本發(fā)明涉及無線信道建模技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說涉及一種開闊地環(huán)境的信道建模方法及裝置。

背景技術(shù)：

在對開闊地環(huán)境進(jìn)行信息采集的過程中，常利用無人機(jī)等飛行器將勘測到的數(shù)據(jù)，經(jīng)過空地間信道傳輸?shù)降孛婕芨呋?，地面架高基站?jīng)過地地間信道將接收到的數(shù)據(jù)回傳到信息中心控制站進(jìn)行分析處理，為了精確地評估某種開闊地環(huán)境下的信道傳輸性能，需要建立開闊地環(huán)境下的信道模型。

目前，對于開闊地環(huán)境的信道建模方法都是基于簡化的直射徑+反射徑的二徑模型進(jìn)行分析，該二徑模型通過衡量發(fā)射端和接收端間的視距傳播和反射傳播來建立模型，但是，這種模型在實際應(yīng)用中的有效性較低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供一種開闊地環(huán)境信道建模方法及裝置，以提高開闊環(huán)境信道模型的有效性。

為了實現(xiàn)上述目的，現(xiàn)提出的方案如下：

本發(fā)明提供一種開闊地環(huán)境的信道建模方法，該方法包括：

確定當(dāng)前開闊地環(huán)境中影響信道傳輸?shù)沫h(huán)境參數(shù)，所述環(huán)境參數(shù)至少包括：地表地形特征參數(shù)；

獲取發(fā)射端與接收端的已知信息，其中，所述發(fā)射端與接收端的已知信息包括：發(fā)射端與接收端的地理位置、收發(fā)天線的相關(guān)指標(biāo)、無線電波的相關(guān)特征；

根據(jù)所述環(huán)境參數(shù)和所述發(fā)射端與接收端的已知信息，確定無線電波的傳播方式，并計算確定的無線電波的傳播方式的相關(guān)參數(shù)；

基于所述確定的無線電波的傳播方式的相關(guān)參數(shù)，構(gòu)建所述開闊地的信道模型。

本發(fā)明還提供一種開闊地環(huán)境的信道建模裝置，該裝置包括：

第一確定單元，用于確定當(dāng)前開闊地環(huán)境中影響信道傳輸?shù)沫h(huán)境參數(shù)，所述環(huán)境參數(shù)至少包括：地表地形特征參數(shù)；

獲取單元，用于獲取所述發(fā)射端與接收端的已知信息，其中，所述發(fā)射端與接收端的已知信息包括：發(fā)射端與接收端的地理位置、收發(fā)天線的相關(guān)指標(biāo)、無線電波的相關(guān)特征；

第二確定單元，用于根據(jù)所述環(huán)境參數(shù)和所述發(fā)射端與接收端的已知信息，確定無線電波的傳播方式，并計算確定的無線電波的傳播方式的相關(guān)參數(shù)；

構(gòu)建單元，用于基于所述確定的無線電波的傳播方式的相關(guān)參數(shù)，構(gòu)建所述開闊地信道模型。

從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明首先確定在當(dāng)前開闊地環(huán)境中影響信道傳輸?shù)沫h(huán)境參數(shù)，所述環(huán)境參數(shù)至少包括：地表地形特征參數(shù)，并獲取發(fā)射端與接收端的已知信息，進(jìn)而根據(jù)環(huán)境參數(shù)和已知信息確定無線電波的傳播方式，可見，相對于現(xiàn)有技術(shù)只衡量視距傳播方式和反射傳播方式，本發(fā)明對電磁波的傳播方式進(jìn)行了具體的判斷，進(jìn)而確定出無線電波的傳播方式中包括的所有傳播方式，即能夠確定出除距傳播方式和反射傳播方式以外的傳播方式，如散射傳播方式，進(jìn)而可以計算散射傳播方式的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行建模。綜上，該方案中引入了開闊地環(huán)境的地表地形特征，并基于當(dāng)前地表地形特征分析確定產(chǎn)生的傳播方式，如此在信道模型中考慮地表地形造成的傳播方式對信道傳輸?shù)挠绊?，令建立的信道模型與實際場景具有較強(qiáng)的一致性，有效體現(xiàn)實際信道的傳輸特性的目的。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例公開的一種開闊地環(huán)境的信道模型的建立方法基本流程圖；

圖2為開闊地的應(yīng)用場景示意圖；

圖3為球形地面反射轉(zhuǎn)換的示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例公開的一種在建模中確定無線電波傳播方式以及計算相關(guān)參數(shù)的方法基本流程圖；

圖5所示為有效菲涅爾反射區(qū)的示意圖；

圖6為本發(fā)明另一實施例公開的一種開闊地環(huán)境的信道模型的建立裝置基本框圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明實施例提供一種開闊地環(huán)境的信道建模方法，如圖1所示，該方法包括：

S100、確定當(dāng)前開闊地環(huán)境中影響信道傳輸?shù)沫h(huán)境參數(shù)，所述環(huán)境參數(shù)至少包括：地表地形特征參數(shù)；

開闊地環(huán)境由于其所在地理位置的不同，會出現(xiàn)農(nóng)田、荒野、廣場、沙漠等形式各異的空曠平坦開闊地，而不同形式的開闊地，其地表地形特征也不盡相同，如其可能存在小型巖石沙丘、低矮灌木叢、湖泊等不同的地表地 形，如圖2，其所示即為一個開闊地的應(yīng)用場景，該場景中在發(fā)射端TX和接收端RX之間存在灌木叢地形，該地形容易導(dǎo)致發(fā)生散射現(xiàn)象。實際中，在確定環(huán)境參數(shù)時，需要對當(dāng)前開闊地環(huán)境的地理位置和地表地形進(jìn)行分析，進(jìn)而從分析結(jié)果中確定出影響信道傳輸?shù)牡乇淼匦翁卣鲄?shù)，這些參數(shù)能夠反映當(dāng)前開闊地環(huán)境的真實地表地形特征。

其中，地表地形特征參數(shù)包括有地表面的反射系數(shù)、地表面的粗糙度、表示有無成片遮擋物的遮擋信息等，若是湖泊地貌則還包括水面起伏度等。

S110、獲取發(fā)射端與接收端的已知信息，其中，所述發(fā)射端與接收端的已知信息包括：發(fā)射端與接收端的地理位置、收發(fā)天線的相關(guān)指標(biāo)、無線電波的相關(guān)特征。

具體的，如圖3所示，收發(fā)天線的相關(guān)指標(biāo)包括發(fā)射端A的天線高度h₁、接收端B天線高度h₂、視距距離d；無線電波的相關(guān)特征包括無線電波頻率、電磁波入射方向與地球切線的夾角

S120、根據(jù)所述環(huán)境參數(shù)和發(fā)射端與接收端的已知信息，確定無線電波的傳播方式，并計算確定的無線電波的傳播方式的相關(guān)參數(shù)；

S130、基于所述確定的無線電波的傳播方式的相關(guān)參數(shù)構(gòu)建所述開闊地的信道模型。

具體的，根據(jù)所述環(huán)境參數(shù)和發(fā)射端與接收端的已知信息，確定無線電波的傳播方式中是否存在視距傳播方式、是否存在反射傳播方式和是否存在散射傳播方式、即確定出的無線電波傳播方式是上述三種傳播方式中的一種或幾種的組合，其中視距傳播方式的相關(guān)參數(shù)為功率、時延和LOS(Level of Service，視距)直射徑的傳輸損耗，反射傳播方式和散射傳播方式的相關(guān)參數(shù)為：多徑數(shù)、相對時延、傳輸損耗和相對功率。

上述實施例中，確定在當(dāng)前開闊地環(huán)境中影響信道傳輸?shù)沫h(huán)境參數(shù)，所述環(huán)境參數(shù)至少包括：地表地形特征參數(shù)，并獲取發(fā)射端與接收端的已知信息，進(jìn)而根據(jù)環(huán)境參數(shù)和已知信息確定無線電波的傳播方式，可見，相對于現(xiàn)有技術(shù)只衡量視距傳播方式和反射傳播方式，本發(fā)明對電磁波的傳播方式 進(jìn)行了具體的判斷，進(jìn)而確定出無線電波的傳播方式中包括的所有傳播方式，即能夠確定出除視距傳播方式和反射傳播方式以外的傳播方式，如散射傳播方式，進(jìn)而可以計算散射傳播方式的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行建模。綜上，該方案中引入了開闊地環(huán)境的地表地形特征，并基于當(dāng)前地表地形特征分析確定產(chǎn)生的傳播方式，如此在信道模型中考慮地表地形造成的傳播方式對信道傳輸?shù)挠绊懀罱⒌男诺滥Ｐ团c實際場景具有較強(qiáng)的一致性，能夠有效體現(xiàn)實際信道的傳輸特性的目的。

其中，在上述實施例中，在確定環(huán)境參數(shù)和發(fā)射端與接收端的已知信息后，可以先初步確定信道模型的類型和配置參數(shù)，配置參數(shù)包括多徑數(shù)、相對時延、傳輸損耗，相對功率，進(jìn)而通過后續(xù)確定的傳播方式的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行模型構(gòu)建時對信道模型的配置參數(shù)和模型進(jìn)行細(xì)化修正。

在本發(fā)明另一實施例中根據(jù)所述環(huán)境參數(shù)和發(fā)射端與接收端的已知信息，確定無線電波的傳播方式，并計算確定的無線電波的傳播方式的相關(guān)參數(shù)的具體過程，如圖4所示包括：

S400、根據(jù)所述環(huán)境參數(shù)和發(fā)射端與接收端的已知信息，判斷是否存在直射徑；當(dāng)不存在直射徑時，直接執(zhí)行步驟S420；

具體的，通過判斷接收端的天線與發(fā)射端的天線的距離是否在視距傳播距離內(nèi)，且傳輸路徑上無成片遮擋物確定是否存在直射徑。

S410、當(dāng)存在直射徑時，計算直射徑的傳輸損耗和時延；

其中，直射徑傳輸方式中，時延采用公式：τ_LOS＝d/c得到，式中，d為視距距離，c＝3×10⁸是光速。

S420、根據(jù)所述環(huán)境參數(shù)和發(fā)射端與接收端的已知信息，對無線電波傳輸?shù)那蛐蔚孛娣瓷涿孢M(jìn)行參數(shù)轉(zhuǎn)換，獲得反射面的等效平面參數(shù)；

實際中，無線電波傳輸不是在理想平面上，而是在一個曲面上，地球表面可以等效成一個光滑的球面和大小不規(guī)則起伏面的組合，這樣就形成了以球面的反射點(diǎn)為主，多個不規(guī)則面的反射點(diǎn)綜合作用的多徑模型，到達(dá)接收 點(diǎn)的電波為LOS直射徑和這些反射徑的總和。按照經(jīng)典雙徑模型理論，考慮到地球曲面對反射的影響，需要將實際的地球曲面平面化，將球形的地面反射面進(jìn)行參數(shù)轉(zhuǎn)換，使其球形參數(shù)轉(zhuǎn)換為等效平面參數(shù)。

參照圖3，A和B分別為發(fā)射點(diǎn)和接收點(diǎn)，T為反射點(diǎn)，EF為通過反射點(diǎn)T的地球切線，A₁和B₁分別是天線A和B在地球上的投影，E和F分別為天線A和B在地球切線上的投影，則AB＝d，該d即為視距距離、ET＝d₁、FT＝d₂、AT＝d₁′、BT＝d₂′。發(fā)射點(diǎn)A發(fā)射的無線電波照射到地表面會引起反射或散射。地表面的粗糙程度，直接決定電波是發(fā)生反射還是散射，以及反射波的強(qiáng)弱程度。

關(guān)于地面對電波反射特性的研究比較成熟，對于不同極化形式的電波，相同的地面呈現(xiàn)不同的反射特性，這與電矢量是否在電磁場的入射平面內(nèi)有關(guān)。根據(jù)菲涅爾(Fresnel)反射定律，對于光滑地面反射，菲涅爾反射系數(shù)的計算公式：

公式(1)中，Γ_V為垂直極化菲涅耳系數(shù)，Γ_H為水平極化菲涅耳系數(shù)，為電磁波入射方向與地球切線的夾角，ε_c是表述地球表面電特性的參量，即地球表面介電常數(shù)。

對于地面反射來說，實際的電波反射并非發(fā)生在光滑的平面而是球面上。平面反射與球面反射有明顯差別，兩者對波束的擴(kuò)散不一樣，球面擴(kuò)散會使反射電波的場強(qiáng)減弱。如果反射區(qū)不能看成平面，就要考慮地球曲面的球面反射，引出球面反射的擴(kuò)散系數(shù)。上述菲涅爾反射系數(shù)要乘以球面擴(kuò)散系數(shù)，即Γ_V＝Γ_V×D_f、Γ_H＝Γ_H×D_f，其中球面擴(kuò)散系數(shù)的計算，與反射點(diǎn)到發(fā)射天線垂足的球面距離、反射點(diǎn)到接收天線垂足的球面距離、等效地球半徑和電磁波入射方向與地球切線的夾角有關(guān)。

S430、根據(jù)所述接收端與發(fā)射端的已知信息和所述等效平面參數(shù)，確定有效反射區(qū)；

具體的，根據(jù)菲涅爾定理，第一菲涅爾橢圓和等效反射平面相交的陰影區(qū)域表示了地面反射的有效作用，即為有效菲涅爾反射區(qū)，如圖5所示。

空地通信鏈路的多徑信道中，空中平臺離地面高度舉例一般在20km～100km之間，設(shè)發(fā)射點(diǎn)位于位置A，地面站接收機(jī)位于位置B，則位置B′是位置B相對有效反射平面的鏡像。如果沒有反射平面，位置A和位置B’確定了第一菲涅爾橢圓區(qū)，其與有效反射平面相交的陰影區(qū)域是可以引起信號反射的有效菲涅爾反射區(qū)，該有效菲涅爾反射區(qū)的形狀由反射的仰角、空中平臺高度、地面站接收機(jī)高度和無線電波頻率決定。

S440、判斷反射點(diǎn)的位置是否在所述有效反射區(qū)內(nèi)，若是，則執(zhí)行S450；

S450、根據(jù)反射點(diǎn)表面的粗糙程度判斷入射電磁波在所述反射點(diǎn)位置發(fā)生的傳輸現(xiàn)象；

具體的，根據(jù)反射點(diǎn)表面的粗糙程度判斷入射電磁波在所述反射點(diǎn)位置是發(fā)生反射現(xiàn)象還是發(fā)生散射現(xiàn)象；

針對開闊地環(huán)境，如果開闊地環(huán)境中反射區(qū)域內(nèi)地表面較為粗糙，甚至存在巖石沙丘、低矮灌木叢等成片遮擋物，則入射無線電波可能會在多個角度出現(xiàn)散射現(xiàn)象。所以，確定了有效菲涅爾反射區(qū)后，由反射點(diǎn)T位置判斷是否在有效反射區(qū)內(nèi)。如果反射點(diǎn)處于有效菲涅爾反射區(qū)內(nèi)，進(jìn)而根據(jù)有效菲涅爾反射區(qū)內(nèi)地表面的起伏粗糙程度判定是存在反射徑還是散射徑。而有效菲涅爾反射區(qū)域外的電波，其反射作用很小，可以不予考慮。

其中，反射區(qū)域內(nèi)地表面的粗糙程度，直接決定入射電波是反生反射還是散射，以及反射徑的強(qiáng)弱程度。所以，引入衡量反射面粗糙程度的參數(shù)評估地表反射面是光滑反射面還是粗糙反射面，如下述計算公式：

公式(2)中，λ為載波的波長，為電磁波入射方向與地球切線的夾角，Δh是不規(guī)則地面的波高。當(dāng)反射面起伏的最大突起高度δh＞h_c時，認(rèn)為反射 表面是粗糙的，發(fā)生散射；反之反射面起伏的最大突起高度δh≤h_c時，認(rèn)為反射表面是光滑的，發(fā)生反射。

S460、當(dāng)發(fā)生反射現(xiàn)象時，獲得反射徑的數(shù)量并計算所述每條反射徑的相對時延、傳輸損耗和相對功率；

其中，反射區(qū)域內(nèi)地表面較為平坦，則無線電波只在電磁波入射方向與地球切線的夾角對稱方向上發(fā)生反射，接收天線則在該方向收到較強(qiáng)功率的無線電波信號，其他方向上信的號功率會有嚴(yán)重衰減。

其中，如圖3所示，根據(jù)光線反射原理和平面幾何理論及簡單近似推導(dǎo)，可計算出視距距離d值及計算出發(fā)射端到反射點(diǎn)路徑長度d’₁和反射點(diǎn)到接收端的路徑長度d'₂，進(jìn)而求出反射徑和直射徑的程差：Δd＝(d’₁+d'₂)-d，從而求出每條反射徑相對直射徑的路徑時延差：τ＝Δd/c，式中，c為光速。

S470、當(dāng)發(fā)生散射現(xiàn)象時，獲得散射徑的數(shù)量并計算所述每條散射徑的相對時延、傳輸損耗和相對功率。

其中，在無線電波的散射傳播中，接收端的散射場是接收天線和發(fā)射天線波束相交的區(qū)域內(nèi)所有散射體、不規(guī)則的突變層及反射層等二次波源輻射場的和。由于在開闊地環(huán)境中，各種類型散射體的隨機(jī)分布并隨時間變化，從而存在經(jīng)由這些散射體多次產(chǎn)生的散射路徑即散射徑，每條散射路徑的特性取決于傳輸時延和傳播系數(shù)，傳播系數(shù)包括了傳輸損耗和相移，相應(yīng)的傳輸時延和傳播系數(shù)都可以作為建模時的相關(guān)參數(shù)。

傳統(tǒng)的信道模型中，假設(shè)等效二次波源在接收端周圍的圓形散射體區(qū)域內(nèi)為全向性分布，即電磁波入射方向與地球切線的夾角是在(-π,π)內(nèi)均勻分布。針對開闊地環(huán)境，地表面各類型散射體間呈現(xiàn)隨機(jī)散落分布，多次散射和反射的概率比較低，所以仍可遵循傳統(tǒng)信道模型的假設(shè)，在模擬散射傳播時，散射徑數(shù)參照地形不規(guī)則度或粗糙度配置，每條散射徑到接收端的電磁波入射方向與地球切線的夾角滿足(-π,π)內(nèi)均勻概率分布隨機(jī)生成。

上述實施例中，通過環(huán)境參數(shù)和已知信息確定出無線電波的具體傳播方式，傳播方式有視距傳播方式、反射傳播方式和散射傳播方式，如此考慮到 了開闊地環(huán)境中地表地形帶來的散射現(xiàn)象，進(jìn)一步利用計算出的散射傳播方式的相關(guān)參數(shù)建立的信道模型更為有效準(zhǔn)確。

在本發(fā)明另一實施例中，考慮實際開闊地環(huán)境中氣候條件對信道傳輸?shù)挠绊?，令確定的環(huán)境參數(shù)中包括氣候參數(shù)。

具體的可以參考其國際氣候區(qū)和中國氣候區(qū)的劃分，確定當(dāng)前開闊地環(huán)境處于的氣候條件，氣候參數(shù)可以包括：大氣吸收參數(shù)、云霧參數(shù)和降雨參數(shù)，這些參數(shù)反映了當(dāng)前環(huán)境的真實氣候條件。

進(jìn)而，所述建模方法還包括：

根據(jù)氣候參數(shù)提取氣候影響參數(shù)，其中提取的氣候影響參數(shù)為大氣吸收損耗、云霧吸收損耗和降雨吸收損耗中的一種或多種，進(jìn)而結(jié)合氣候影響參數(shù)值進(jìn)行信道模型構(gòu)建。

例如：降雨相關(guān)參數(shù)可以包括降雨量，若開闊地環(huán)境位于沙漠、荒野地區(qū)，該開闊地環(huán)境降雨量非常小，可以忽略其對信道建模的影響，所以提取氣候影響參數(shù)時不提取降雨吸收損耗參數(shù)。又如：開闊地環(huán)境位于熱帶雨林地區(qū)，降雨充沛、氣候濕潤，所以降雨引發(fā)的衰減損耗是信道建模的氣候影響因素。

上述實施例中，在建立開闊地信道模型時引入了開闊地的氣候因素，進(jìn)一步提高了建立的信道模型的模擬場景與實際的應(yīng)用場景的一致性。

在本發(fā)明另一實施例中，計算各路徑的傳輸損耗的過程，包括：

1)計算直射徑的傳輸損耗PL_LOS[dB]，其中，

公式(3)中，P_t為無線電波的發(fā)射功率，P_rLOS為無線電波經(jīng)直射徑傳播后到達(dá)接收端的功率，PL_F(d)[dB]為自由空間路徑損耗，PL_AT[dB]為大氣吸收 損耗，PL_CL[dB]為云霧吸收損耗，PL_Rain[dB]為降雨吸收損耗，通過該公式(3)可知，直射徑的傳輸受到了大氣吸收、云霧吸收和降雨吸收造成的影響。

其中，若不考慮收發(fā)端天線增益和系統(tǒng)硬件損耗，則自由空間路徑損耗PL_F(d)[dB]與無線電波頻率f和收發(fā)端的天線距離d有關(guān)，其計算公式如下：

PL_F(d)[dB]＝32.45+20log₁₀(f)+20log₁₀(d) (4)

公式(4)中，大氣吸收損耗PL_AT[dB]一般是指氧氣(O₂)吸收衰減和水蒸氣(H₂O)吸收衰減，兩者的計算公式相同，只是吸收系數(shù)不同。ITU-R(ITU-Radio communication sector，國際電信聯(lián)盟無線電通信組)推薦傾斜傳輸途徑中的氧氣/水蒸氣吸收衰減損耗的計算公式如下：

公式(5)中，表示氧氣吸收衰減，是氧氣吸收系數(shù)，是干燥空氣的垂直有效高度，θ是天線仰角。表示水蒸氣吸收衰減，是水蒸氣吸收系數(shù)，是干燥空氣的垂直高度。

其中，云霧吸收損耗PL_CL[dB]與傳播路徑中液體水的含量及溫度有關(guān)。特別是對于低仰角的高緯度地區(qū)或波束區(qū)域邊緣，云霧的衰減影響是不可忽略的，ITU-R推薦的傾斜傳輸路徑中云霧吸收損耗PL_CL[dB]的計算公式為：

公式(6)中，L是云霧厚度；f是無線電波的頻率；ε”是水的介電常數(shù)，η是和介電常數(shù)相關(guān)的參數(shù)，θ是傳輸路徑的傾斜程度；

其中，降雨吸收損耗PL_Rain[dB]可參考ITU-R推薦的降雨衰減預(yù)測模型，計算降雨損耗PL_Rain[dB]。

2)計算第i條地面反射徑引起的傳輸損耗P_rRL(i)，其中，

公式(7)中，P_rRL(i)為第i條地面反射徑到達(dá)接收端的功率，P_rLOS為視距LOS直射徑到達(dá)接收端的功率，Γ(i)為第i條地面反射徑的菲涅爾反射系數(shù)，Δd(i)為直射徑與第i條地面反射徑間的程差；

由上式可知，地面反射徑損耗反映了直射徑和反射徑分別到達(dá)接收端的功率差，開闊地環(huán)境下，長距離通信時還要加入球面反射擴(kuò)散系數(shù)D_f對反射系數(shù)Γ的影響。

3)計算第i條地面散射徑引起的傳輸損耗PL_SC(i)，其中，

公式(8)中，P_rSC(i)為第i條地面散射徑到達(dá)接收端的功率，P_rLOS為視距LOS直射徑到達(dá)接收端的功率，ρ_scat(i)＝ρ_s*Γ(i)為第i條地面散射徑的散射損耗系數(shù)，ρ_s為散射系數(shù)修正因子，Δd(i)為直射徑與第i條地面散射徑間的程差。

其中，在散射傳播中還存在一些附加損耗，例如：使用大口徑、高增益天線時，來自散射體不同區(qū)域的散射信號的幅度和相位都是隨機(jī)變化的，到達(dá)接收端的天線口面后，相干效應(yīng)減弱，導(dǎo)致天線增益降低。因此需要考慮天線口徑與介質(zhì)耦合損耗L_c，其中，

公式(9)中，G_t為發(fā)射天線增益；G_r為接收天線增益。

上述實施例中在計算散射傳播方式的相關(guān)參數(shù)時對反射傳播方式進(jìn)行相關(guān)參數(shù)計算時利用到的菲涅爾反射系數(shù)Γ進(jìn)行了修正，令計算的散射徑的傳輸損耗更為準(zhǔn)確。

在本發(fā)明另一實施例中，若建立的開闊地環(huán)境的信道模型是一個空地信道模型，則獲取的接收端與發(fā)射端的已知信息中還包括：發(fā)射端與接收端的相對運(yùn)動速度，則建模方法還包括：

計算每條反射徑或每條散射徑的多普勒頻率，獲得多普勒頻率變化，即多普勒譜圖，進(jìn)而結(jié)合多普勒譜圖構(gòu)建所述開闊地的信道模型。

具體的，根據(jù)多普勒效應(yīng)理論，空中平臺與地面站間的相對運(yùn)動V_y，造成電波頻率f_c受到多普勒頻移f_d的影響，多普勒頻移計算公式如下：

式中，c是光速，f_c是電波頻率，則瞬時電波頻率為

f＝f_c±f_d (11)

通過上式，可以得到反映多普勒頻率變化的多普勒譜圖。

上述實施例，在建立開闊地中的信道模型是空地信道模型時，考慮到接收端與發(fā)射端的相對運(yùn)動速度引起的多普勒效應(yīng)，即在模型中引入了多普勒譜圖，提高了建立的信道模型的有效性。

本發(fā)明實施例還提供一種開闊地環(huán)境的建模裝置，如圖6所示，所述裝置包括：

第一確定單元600，用于確定當(dāng)前開闊地環(huán)境中影響信道傳輸?shù)沫h(huán)境參數(shù)，所述環(huán)境參數(shù)至少包括：地表地形特征參數(shù)；

第一獲取單元610，用于獲取所述發(fā)射端與接收端的已知信息，其中，所述發(fā)射端與接收端的已知信息包括：發(fā)射端與接收端的地理位置、收發(fā)天線的相關(guān)指標(biāo)、無線電波的相關(guān)特征；

第二確定單元620，用于根據(jù)所述環(huán)境參數(shù)和所述發(fā)射端與接收端的已知信息，確定無線電波的傳播方式，并計算確定的無線電波的傳播方式的相關(guān)參數(shù)；

構(gòu)建單元630，用于基于所述確定的無線電波的傳播方式的相關(guān)參數(shù)，構(gòu)建所述開闊地信道模型。

優(yōu)選地，所述第二確定單元620包括：

判斷單元621，用于根據(jù)所述環(huán)境參數(shù)和所述發(fā)射端與接收端的已知信息，判斷是否存在直射徑，若不存在直射徑，則執(zhí)行轉(zhuǎn)換單元623；

視距傳播方式相關(guān)參數(shù)計算單元622，用于當(dāng)存在直射徑時，計算直射徑的傳輸損耗和時延；

轉(zhuǎn)換單元623，用于根據(jù)所述環(huán)境參數(shù)和所述發(fā)射端與接收端的已知信息，對無線電波傳輸?shù)那蛐蔚孛娣瓷涿孢M(jìn)行參數(shù)轉(zhuǎn)換，獲得等效平面參數(shù)；

確定子單元624，用于根據(jù)所述發(fā)射端與接收端的已知信息和所述等效平面參數(shù)，確定有效反射區(qū)；

第一判斷單元625，用于判斷反射點(diǎn)的位置是否在所述有效反射區(qū)內(nèi)；

第二判斷單元626，用于當(dāng)反射點(diǎn)的位置在所述有效反射區(qū)內(nèi)時，根據(jù)反射點(diǎn)表面的粗糙程度判斷入射電磁波在所述反射點(diǎn)位置發(fā)生的傳輸現(xiàn)象；

反射傳播方式相關(guān)參數(shù)計算單元627，用于當(dāng)發(fā)生反射現(xiàn)象時，獲得反射徑的數(shù)量并計算所述每條反射徑的相對時延、傳輸損耗和相對功率；

散射傳播方式相關(guān)參數(shù)計算628，用于當(dāng)發(fā)生散射現(xiàn)象時，獲取散射徑的數(shù)量并計算所述每條散射徑的相對時延、傳輸損耗和相對功率。

優(yōu)選地，當(dāng)所述環(huán)境參數(shù)還包括：氣候參數(shù)，所述氣候參數(shù)包括：大氣吸收相關(guān)參數(shù)、云霧相關(guān)參數(shù)和降雨相關(guān)參數(shù)，所述裝置還包括：

提取單元640，用于根據(jù)所述氣候參數(shù)，提取氣候影響參數(shù)，其中提取的氣候影響參數(shù)為大氣吸收損耗、云霧吸收損耗和降雨吸收損耗中的一種或多種；

則所述構(gòu)建單元，還用于基于所述氣候影響參數(shù)，構(gòu)建所述開闊地的信道模型。

優(yōu)選地，所述視距傳播方式相關(guān)參數(shù)計算單元622包括：

第一損耗計算單元，用于計算直射徑的傳輸損耗PL_LOS[dB]，其中，

式中，P_t為無線電波的發(fā)射功率，P_rLOS為無線電波經(jīng)直射徑傳播后到達(dá)接收端的功率，PL_F(d)[dB]為自由空間路徑損耗，PL_AT[dB]為大氣吸收損耗，PL_CL[dB]為云霧吸收損耗，PL_Rain[dB]為降雨吸收損耗；

所述反射傳播方式相關(guān)參數(shù)計算單元627包括：

第二損耗計算單元，用于計算第i條地面反射徑引起的傳輸損耗PL_RL(i)，其中，

式中，P_rRL(i)為第i條地面反射徑到達(dá)接收端的功率，P_rLOS為視距LOS直射徑到達(dá)接收端的功率，Γ(i)為第i條地面反射徑的菲涅爾反射系數(shù)，Δd(i)為直射徑與第i條地面反射徑間的程差；

所述散射傳播方式相關(guān)參數(shù)計算單元628包括：

第三損耗計算單元，用于計算第i條地面散射徑引起的傳輸損耗PL_SC(i)，其中，

式中，P_rSC(i)為第i條地面散射徑到達(dá)接收端的功率，P_rLOS為視距LOS直射徑到達(dá)接收端的功率，ρ_scat(i)＝ρ_s*Γ(i)為第i條地面散射徑的散射損耗系數(shù)，ρ_s為散射系數(shù)修正因子，Δd(i)為直射徑與第i條地面散射徑間的程差。

優(yōu)選地，當(dāng)所述發(fā)射端與接收端的已知信息還包括：發(fā)射端與接收端的相對運(yùn)動速度，則

所述反射傳播方式相關(guān)參數(shù)計算單元627，還用于計算每條反射徑的多普勒頻率，獲得多普勒譜圖；

所述散射傳播方式相關(guān)參數(shù)計算單元628，還用于計算每條散射徑的多普勒頻率，獲得多普勒譜圖；

所述構(gòu)建單元，還用于結(jié)合所述多普勒譜圖，構(gòu)建所述開闊地的信道模型。

最后，還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包 括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

本說明書中各個實施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個實施例重點(diǎn)說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。

對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。