海上无线通信动态多径信道模型及方法、无线通信系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108540248A(43)申请公布日2018.09.14(21)申请号201810220796.X(22)申请日2018.03.16(71)申请人西安电子科技大学地址710071陕西省西安市太白南路2号西安电子科技大学(72)发明人宫丰奎杨涛沈亮马仕清李果(74)专利代理机构西安长和专利代理有限公司61227代理人黄伟洪(51)Int.Cl.H04B17/391(2015.01)H04B13/02(2006.01)权利要求书3页说明书9页附图5页(54)发明名称海上无线通信动态多径信道模型及方法、无线通信系统(57)摘要本发明属于利用无线电波技术领域，公开了一种海上无线通信动态多径信道模型及方法、无线通信系统，给出海浪高度预测模型；计算有效天线高度；计算直视路径上接收端处的场强大小；计算镜面反射路径上接收端处的场强大小；计算漫反射路径上接收端处的场强大小；计算镜面反射路径上的时延；计算漫反射路径上的时延；增加动态信道模型。本发明在海上多径信道模型的基础上考虑了海浪的高度起伏对信道增益的影响，并考虑了船体之间相对运动产生的多普勒效应，更好地反映了海上无线通信信道环境。CN108540248ACN108540248A权利要求书1/3页1.一种海上无线通信动态多径信道模型，其特征在于，所述海上无线通信动态多径信道模型的信道响应计算公式为：h(t)＝h3-ray(t)·(hc(t)+jhs(t))；其中，h3-ray(t)＝ELOSδ(t)+Ecoh(t)δ(t-tcoh)+Einc(t)δ(t-tinc)；ωm表示最大的多普勒角频率，M＝N/4代表了低频振子的数量，ρn在(0,1)内服从均匀分布。2.一种如权利要求1所述海上无线通信动态多径信道模型的构建方法，其特征在于，所述海上无线通信动态多径信道模型的构建方法包括以下步骤：步骤一，海浪高度预测模型，海浪高度h服从均值为0，方差为的高斯分布，概率密度函数为：利用Matlab程序，调用rayleighchan函数和filter函数，输出数据的实部和虚部分别作为对应时刻下发送端和接收端处的海浪高度；步骤二，计算有效天线高度，发端天线高度为lTX，收端天线高度为lRX，同一时刻t0下发端的海浪高度为hTX(t0)，收端的海浪高度为hRX(t0)，天线为全向天线，t0时对应的发端有效天线高度为：lTXe＝lTX+hTX(t0)；收端有效天线高度为：lRXe＝lRX+hRX(t0)；步骤三，计算直视路径上接收端处的场强大小，计算公式为：其中，Pt为发射功率，Gt,LOS和Gr,LOS为直视路径方向上发送端和接收端的天线增益，dLOS为直视路径距离，λ为波长；步骤四，计算镜面反射路径上接收端处的场强大小计算公式为：其中，Gt,coh和Gr,coh为镜面反射路径方向上发送端和接收端的天线增益，dTX,coh(t)为当2CN108540248A权利要求书2/3页前时刻下镜面反射点到发端的距离，dRX,coh(t)为当前时刻下镜面反射点到收端的距离，S为阴影因子，计算公式为：Θi为入射角，Θr为反射角，β0为海面表面坡度的标准差；Γrough为粗糙表面反射系数，计算公式为：其中，Γ为菲涅尔反射系数，计算公式为：Θt为折射角，η1和η2为空气和海水的折射率，ρs定义为：步骤五，计算漫反射路径上接收端处的场强大小计算公式为：其中，Atile表示漫反射区域小块面积，Gt,inc和Gr,inc为漫反射路径方向上发送端和接收端的天线增益，dTX,n(t)为当前时刻下漫反射点到发端的距离，dRX,n(t)为当前时刻下漫反射点到收端的距离，φR为满足[0,2π)均匀分布的随机变量，σ0,n表示每个区域小块对应的散射系数，计算公式为：步骤六，计算镜面反射路径上的时延，公式为：3CN108540248A权利要求书3/3页步骤七，计算漫反射路径上的时延计算公式为：步骤八，信道响应计算公式为：h(t)＝h3-ray(t)·(hc(t)+jhs(t))；其中，h3-ray(t)＝ELOSδ(t)+Ecoh(t)δ(t-tcoh)+Einc(t)δ(t-tinc)；ωm表示最大的多普勒角频率，M＝N/4代表了低频振子的数量，ρn在(0,1)内服从均匀分布。3.如权利要求2所述的海上无线通信动态多径信道模型的构建方法，其特征在于，所述步骤二中将对应时刻下发送端和接收端的海浪高度与天线高度相加作为对应时刻下发送端和接收端处的有效天线高度。4.如权利要求2所述的海上无线通信动态多径信道模型的构建方法，其特征在于，所述步骤四中根据直视路径距离和有效天线高度计算镜面反射点处的入射角和反射角的大小以及反射点到发端和收端的距离，得到反射路径上接收端处的场强大小