一种开阔地环境的信道建模方法及装置与流程

技术特征：

1.一种开阔地环境的信道建模方法，其特征在于，所述方法包括：

确定当前开阔地环境中影响信道传输的环境参数，所述环境参数至少包括：地表地形特征参数；

获取发射端与接收端的已知信息，其中，所述发射端与接收端的已知信息包括：发射端与接收端的地理位置、收发天线的相关指标、无线电波的相关特征；

根据所述环境参数和所述发射端与接收端的已知信息，确定无线电波的传播方式，并计算确定的无线电波的传播方式的相关参数；

基于所述确定的无线电波的传播方式的相关参数，构建所述开阔地的信道模型。

2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述根据所述环境参数和所述发射端与接收端的已知信息，确定无线电波的传播方式，并计算确定的无线电波的传播方式的相关参数，包括：

根据所述环境参数和所述发射端与接收端的已知信息，判断是否存在直射径，如果否，则直接执行根据所述环境参数和所述发射端与接收端的已知信息，对无线电波传输的球形地面反射面进行参数转换，获得反射面的等效平面参数；

如果是，则计算直射径的传输损耗和时延；

根据所述环境参数和所述发射端与接收端的已知信息，对无线电波传输的球形地面反射面进行参数转换，获得反射面的等效平面参数；

根据所述发射端与接收端的已知信息和所述等效平面参数，确定有效反射区；

判断反射点的位置是否在所述有效反射区内；

若是，则根据反射点表面的粗糙程度判断入射电磁波在所述反射点位置发生的传输现象；

若发生反射现象，则获得反射径的数量并计算所述每条反射径的相对时延、传输损耗和相对功率；

若发生散射现象，则获得散射径的数量并计算所述每条散射径的相对时延、传输损耗和相对功率。

3.如权利要求2所述方法，其特征在于，所述环境参数还包括：气候参数，所述气候参数包括：大气吸收相关参数、云雾相关参数和降雨相关参数：

则所述方法还包括：

根据所述气候参数，提取气候影响参数，其中提取的气候影响参数为大气吸收损耗、云雾吸收损耗和降雨吸收损耗中的一种或多种；

基于所述气候影响参数，构建所述开阔地的信道模型。

4.如权利要求3所述方法，其特征在于，所述计算直射径的传输损耗PL_LOS[dB]，包括：

${\mathrm{PL}}_{LOS}\[dB\]=10{\log }_{10}\left(\frac{P_t}{P_{rLOS}}\right)={\mathrm{PL}}_F\left(d\right)\[dB\]+{\mathrm{PL}}_{AT}\[dB\]+{\mathrm{PL}}_{CL}\[dB\]+{\mathrm{PL}}_{Rain}\[dB\]$

式中，P_t为无线电波的发射功率，P_rLOS为无线电波经直射径传播后到达接收端的功率，PL_F(d)[dB]为自由空间路径损耗，PL_AT[dB]为大气吸收损耗，PL_CL[dB]为云雾吸收损耗，PL_Rain[dB]为降雨吸收损耗；

计算第i条地面反射径引起的传输损耗PL_RL(i)，其中，

${\mathrm{PL}}_{RL}\left(i\right)\[dB\]=10{\log }_{10}\left(\frac{P_{rLOS}}{P_{rRL}\left(i\right)}\right)=-10{\log }_{10}\[1+\mathrm{\Γ}{\left(i\right)}^2-2\mathrm{\Γ}\left(i\right)\cos \left(\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}\mathrm{\Δ}d\right(i\left)\right)\]$

式中，P_rRL(i)为第i条地面反射径到达接收端的功率，P_rLOS为视距LOS直射径到达接收端的功率，Γ(i)为第i条地面反射径的菲涅尔反射系数，Δd(i)为直射径与第i条地面反射径间的程差；

计算第i条地面散射径引起的传输损耗PL_SC(i)，其中，

${\mathrm{PL}}_{SC}\left(i\right)\[dB\]=10{\log }_{10}\left(\frac{P_{rLOS}}{P_{rSC}\left(i\right)}\right)=-10{\log }_{10}\[1+{\mathrm{\ρ}}_{scat}\left(i\right)\cos \left(\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}\mathrm{\Δ}d\right(i\left)\right)\]$

式中，P_rSC(i)为第i条地面散射径到达接收端的功率，P_rLOS为视距LOS直射径到达接收端的功率，ρ_scat(i)＝ρ_s*Γ(i)为第i条地面散射径的散射损耗系数，ρ_s为散射系数修正因子，Δd(i)为直射径与第i条地面散射径间的程差。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述发射端与接收端的已知信息还包括：发射端与接收端的相对运动速度，则所述方法还包括：

计算每条反射径或散射径的多普勒频率，获得多普勒谱图；

结合所述多普勒谱图，构建所述开阔地的信道模型。

6.一种开阔地环境的信道建模装置，其特征在于，所述装置包括：

第一确定单元，用于确定当前开阔地环境中影响信道传输的环境参数，所述环境参数至少包括：地表地形特征参数；

获取单元，用于获取发射端与接收端的已知信息，其中，所述发射端与接收端的已知信息包括：发射端与接收端的地理位置、收发天线的相关指标、无线电波的相关特征；

第二确定单元，用于根据所述环境参数和所述发射端与接收端的已知信息，确定无线电波的传播方式，并计算确定的无线电波的传播方式的相关参数；

构建单元，用于基于所述确定的无线电波的传播方式的相关参数，构建所述开阔地信道模型。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二确定单元包括：

判断单元，用于根据所述环境参数和所述发射端与接收端的已知信息，判断是否存在直射径，若不存在直射径，则执行转换单元；

视距传播方式相关参数计算单元，用于当存在直射径时，计算直射径的传输损耗和时延；

转换单元，用于根据所述环境参数和所述发射端与接收端的已知信息，对无线电波传输的球形地面反射面进行参数转换，获得反射面的等效平面参数；

确定子单元，用于根据所述发射端与接收端的已知信息和所述等效平面参数，确定有效反射区；

第一判断单元，用于判断反射点的位置是否在所述有效反射区内；

第二判断单元，用于当反射点的位置在所述有效反射区内时，根据反射点表面的粗糙程度判断入射电磁波在所述反射点位置发生的传输现象；

反射传播方式相关参数计算单元，用于当发生反射现象时，获得反射径的数量并计算所述每条反射径的相对时延、传输损耗和相对功率；

散射传播方式相关参数计算单元，用于当发生散射现象时，获取散射径的数量并计算所述每条散射径的相对时延、传输损耗和相对功率。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，当所述环境参数还包括：气候参数，所述气候参数包括：大气吸收相关参数、云雾相关参数和降雨相关参数，所述装置还包括：

提取单元，用于根据所述气候参数，提取气候影响参数，其中提取的气候影响参数为大气吸收损耗、云雾吸收损耗和降雨吸收损耗中的一种或多种；

则所述构建单元，还用于基于所述气候影响参数，构建所述开阔地的信道模型。

9.如权利要求8所述的装置，所述视距传播方式相关参数计算单元包括：

第一损耗计算单元，用于计算直射径的传输损耗PL_LOS[dB]，其中，

${\mathrm{PL}}_{LOS}\[dB\]=10{\log }_{10}\left(\frac{P_t}{P_{rLOS}}\right)={\mathrm{PL}}_F\left(d\right)\[dB\]+{\mathrm{PL}}_{AT}\[dB\]+{\mathrm{PL}}_{CL}\[dB\]+{\mathrm{PL}}_{Rain}\[dB\],$

式中，P_t为无线电波的发射功率，P_rLOS为无线电波经直射径传播后到达接收端的功率，PL_F(d)[dB]为自由空间路径损耗，PL_AT[dB]为大气吸收损耗，PL_CL[dB]为云雾吸收损耗，PL_Rain[dB]为降雨吸收损耗；

所述反射传播方式相关参数计算单元包括：

第二损耗计算单元，用于计算第i条地面反射径引起的传输损耗PL_RL(i)，其中，

${\mathrm{PL}}_{RL}\left(i\right)\[dB\]=10{\log }_{10}\left(\frac{P_{rLOS}}{P_{rRL}\left(i\right)}\right)=-10{\log }_{10}\[1+\mathrm{\Γ}{\left(i\right)}^2-2\mathrm{\Γ}\left(i\right)\cos \left(\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}\mathrm{\Δ}d\right(i\left)\right)\],$

式中，P_rRL(i)为第i条地面反射径到达接收端的功率，P_rLOS为视距LOS直射径到达接收端的功率，Γ(i)为第i条地面反射径的菲涅尔反射系数，Δd(i)为直射径与第i条地面反射径间的程差；

所述散射传播方式相关参数计算单元包括：

第三损耗计算单元，用于计算第i条地面散射径引起的传输损耗PL_SC(i)，其中，

${\mathrm{PL}}_{SC}\left(i\right)\[dB\]=10{\log }_{10}\left(\frac{P_{rLOS}}{P_{rSC}\left(i\right)}\right)=-10{\log }_{10}\[1+{\mathrm{\ρ}}_{scat}{\left(i\right)}^2-2{\mathrm{\ρ}}_{scat}\left(i\right)\cos \left(\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}\mathrm{\Δ}d\right(i\left)\right)\],$

式中，P_rSC(i)为第i条地面散射径到达接收端的功率，P_rLOS为视距LOS直射径到达接收端的功率，ρ_scat(i)＝ρ_s*Γ(i)为第i条地面散射径的散射损耗系数，ρ_s为散射系数修正因子，Δd(i)为直射径与第i条地面散射径间的程差。

10.如权利要求7所述装置，其特征在于，所述发射端与接收端的已知信息还包括：发射端与接收端的相对运动速度；

则所述反射传播方式相关参数计算单元，还用于计算每条反射径的多普勒频率，获得多普勒谱图；

所述散射传播方式相关参数计算单元，还用于计算每条散射径的多普勒频率，获得多普勒谱图；

所述构建单元，还用于结合所述多普勒谱图，构建所述开阔地的信道模型。