一種基于球面波的室內散射體定位方法及系統技術方案

本發明專利技術公開了一種基于球面波的室內散射體定位方法，該方法應用于室內多天線傳播信道系統，該方法包括：構建天線發射端信號模型和天線接收端信號模型；利用信道參數估計算法估計通過所述天線發射端信號模型和所述天線接收端信號模型的每一條多徑信號的信道參數；基于球面波模型和所述信道參數計算所有多徑信號到達天線接收端前一次經過的所有散射體的路徑距離信息；根據路徑距離信息和預置的判斷條件確定當前多徑信號經過一次散射或兩次散射；若當前多徑信號經過二次散射，則根據構造的橢圓模型確定經過兩次散射的多徑傳播路徑及對應的散射體。由此能夠對信道中多徑傳播到達接收天線之前的散射體進行定位，并區分這些室內散射體是一次或是兩次散射傳播的多徑所經過的散射體。

【技術實現步驟摘要】
一種基于球面波的室內散射體定位方法及系統
本專利技術涉及無線通信
，尤其涉及一種基于球面波的室內散射體定位方法及系統。
技術介紹
對于無線通信系統的設計和優化需要準確的信道模型，其中，對傳播信道中的散射體定位是提高信道模型準確度的一種研究方法。然而，在實際的傳播信道中，接收天線所接收到的多徑，可能是經過一次、兩次或者多次散射才到達接收天線的。對于現有的室內散射體定位的方法，大多是基于MIMO球面波模型，利用空間交替量化估計最大期望算法估計出最后一波到達接收天線的散射體的位置，但是其無法區分出經過這些散射體的多徑是發生了一次散射或是多次散射，不利于對研究信道的空間一致性、多徑成簇等本質問題提供精確的參考。由此，不利于形成準確的信道模型以及對無線通信系統的設計及優化的實現。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題在于，提供一種基于球面波的室內散射體定位方法及系統，能夠對信道中多徑傳播到達接收天線之前的散射體進行定位，并區分這些室內散射體是發生一次或是兩次及多次散射傳播的多徑所經過的散射體，利用幾何光學的方法與橢圓的幾何定義，找出兩次散射的多徑的傳播路徑，并確定所經過的第一個散射體的位置，有利于形成準確的信道模型。為了解決上述技術問題，本專利技術第一方面公開了基于球面波的室內散射體定位方法，所述方法應用于室內多天線傳播信道系統，其中，所述多天線傳播信道系統包括多個天線發射端和多個天線接收端，所述方法包括：構建天線發射端信號模型和天線接收端信號模型；利用信道參數估計算法估計通過所述天線發射端信號模型和所述天線接收端信號模型的每一條多徑信號的信道參數；基于球面波模型和所述信道參數計算所有多徑信號到達天線接收端前一次經過的所有散射體的路徑距離信息；根據所述路徑距離信息和預置的判斷條件確定當前多徑信號經過一次散射或兩次散射；若當前多徑信號經過二次散射，則根據構造的橢圓模型確定經過兩次散射的多徑傳播路徑及對應的散射體。在一些實施方式中，信道參數包括時延參數、出發角、到達角，根據所述路徑距離信息和預置的判斷條件確定當前多徑信號經過一次散射或兩次散射，包括：根據時延參數與光速的乘積、與所述路徑距離信息相減得到差值，判斷所述差值是否小于預設的誤差閾值；根據所述出發角與到達角確定的出發角方向判斷與多徑信號經過天線發射端的路徑方向是否一致；當所述差值小于預設的誤差閾值，并且所述出發角方向與多徑信號經過天線發射端的路徑方向一致，則確定當前多徑信號經過一次散射，其中，若所述差值不小于預設的誤差閾值，或所述出發角方向與多徑信號經過天線發射端的路徑方向不一致，則確定當前多徑信號經過二次散射。在一些實施方式中，若當前多徑信號經過二次散射，則根據構造的橢圓模型確定經過兩次散射的多徑傳播路徑及對應的散射體，包括：根據當前多徑信號發出的第二個散射點和出發角方向確定第一個二次散射點所處位置的橢圓軌跡；根據出發角方向與橢圓方程的交點確定第一個散射點的位置；通過所述第一個散射點的位置確定經過兩次散射的多徑傳播路徑及對應的散射體。根據本專利技術的第二個方面，提供了一種基于球面波的室內散射體定位系統，所述系統包括：天線發射端，包括天線發射端信號模型；天線接收端，包括天線接收端信號模型；估計模塊，用于利用信道參數估計算法估計通過所述天線發射端信號模型和所述天線接收端信號模型的每一條多徑信號的信道參數；判斷模塊，用于根據所述路徑距離信息和預置的判斷條件確定當前多徑信號經過一次散射或兩次散射；定位模塊，用于在當前多徑信號經過二次散射，則根據構造的橢圓模型確定經過兩次散射的多徑傳播路徑及對應的散射體。在一些實施方式中，估計模塊包括：分離單元，用于根據信道估計算法分離出實測信道中的每一條多徑；計算單元，用于使用高精度信道參數估計方法獲取通過所述天線發射端信號模型和天線接收端信號模型的每一條多徑的信道參數，基于球面波模型對通過所述天線發射端信號模型和天線接收端信號模型的每一條多徑的信道參數進行估計，獲取所有多徑信號到達天線接收端前一次經過的所有散射體的位置信息。在一些實施方式中，所述估計模塊用于根據時延參數與光速的乘積、與所述路徑距離信息相減得到差值，判斷所述差值是否小于預設的誤差閾值；根據所述出發角與到達角確定的出發角方向判斷與多徑信號經過天線發射端的路徑方向是否一致；當所述差值小于預設的誤差閾值，并且所述出發角方向與多徑信號經過天線發射端的路徑方向一致，則確定當前多徑信號經過一次散射，其中，若所述差值不小于預設的誤差閾值，或所述出發角方向與多徑信號經過天線發射端的路徑方向不一致，則確定當前多徑信號經過二次散射。在一些實施方式中，定位模塊包括：橢圓模塊構建單元，用于根據當前多徑信號發出的第二個散射點和出發角方向確定第一個二次散射點所處位置的橢圓軌跡；散射體定位單元，用于根據出發角方向與橢圓方程的交點確定第一個散射點的位置，通過所述第一個散射點的位置確定經過兩次散射的多徑傳播路徑及對應的散射體。根據本專利技術的第三個方面，提供了一種基于球面波的室內散射體定位裝置，所述裝置包括：存儲有可執行程序代碼的存儲器；與所述存儲器耦合的處理器；所述處理器調用所述存儲器中存儲的所述可執行程序代碼，執行如所述的基于球面波的室內散射體定位方法。根據本專利技術的第四個方面，提供了一種計算機存儲介質，所述計算機存儲介質存儲有計算機指令，所述計算機指令被調用時，用于執行所述的基于球面波的室內散射體定位方法。與現有技術相比，本專利技術的有益效果在于：實施本專利技術能夠利用高精度信道參數估計方法提取信道參數中的出發角與到達角的出發角方向，多徑時延等信息，可以對信道中多徑傳播到達接收天線之前的散射體進行定位。可以達到區分室內散射體是發生一次或是兩次及多次散射傳播的多徑所經過的散射體，并利用幾何光學與橢圓的幾何定義相結合，獲得兩次散射的多徑的傳播路徑，并可以準確的確定所經過的第一個散射體的位置，有利于形成準確的信道模型。附圖說明圖1為本專利技術實施例公開的實際環境中的多天線多進多出傳播信道的示意圖；圖2為本專利技術實施例公開的一種基于球面波的室內散射體定位方法流程示意圖；圖3為本專利技術實施例公開的一種基于球面波的室內散射體定位方法的球坐標示意圖；圖4為本專利技術實施例公開的一種基于球面波的室內散射體定位方法散射體定位示意圖；圖5是本專利技術實施例公開的一種應用的利用基于球面波的室內散射體定位方法進行交互的方法的流程示意圖；圖6是本專利技術實施例公開的一種基于球面波的室內散射體定位系統框圖；圖7是本專利技術實施例公開的一種基于球面波的室內散射體定位方法的交互裝置結構示意圖；圖8是本專利技術實施例公開的一種基于球面波的室內散射體定位方法的示意圖。具體實施方式為了更好地理解和實施，下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種基于球面波的室內散射體定位方法，其特征在于，所述方法應用于室內多天線傳播信道系統，其中，所述多天線傳播信道系統包括多個天線發射端和多個天線接收端，所述方法包括：/n構建天線發射端信號模型和天線接收端信號模型；/n利用信道參數估計算法估計通過所述天線發射端信號模型和所述天線接收端信號模型的每一條多徑信號的信道參數；/n基于球面波模型和所述信道參數計算所有多徑信號到達天線接收端前一次經過的所有散射體的路徑距離信息；/n根據所述路徑距離信息和預置的判斷條件確定當前多徑信號經過一次散射或兩次散射；/n若當前多徑信號經過二次散射，則根據構造的橢圓模型確定經過兩次散射的多徑傳播路徑及對應的散射體。/n

【技術特征摘要】
1.一種基于球面波的室內散射體定位方法，其特征在于，所述方法應用于室內多天線傳播信道系統，其中，所述多天線傳播信道系統包括多個天線發射端和多個天線接收端，所述方法包括：
構建天線發射端信號模型和天線接收端信號模型；
利用信道參數估計算法估計通過所述天線發射端信號模型和所述天線接收端信號模型的每一條多徑信號的信道參數；
基于球面波模型和所述信道參數計算所有多徑信號到達天線接收端前一次經過的所有散射體的路徑距離信息；
根據所述路徑距離信息和預置的判斷條件確定當前多徑信號經過一次散射或兩次散射；
若當前多徑信號經過二次散射，則根據構造的橢圓模型確定經過兩次散射的多徑傳播路徑及對應的散射體。


2.根據權利要求1所述的基于球面波的室內散射體定位方法，其特征在于，所述信道參數包括時延參數、出發角、到達角，根據所述路徑距離信息和預置的判斷條件確定當前多徑信號經過一次散射或兩次散射，包括：
根據時延參數與光速的乘積、與所述路徑距離信息相減得到差值，判斷所述差值是否小于預設的誤差閾值；
根據所述出發角與到達角確定的出發角方向判斷與多徑信號經過天線發射端的路徑方向是否一致；
當所述差值小于預設的誤差閾值，并且所述出發角方向與多徑信號經過天線發射端的路徑方向一致，則確定當前多徑信號經過一次散射，其中，若所述差值不小于預設的誤差閾值，或所述出發角方向與多徑信號經過天線發射端的路徑方向不一致，則確定當前多徑信號經過二次散射。


3.根據權利要求2所述的基于球面波的室內散射體定位方法，其特征在于，若當前多徑信號經過二次散射，則根據構造的橢圓模型確定經過兩次散射的多徑傳播路徑及對應的散射體，包括：
根據當前多徑信號發出的第二個散射點和所述出發角方向確定第一個二次散射點所處位置的橢圓軌跡；
根據所述出發角方向與橢圓方程的交點確定第一個散射點的位置；
通過所述第一個散射點的位置確定經過兩次散射的多徑傳播路徑及對應的散射體。


4.一種基于球面波的室內散射體定位系統，其特征在于，所述系統包括：
天線發射端，包括天線發射端信號模型；
天線接收端，包括天線接收端信號模型；
估計模塊，用于利用信道參數估計算法估計通過所述天線發射端信號模型和所述天線接收端信號模型的每一條多徑信號的信道參數；
判斷模塊，用于根據所述路徑距離信息和...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉元，曾毅，賴崢嶸，李偉丹，楊明林，
申請(專利權)人：廣東省新一代通信與網絡創新研究院，
類型：發明
國別省市：廣東;44