authority
CN
China
Prior art keywords
multipath information
information data
wireless channel
multipath
data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111232850.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114189301A (zh
Inventor
张涛涛
王满喜
汤云革
乔会东
杨来涛
李盈达
陈迪
代鹏举
荣辉
王莉
张永鑫
任丙印
乔振宇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
UNIT 63892 OF PLA
Original Assignee
UNIT 63892 OF PLA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by UNIT 63892 OF PLA filed Critical UNIT 63892 OF PLA
Priority to CN202111232850.0A priority Critical patent/CN114189301B/zh
Publication of CN114189301A publication Critical patent/CN114189301A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114189301B publication Critical patent/CN114189301B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B17/00—Monitoring; Testing
    • H04B17/30—Monitoring; Testing of propagation channels
    • H04B17/391—Modelling the propagation channel
    • H04B17/3912—Simulation models, e.g. distribution of spectral power density or received signal strength indicator [RSSI] for a given geographic region

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Transmission In General (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于实测多径数据的无线信道仿真方法及装置，其中，所述无线信道仿真方法包括：利用无线信道多径信息实时探测记录设备采集典型应用场景的多径信息数据；对采集到的多径信息数据进行分析处理，生成信道冲激响应文件；将生成的信道冲激响应文件在无线信道模拟设备上进行仿真运行。本发明的技术方案通过无线信道多径信息实时探测记录设备采集典型应用场景的多径信息数据，并对采集的无线电波传播环境多径信息数据进行分析处理，使之转化为可在无线信道模拟设备上进行仿真运行的信道冲激响应文件，该信道冲激响应文件包含了丰富的典型应用场景的多径衰落信息，从而实现对特定场景无线信道的逼真模拟，提高了仿真实验的准确性。

Description

一种基于实测多径数据的无线信道仿真方法及装置
技术领域
本发明涉及无线信道仿真技术领域，特别涉及一种基于实测多径数据的无线信道仿真方法及装置。
背景技术
在实际传播环境中，由于复杂的地形、建筑物和障碍物对无线电波的阻挡，以及反射、绕射和散射引起的无线信号的多径传播都会对电磁波的传播产生影响，从而导致接收信号会产生多径、衰落、时延、衰减等。无线信道模拟设备可在受控的实验室环境中复现无线信道传播效应，能够对典型的多径、衰落、时延、衰减等无线信道传播效应进行模拟。
无线信道模拟设备实现对空间无线电波的精确模拟的根本前提是建立与仿真场景高度匹配的信道仿真模型。目前，传统的无线信道模拟设备使用的仿真方法包括成型滤波器法和正弦波叠加法，所加载的模型是抽头延时模型，抽头延时模型是一种统计模型，与实际应用场景的匹配度差，所模拟的无线电波传播效应逼真度不高，影响仿真实验的准确性。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种基于实测多径数据的无线信道仿真方法及装置，旨在解决现有无线信道模拟设备模拟的无线电波传播效应逼真度不高，影响仿真实验的准确性的问题。
为解决上述问题，本发明提出一种无线信道仿真方法，包括：
利用无线信道多径信息实时探测记录设备采集典型应用场景的多径信息数据；
对采集到的多径信息数据进行分析处理，生成信道冲激响应文件；
将生成的信道冲激响应文件在无线信道模拟设备上进行仿真运行。
在一实施例中，所述无线信道多径信息实时探测记录设备包括信号发射装置、信号接收装置及存储设备，所述利用无线信道多径信息实时探测记录设备采集典型应用场景的多径信息数据包括：
将信号发射装置和信号接收装置设于典型应用场景中；
控制信号发射装置向典型应用场景中发射无线信号；
控制信号接收装置接收无线信号并将其存储于存储设备中。
在一实施例中，所述典型应用场景包括城市、乡村或郊区。
在一实施例中，所述对采集到的多径信息数据进行分析处理，生成信道冲激响应文件包括：
对采集到的多径信息数据进行预处理，使之具有M行、N列数据，并生成多径信息数据相对主径功率矩阵P和多径信息数据相对时延矩阵τ；
将多径信息数据相对主径功率矩阵P中每一列元素相加求平均值，生
成一行由N个数据组成的数组
找到数组中小于-20且与数组/>中首个元素最近的元素的位置L；
根据位置L生成一个具有M行、L列且在[0,π)范围内的随机数矩阵θ；
根据多径信息数据相对主径功率矩阵P和多径信息数据相对时延矩阵τ中每一行的前L个元素生成信道冲激响应文件。
在一实施例中，所述对采集到的多径信息数据进行预处理包括：
剔除每一帧多径信息数据中主径所在位置之前的无效数据。
在一实施例中，所述主径所在位置的数据的相对衰减为0dB、相对时延为0ns。
此外，为解决上述问题，本发明还提出一种无线信道仿真装置，包括：
无线信道多径信息实时探测记录设备，用于采集典型应用场景的多径信息数据；
处理器，用于对采集到的多径信息数据进行分析处理，生成信道冲激响应文件；及
无线信道模拟设备，用于根据信道冲激响应文件进行仿真运行。
在一实施例中，所述无线信道多径信息实时探测记录设备包括：
信号发射装置，用于向典型应用场景中发射无线信号；
信号接收装置，用于接收信号发射装置发射的无线信号；及
存储设备，用于存储信号接收装置接收到的无线信号。
在一实施例中，所述信号发射装置的工作频段为30MHz--6000MHz。
在一实施例中，所述无线信号为扩频波信号。
本发明的技术方案通过无线信道多径信息实时探测记录设备采集典型应用场景的多径信息数据，并对采集的无线电波传播环境多径信息数据进行分析处理，使之转化为可在无线信道模拟设备上进行仿真运行的信道冲激响应文件，该信道冲激响应文件包含了丰富的典型应用场景的多径衰落信息，从而实现对特定场景无线信道的逼真模拟，提高了仿真实验的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的无线信道仿真方法流程图；
图2是本发明的道冲激响应文件的格式图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种无线信道仿真方法，如图1所示，包括：
S1、利用无线信道多径信息实时探测记录设备采集典型应用场景的多径信息数据，所述无线信道多径信息实时探测记录设备包括信号发射装置、信号接收装置及存储设备，所述信号发射装置、信号接收装置被设置在典型应用场景中，所述典型应用场景包括城市、乡村或郊区，所述信号发射装置向典型应用场景中发射无线信号，无线信号在典型应用场景中传播，而后被所述信号接收装置接收，然后存储于存储设备中；由于所述信号发射装置、信号接收装置被设置在典型应用场景中，因此所述无线信道多径信息实时探测记录设备可以测量无线信号在典型应用场景中的传播过程。
S2、对采集到的多径信息数据进行分析处理，生成信道冲激响应文件，具体的包括如下步骤：
S21、对采集到的多径信息数据进行预处理，使之具有M行、N列数据，并生成多径信息数据相对主径功率矩阵P和多径信息数据相对时延矩阵τ，所述预处理是找到每一个最小采样时间段(一个最小采样时间段内存储一帧多径信息数据)内的主径位置(主径所在位置的多径信息数据的相对衰减为0dB、相对时延为0ns)，然后剔除每一帧多径信息数据中主径所在位置之前的无效数据，这样余下的多径信息数据就组成矩阵，而且该矩阵具有M行、N列数据，其中M和N都大于1，在该矩阵中，第i行j列处的多径信息数据相对主径功率用pij表示，相对时延用τij表示，多径信息数据相对主径功率矩阵用P表示，多径信息数据相对时延矩阵用τ表示，如下列式(1)和式(2)，其中τij相对时延等于主径相对位置与时延精度的乘积；
S22、将多径信息数据相对主径功率矩阵P中每一列元素相加求平均值，生成一行由N个数据组成的数组
S23、找到数组中小于-20且与数组/>中首个元素最近的元素的位置L；
S24、根据位置L生成一个具有M行、L列且在[0,π)范围内的随机数矩阵θ，如下式(3)所示：
S25、根据多径信息数据相对主径功率矩阵P和多径信息数据相对时延矩阵τ中每一行的前L个元素生成信道冲激响应文件，具体的，分别取矩阵P和τ中每一行的前L个元素生成信道冲激响应文件，其中实部与虚步由pij和θi,j决定，时延由τij决定。
S3、将生成的信道冲激响应文件在无线信道模拟设备上进行仿真运行，此外，无线信道模拟设备还可以对输入的信道冲激响应文件信号卷积并添加衰落特性。
本发明的技术方案通过无线信道多径信息实时探测记录设备采集典型应用场景的多径信息数据，并对采集的无线电波传播环境多径信息数据进行分析处理，使之转化为可在无线信道模拟设备上进行仿真运行的信道冲激响应文件，由于该信道冲激响应文件包含了丰富的典型应用场景的多径衰落信息，因此可实现对特定场景无线信道的逼真模拟，故本发明的无线信道仿真逼真度高，显著提升了仿真实验的准确性，实用性好。
此外，为解决上述问题，本发明还提出一种无线信道仿真装置，包括：
无线信道多径信息实时探测记录设备，用于采集典型应用场景的多径信息数据，所述无线信道多径信息实时探测记录设备包括：
信号发射装置，用于向典型应用场景中发射无线信号；
信号接收装置，用于接收信号发射装置发射的无线信号；及
存储设备，用于存储信号接收装置接收到的无线信号。
处理器，用于对采集到的多径信息数据进行分析处理，生成信道冲激响应文件；及
无线信道模拟设备，用于根据信道冲激响应文件进行仿真运行。
在本实施例中，所述信号发射装置的工作频段为30MHz--6000MHz，发射的所述无线信号为扩频波信号，所述信号接收装置的工作参数依据信号发射装置的工作参数进行设置，调整信号发射装置的发射功率及信号接收装置的信号增益，存储设备对信号接收装置收到的同频宽带扩频信号进行采集存储。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于实测多径数据的无线信道仿真方法，其特征在于，包括：
利用无线信道多径信息实时探测记录设备采集典型应用场景的多径信息数据；
对采集到的多径信息数据进行分析处理，生成信道冲激响应文件；
将生成的信道冲激响应文件在无线信道模拟设备上进行仿真运行；
所述对采集到的多径信息数据进行分析处理，生成信道冲激响应文件包括：
对采集到的多径信息数据进行预处理，使之具有M行、N列数据，并生成多径信息数据相对主径功率矩阵P和多径信息数据相对时延矩阵τ；
将多径信息数据相对主径功率矩阵P中每一列元素相加求平均值，生成一行由N个数据组成的数组
找到数组中小于-20且与数组/>中首个元素最近的元素的位置L；
根据位置L生成一个具有M行、L列且在[0,π)范围内的随机数矩阵θ；
根据多径信息数据相对主径功率矩阵P和多径信息数据相对时延矩阵τ中每一行的前L个元素生成信道冲激响应文件，其中实部与虚步由pij和θi,j决定，时延由τij决定。
2.如权利要求1所述的基于实测多径数据的无线信道仿真方法，其特征在于，所述无线信道多径信息实时探测记录设备包括信号发射装置、信号接收装置及存储设备，所述利用无线信道多径信息实时探测记录设备采集典型应用场景的多径信息数据包括：
将信号发射装置和信号接收装置设于典型应用场景中；
控制信号发射装置向典型应用场景中发射无线信号；
控制信号接收装置接收无线信号并将其存储于存储设备中。
3.如权利要求1所述的基于实测多径数据的无线信道仿真方法，其特征在于，所述典型应用场景包括城市、乡村或郊区。
4.如权利要求1所述的基于实测多径数据的无线信道仿真方法，其特征在于，所述对采集到的多径信息数据进行预处理包括：
剔除每一帧多径信息数据中主径所在位置之前的无效数据。
5.如权利要求4所述的基于实测多径数据的无线信道仿真方法，其特征在于，所述主径所在位置的数据的相对衰减为0dB、相对时延为0ns。
CN202111232850.0A 2021-10-22 2021-10-22 一种基于实测多径数据的无线信道仿真方法及装置 Active CN114189301B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111232850.0A CN114189301B (zh) 2021-10-22 2021-10-22 一种基于实测多径数据的无线信道仿真方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111232850.0A CN114189301B (zh) 2021-10-22 2021-10-22 一种基于实测多径数据的无线信道仿真方法及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114189301A CN114189301A (zh) 2022-03-15
CN114189301B true CN114189301B (zh) 2024-06-18

Family

ID=80539584

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111232850.0A Active CN114189301B (zh) 2021-10-22 2021-10-22 一种基于实测多径数据的无线信道仿真方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114189301B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117278156B (zh) * 2023-08-22 2024-05-10 北京思凌科半导体技术有限公司 信道仿真方法、装置、存储介质及电子设备
CN117176265B (zh) * 2023-10-31 2024-01-12 北京交通大学 一种场景信道模拟回放方法、***及设备

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104618041A (zh) * 2014-12-31 2015-05-13 北京邮电大学 一种信道数据回放方法及装置
CN105024772A (zh) * 2015-07-24 2015-11-04 中国电力科学研究院 一种面向微功率无线通信的信道模型仿真方法及其***

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0626351B2 (ja) * 1988-09-22 1994-04-06 日本電気株式会社 フェージングシミュレータ
US7139331B2 (en) * 2002-03-30 2006-11-21 Broadcom Corporation Characterizing channel response in a single upstream burst using redundant information from training tones
JP3854264B2 (ja) * 2003-11-18 2006-12-06 日本放送協会 フェージングシミュレータ、フェージングシミュレート方法およびｒｆ信号発生器
KR100967058B1 (ko) * 2008-11-21 2010-06-29 성균관대학교산학협력단 무선통신 시스템에서의 개량된 채널 추정 방법 및 채널 추정기
CN101808054B (zh) * 2010-03-26 2013-01-23 北京天碁科技有限公司 信道估计的实现方法和装置
CN101909023B (zh) * 2010-06-25 2014-09-03 高拓讯达（北京）科技有限公司 多径信道估计方法
CN106302267B (zh) * 2015-05-11 2019-05-28 辰芯科技有限公司 一种单强径信道检测方法及装置
US9853751B2 (en) * 2015-12-21 2017-12-26 Vecima Networks Inc. Method of estimating the frequency response of multipath channels
CN108540248B (zh) * 2018-03-16 2021-06-11 西安电子科技大学 海上无线通信动态多径信道模型及构建方法
CN109309537B (zh) * 2018-09-30 2021-06-01 电子信息***复杂电磁环境效应国家重点实验室 一种用于无线信道参数测量的信号波形处理方法
CN109039508B (zh) * 2018-09-30 2022-04-08 上海科梁信息科技股份有限公司 无线多径衰落信道仿真***及方法
CN109362083B (zh) * 2018-10-31 2021-09-07 北京交通大学 高速铁路无线信道数据库构建及数据预处理方法
CN109462449A (zh) * 2018-12-03 2019-03-12 中国电波传播研究所（中国电子科技集团公司第二十二研究所） 一种无线信道测量中簇数量的计算方法
CN110311742A (zh) * 2019-07-11 2019-10-08 上海创远仪器技术股份有限公司 实现对信道模拟器多径延时测试的方法
CN110764084A (zh) * 2019-11-07 2020-02-07 西北工业大学 一种复杂地形下遮蔽目标的雷达探测方法
CN111817806B (zh) * 2020-07-09 2022-09-09 中国信息通信研究院 一种汽车空口通信性能测试方法和***

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104618041A (zh) * 2014-12-31 2015-05-13 北京邮电大学 一种信道数据回放方法及装置
CN105024772A (zh) * 2015-07-24 2015-11-04 中国电力科学研究院 一种面向微功率无线通信的信道模型仿真方法及其***

Also Published As

Publication number Publication date
CN114189301A (zh) 2022-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wu et al. A general 3-D non-stationary 5G wireless channel model
CN114189301B (zh) 一种基于实测多径数据的无线信道仿真方法及装置
CN110488223A (zh) 一种声源定位方法
He et al. A dynamic wideband directional channel model for vehicle-to-vehicle communications
CN103037508B (zh) 一种无线终端定位***
CN112995892B (zh) 基于复数神经网络的大规模mimo指纹定位方法
JPWO2004059876A1 (ja) 伝送路シミュレート方法及び伝送路シミュレータ
WO2021175344A2 (zh) 一种无线信道冲激响应动态测量重构方法及装置
CN109714120B (zh) 一种模拟耦合多天线室内空间衰落信道传播特性的方法
US20120244818A1 (en) Over-the-air test
CN103217211B (zh) 一种基于合成孔径原理的变电站噪声源分布测量方法
CN101272605A (zh) 一种移动终端定位方法和定位装置
CN106992822A (zh) 一种无线传感器网络盲节点的定位方法
CN116827459B (zh) 一种无线通信网络设备性能测试方法
JP2013205398A (ja) 発信源推定方法およびそれを利用した発信源推定装置
CN109001687A (zh) 基于广义旁瓣相消结构的机载雷达空时自适应滤波方法
Cai et al. Toward 6G with terahertz communications: Understanding the propagation channels
CN102223192B (zh) 一种高速铁路复合小尺度无线信道模型构建的方法和装置
JP5199935B2 (ja) 時空間チャネルシミュレータ
Svantesson A double-bounce channel model for multi-polarized MIMO systems
Zhang et al. Integrated sensing and communication channel: Measurements, characteristics, and modeling
CN106125059A (zh) 非参数联合估计信号及位置的被动定位方法
CN116930963A (zh) 一种基于无线通信***的穿墙成像方法
US20220163579A1 (en) Method, apparatus, and device of reconstructing non-kronecker structured channels
Richter et al. State-space approach to propagation path parameter estimation and tracking

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant