基于采集數(shù)據(jù)的無線信道傳播模型的建立方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及無線信道模型技術(shù)領域，尤其涉及一種基于采集數(shù)據(jù)的無線信道傳播 模型的建立方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 任何一個通信系統(tǒng)，信道是必不可少的組成部分。無線信道為典型的"變參信道"， 無線信道的特性與傳播環(huán)境一一地形、地物、氣候特征、電磁干擾情況、通信體移動速度和 使用的頻段等密切相關。無線通信系統(tǒng)的通信能力和Q〇S(Quality of Service，服務質(zhì) 量）、無線通信設備要采用的無線傳輸技術(shù)都與無線信道性能的好壞密切相關。因此，要想 在有限的頻譜資源上盡可能高質(zhì)量、大容量傳輸有用的信息，必須很好地掌握無線信道的 特性。
[0003] 無線信道模型是在對無線傳播環(huán)境及其傳播特性有了充分的了解后，對無線信道 的一個抽象描述，它能很好地反映無線傳播環(huán)境的一些重要性質(zhì)。無線信道模型的建立主 要依賴于信道探測。
[0004] 目前，現(xiàn)有技術(shù)中的建立無線信道傳播模型的方法分成三大類：統(tǒng)計性模型、確定 性模型和半確定性模型。
[0005] 統(tǒng)計性模型是基于信道各種統(tǒng)計特性建立的信道模型。在實際傳播環(huán)境中，存在 著大量具有相同或相似傳播特性的小區(qū)，對這些小區(qū)進行實際測量，歸納出信道各種重要 的統(tǒng)計特性（如時延擴展、角度擴展等）及信道參數(shù)的概率密度分布，利用這些統(tǒng)計信息建 立適用范圍較廣的空間信道模型。統(tǒng)計性模型的典型方法如基于試驗測量的沖擊響應法， 這是一種完全隨機的方法。
[0006] 確定性模型是基于實際環(huán)境測量建立的信道模型，它要求得到信道環(huán)境的詳細信 息，其基本思想就是如果傳播環(huán)境的詳細信息可以得到，那么無線傳播就可以看成一個確 定過程，可以確定空間任一點的各種空時特性。確定性模型主要用于小區(qū)規(guī)劃。確定性模 型的實現(xiàn)方法主要基于幾何光學和一致性幾何繞射理論的射線跟蹤技術(shù)。
[0007] 由于統(tǒng)計性模型誤差較大而確定性模型復雜性較高，實現(xiàn)較為困難等原因，出現(xiàn) 了介于兩種模型之間的半確定性模型。半確定性模型的實現(xiàn)主要有兩種方法：基于幾何統(tǒng) 計的信道實現(xiàn)方法和相關矩陣法。
[0008] 上述現(xiàn)有技術(shù)中的建立無線信道傳播模型的方法的缺點為：這些方法都是依據(jù)電 磁波傳播的理論分析而得出無線信道模型的建立方法，由于理論分析都要結(jié)合一些簡化條 件，而實際移動傳播環(huán)境是千變?nèi)f化的，這就限制了這些方法的理論結(jié)果的應用范圍。并且 這些以統(tǒng)計測量為主的建模方法，現(xiàn)場實測，較為費時、費力，并且是針對某個特定環(huán)境、單 一鏈路進行的，對高速移動場景下的信道特性和方向性信道特性描述的不夠全面準確。比 如，統(tǒng)計性模型的缺點是和實際的信道有較大偏差，這是因為模型的各種參數(shù)是用各自統(tǒng) 計特性隨機生成，隨機生成的參數(shù)和實際測量的參數(shù)可能會有比較大的差別。統(tǒng)計性模型 主要有李氏模型、離散均勻分布模型、高斯廣義穩(wěn)態(tài)非相關散射模型等。
[0009] 從另一方面來看，這些現(xiàn)有的信道模型的建立方法需要充分挖掘接收端和發(fā)射端 的因果關系。其基本原理是采集接收端和發(fā)射端的信號，通過分析接收信號和發(fā)射信號，建 立收發(fā)兩端的因果關系。由于采集的樣本有限，而且基于假設條件，得到的結(jié)果會受偏見的 影響。而且，這個因果關系的得到耗費巨大。在小數(shù)據(jù)時代，由于計算機能力的不足，大部 分的分析僅限于尋求簡單的線性關系。比如基于幾何統(tǒng)計法的缺點：由于大量隨機參數(shù)的 存在，需要大量仿真來獲得足夠和準確的統(tǒng)計特性。模型是基于片段的，它不能對信道特性 動態(tài)變化的信道進行建模。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的實施例提供了一種基于采集數(shù)據(jù)的無線信道傳播模型的建立方法和系 統(tǒng)，以實現(xiàn)有效地建立測試區(qū)域的無線信道傳播模型。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種基于采集數(shù)據(jù)的無線信道傳播模型的建立方 法，包括：
[0012] 通過信息采集系統(tǒng)采集測試區(qū)域的信道信息，所述信息采集系統(tǒng)包括地理信息系 統(tǒng)；
[0013] 利用分布式計算系統(tǒng)對所述測試區(qū)域的信道信息進行無線信道分析處理，得到所 述測試區(qū)域的無線信道傳播模型；
[0014] 根據(jù)所述測試區(qū)域的無線信道傳播模型，構(gòu)建所述測試區(qū)域的地理環(huán)境信息與無 線信道特性信息之間的相關關系。
[0015] 優(yōu)選地，所述通過信息采集系統(tǒng)采集測試區(qū)域的信道信息，所述信息采集系統(tǒng)包 括地理信息系統(tǒng)，包括：
[0016] 通過地理信息系統(tǒng)獲取所述測試區(qū)域的地理信息，將所述測試區(qū)域的地理信息傳 輸給數(shù)據(jù)匯聚系統(tǒng)；
[0017] 通過用戶反饋系統(tǒng)采集所述測試區(qū)域中的用戶的信道相關信息，將用戶的信道相 關信息傳輸給數(shù)據(jù)匯聚系統(tǒng)；
[0018] 將測試區(qū)域劃分為多個單位區(qū)域，根據(jù)單位區(qū)域內(nèi)用戶的密集度和單位區(qū)域信道 測量的精度要求設置該單位區(qū)域內(nèi)的傳感器的數(shù)目，通過傳感器采集單位區(qū)域的信道相關 信息，將各個單位區(qū)域的信道相關信息傳輸給數(shù)據(jù)匯聚系統(tǒng)；
[0019] 所述數(shù)據(jù)匯集系統(tǒng)對接收到的測試區(qū)域的地理信息、用戶的信道相關信息和各個 單位區(qū)域的信道相關信息進行預處理后再進行數(shù)據(jù)融合處理，得到所述測試區(qū)域的信道信 息。
[0020] 優(yōu)選地，所述利用分布式計算系統(tǒng)對所述測試區(qū)域的信道信息進行無線信道分析 處理，得到所述測試區(qū)域的無線信道傳播模型，包括：
[0021] 所述數(shù)據(jù)匯集系統(tǒng)將所述測試區(qū)域的信道信息傳輸給分布式計算系統(tǒng)中的 Hadoop集群，通過所述Hadoop集群中的分布式計算模型Map reduce對所述測試區(qū)域的信 道信息進行分布式存儲、索引、分析處理，構(gòu)建出所述測試區(qū)域的無線信道傳播模型，將所 述測試區(qū)域的無線信道傳播模型存儲到基于Hadoop集群的Hbase數(shù)據(jù)庫中，所述Hbase數(shù) 據(jù)庫為用戶提供無線信道傳播模型的查詢服務。
[0022] 優(yōu)選地，所述根據(jù)所述測試區(qū)域的無線信道傳播模型，構(gòu)建所述測試區(qū)域的地理 環(huán)境信息與無線信道特性信息之間的相關關系，包括：
[0023] 根據(jù)所述測試區(qū)域的無線信道傳播模型獲取所述測試區(qū)域中每個位置點的信道 信息；
[0024] 根據(jù)所述測試區(qū)域的全部地理環(huán)境信息，將所述測試區(qū)域劃分為多個具有代表性 的參考地形塊，將每個參考地形塊中每個位置點的信道信息進行綜合，得到每個參考地形 塊對應的信道特征；
[0025] 將所述測試區(qū)域中的每個參考地形塊對應的信道特征存儲在參考信道信息數(shù)據(jù) 庫中。
[0026] 優(yōu)選地，所述根據(jù)所述測試區(qū)域的全部地理環(huán)境信息，將所述測試區(qū)域劃分為多 個具有代表性的參考地形塊，包括：
[0027] 將所述測試區(qū)域的立體地形地貌在水平面上做投影，將三維的地形地貌轉(zhuǎn)化為二 維的投影區(qū)域，所述投影區(qū)域中每個投影點的顏色深度值表示所述投影點在三維的地形地 貌中對應的高度；
[0028] 將所述投影區(qū)域劃分為多個區(qū)域塊，每個區(qū)域塊中的所有投影點的顏色深度值在 一定范圍內(nèi)，獲取每個區(qū)域塊在三維的地形地貌中對應的參考地形塊，從而將所述測試區(qū) 域劃分為多個具有代表性的參考地形塊。
[0029] 優(yōu)選地，所述的方法還包括：
[0030] 根據(jù)未知區(qū)域的全部地理環(huán)境信息，將所述未知區(qū)域劃分為多個具有代表性的匹 配地形塊，將所述未知區(qū)域中的匹配地形塊與所述測試區(qū)域中的參考地形塊進行地理特征 匹配；
[0031] 當所述未知區(qū)域中的某個匹配地形塊和所述測試區(qū)域中的某個參考地形塊的地 理特征匹配成功后，將所述參考信道信息數(shù)據(jù)庫中存儲的所述某個參考地形塊對應的信道 特征確定為所述未知區(qū)域中的某個匹配地形塊對應的信道特征；
[0032] 將所述未知區(qū)域中各個匹配地形塊對應的信