一種針對(duì)時(shí)變信道多徑分量的分簇與跟蹤方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無(wú)線移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種針對(duì)時(shí)變信道多徑分量的分簇 與跟蹤方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，車對(duì)車通信由于能夠顯著提升智能交通系統(tǒng)的效率和安全性，而得到了 研究學(xué)者的廣泛關(guān)注。對(duì)于車對(duì)車通信電波傳播的研究，更是整個(gè)車對(duì)車無(wú)線通信系統(tǒng)研 究的基礎(chǔ)。然而與傳統(tǒng)蜂窩通信系統(tǒng)不同，車對(duì)車通信因?yàn)槠滹@著的信道時(shí)變特性而變得 更加復(fù)雜。
[0003] 針對(duì)復(fù)雜的時(shí)變信道，建立準(zhǔn)確的車對(duì)車通信信道模型來(lái)描述電波傳播特性成為 必須。其中，基于散射體簇的信道模型因?yàn)槠錅?zhǔn)確描述信道物理特性成為一類重要的模型， 并被許多工業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)化組織(如3GPP、COST等)應(yīng)用。
[0004] 在基于散射體簇的信道模型中，根據(jù)示意場(chǎng)景中反散射體的分布，電波傳播過(guò)程 中產(chǎn)生的多徑分量通過(guò)多徑的時(shí)延、離開角以及到達(dá)角被分成不同的多徑簇，顯然，模型建 立的基礎(chǔ)首先就是對(duì)多徑分量進(jìn)行分簇。對(duì)多徑簇定義的過(guò)程大多依賴于傳統(tǒng)數(shù)學(xué)分布產(chǎn) 生。在過(guò)去幾年的時(shí)間內(nèi)，已有相關(guān)學(xué)者針對(duì)這一問(wèn)題提出了肉眼觀察分簇的一些方法以 及針對(duì)非時(shí)變信道的自動(dòng)分簇方法，然而這些方法顯然難以實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)變信道多徑簇的追 蹤。此外，雖然針對(duì)追蹤方法也有部分研究成果，但是這些研究成果往往需要基于對(duì)時(shí)變過(guò) 程中每一個(gè)時(shí)刻多徑分量分簇的結(jié)果，而一旦分簇結(jié)果在某一時(shí)刻產(chǎn)生偏差，就會(huì)大大影 響跟蹤的效果。
[0005] 也就是說(shuō)，現(xiàn)有方法主要是在每個(gè)離散時(shí)刻對(duì)多徑簇進(jìn)行分簇，并未從算法本身 考慮時(shí)變現(xiàn)象，不僅復(fù)雜度高，而且準(zhǔn)確度也較低。例如，如果利用k-means算法，其分簇?cái)?shù) 目必須為先驗(yàn)數(shù)值，無(wú)法滿足時(shí)變信道條件下散射體簇?cái)?shù)目不斷變化的要求。而DBSCAN算 法雖然可以解決散射體簇?cái)?shù)目不斷變化的問(wèn)題，但是其分簇的準(zhǔn)確性在許多時(shí)刻都比較 低。
[0006] 綜上所述，如何建立一個(gè)針對(duì)時(shí)變信道多徑分量的低復(fù)雜度和高準(zhǔn)確度的分簇方 法，以及如何利用時(shí)變信道特性實(shí)現(xiàn)多徑簇跟蹤，成為本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種針對(duì)時(shí)變信道多徑分量的分簇與跟蹤方法，以提高時(shí) 變信道條件下多徑分量分簇及跟蹤的準(zhǔn)確性，并降低復(fù)雜度。
[0008] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：
[0009] -種針對(duì)時(shí)變信道多徑分量的分簇與跟蹤方法，包括以下步驟：
[0010] S1、對(duì)于第一個(gè)時(shí)刻的多徑分量，采用聚類算法進(jìn)行初始分簇；
[0011] S2、對(duì)于后續(xù)各個(gè)時(shí)刻的多徑分量，根據(jù)前一時(shí)刻的分簇結(jié)果對(duì)當(dāng)前時(shí)刻的多徑 分量進(jìn)行分簇與跟蹤。
[0012]優(yōu)選地，所述步驟S2包括：
[0013] S201、計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻所有多徑分量所對(duì)應(yīng)的散射點(diǎn)與前一時(shí)刻的所有簇心的距 離；
[0014] S202、根據(jù)計(jì)算得到的距離，將當(dāng)前時(shí)刻的各個(gè)多徑分量劃分到與之距離最近的 前一時(shí)刻的簇中；
[0015] S203、確定前一時(shí)刻的所有簇的最大范圍門限和最小密度門限；
[0016] S204、根據(jù)所述最大范圍門限判定當(dāng)前時(shí)刻是否有新簇產(chǎn)生；
[0017] S205、如果判定出當(dāng)前時(shí)刻有新簇產(chǎn)生，根據(jù)所述最小密度門限判定所述新簇是 否為噪聲，如果判定所述新簇為噪聲，則刪除該新簇。
[0018] 優(yōu)選地，在步驟S201中，根據(jù)以下公式（1)計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻的多徑分量所對(duì)應(yīng)的散射 點(diǎn)與前一時(shí)刻的所有簇心的距離：
[0020] 其中，Uk為前一時(shí)刻第k個(gè)簇的簇心，yi為當(dāng)前時(shí)刻第i個(gè)多徑分量，dik(yi，Uk)為當(dāng) 前時(shí)刻第i個(gè)多徑分量所對(duì)應(yīng)的散射點(diǎn)與前一時(shí)刻第k個(gè)簇的簇心的距離，ck為當(dāng)前時(shí)刻第 i個(gè)多徑分量所對(duì)應(yīng)的散射點(diǎn)與前一時(shí)刻第k個(gè)簇的簇心之間的歸一化時(shí)延差值，&為當(dāng)前 時(shí)刻第i個(gè)多徑分量所對(duì)應(yīng)的散射點(diǎn)與前一時(shí)刻第k個(gè)簇的簇心之間的歸一化到達(dá)角差值。
[0021] 優(yōu)選地，根據(jù)以下公式(2)確定前一時(shí)刻的所有簇的最大范圍門限：
[0022] THi,k=max{djk(xj ,Uk)} (2)
[0023] 其中，前一時(shí)刻包括K個(gè)簇，m,k為第k個(gè)簇的最大范圍門限，1 < k < K;Uk為前一時(shí) 亥Ij第k個(gè)簇的簇心，Xj為前一時(shí)刻第j個(gè)多徑分量，djk(xj，uk)為前一時(shí)刻第j個(gè)多徑分量所對(duì) 應(yīng)的散射點(diǎn)與前一時(shí)刻第k個(gè)簇的簇心的距離。
[0024] 優(yōu)選地，根據(jù)以下公式(3)確定前一時(shí)刻的所有簇的最小密度門限TH2:
[0026]其中，Uk為前一時(shí)刻第k個(gè)簇的簇心，Xj為前一時(shí)刻第j個(gè)多徑分量，djk(Xj，Uk)為前 一時(shí)刻第j個(gè)多徑分量所對(duì)應(yīng)的散射點(diǎn)與前一時(shí)刻第k個(gè)簇的簇心的距離，number(k)為前 一時(shí)刻第k個(gè)簇中的多徑分量所對(duì)應(yīng)的散射點(diǎn)的點(diǎn)數(shù)。
[0027] 優(yōu)選地，所述步驟S204包括：
[0028] 根據(jù)步驟S203中確定的最大范圍門限對(duì)當(dāng)前時(shí)刻的所有多徑分量進(jìn)行判定，如果 某個(gè)或某些多徑分量所對(duì)應(yīng)的散射點(diǎn)與距其最近的前一時(shí)刻的簇心之間的距離大于該簇 的最大范圍門限，則將所述某個(gè)或某些多徑分量劃分為新簇中的多徑分量，判定有新簇產(chǎn) 生；
[0029] 由不同簇心的最大范圍門限所判定的多徑分量屬于不同的新簇，由同一個(gè)簇心的 最大范圍門限所判定的多徑分量屬于相同的新簇。
[0030] 優(yōu)選地，所述步驟S204還包括：
[0031]當(dāng)所述新簇中的多徑分量所對(duì)應(yīng)的散射點(diǎn)的點(diǎn)數(shù)小于5個(gè)時(shí)，判定該新簇為噪聲。 [0032] 優(yōu)選地，所述步驟S205包括：
[0033] 根據(jù)步驟S203中確定的最小密度門限對(duì)當(dāng)前時(shí)刻產(chǎn)生的新簇進(jìn)行判定，如果所述 新簇中的多徑分量所對(duì)應(yīng)的散射點(diǎn)的密度小于所述最小密度門限，則判定所述新簇為噪 聲。
[0034] 優(yōu)選地，所述方法還包括：
[0035] 在基于射線跟蹤法的仿真器中建立仿真場(chǎng)景，獲取并存儲(chǔ)仿真結(jié)果，并將所述仿 真結(jié)果與分簇的結(jié)果進(jìn)行比較，評(píng)價(jià)分簇的準(zhǔn)確性。
[0036]優(yōu)選地，步驟Sl中的聚類算法為基于密度的聚類算法。
[0037] 本發(fā)明具有以下有益效果：
[0038] 利用時(shí)變信道的特性以及相鄰時(shí)刻多徑分量之間的聯(lián)系，僅對(duì)第一個(gè)時(shí)刻的多徑 分量使用傳統(tǒng)聚類算法進(jìn)行初始分簇，而對(duì)接下來(lái)的各個(gè)時(shí)刻的多徑分量不再利用傳統(tǒng)聚 類算法來(lái)分簇，而是利用時(shí)變信道的特性，直接基于前一時(shí)刻的分簇結(jié)果對(duì)下一時(shí)刻的多 徑簇進(jìn)行分簇與跟蹤，因此能夠顯著提升分簇與跟蹤的準(zhǔn)確性，且降低其復(fù)雜度。
【附圖說(shuō)明】
[0039]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0040] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例中所提供的針對(duì)時(shí)變信道多徑分量的分簇與跟蹤方法的流程 圖；
[0041] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例中步驟S2的具體流程圖；
[0042] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例中的仿真場(chǎng)景示意圖；
[0043]圖4是利用射線跟蹤法在仿真場(chǎng)景中針對(duì)81時(shí)刻得到的多徑分量示意圖；
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