一种基于射线追踪的复杂移动时变无线信道仿真方法技术

本发明专利技术公开一种基于射线追踪的复杂移动时变无线信道仿真方法，涉及无线通信技术领域。包括：获取虚拟物联网环境的目标数据；采用预设的射线追踪算法，根据目标数据，确定每一对收发端天线在每个采样时刻对应的直射射线、每条第一反射射线、第一绕射射线和混合射线的射线参数；采用预设的散射模型，根据目标数据和每一对收发端天线在每个采样时刻对应的每条第一反射射线的射线参数，确定每一对收发端天线在每个采样时刻对应的每条散射射线的射线参数；根据每一对收发端天线在每个采样时刻对应的每条多径分量的射线参数，确定信道仿真结果。本发明专利技术可以提高无线信道仿真测试的准确性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于射线追踪的复杂移动时变无线信道仿真方法


[0001]本专利技术涉及无线通信
，尤其涉及一种基于射线追踪的复杂移动时变无线信道仿真方法。

技术介绍

[0002]使用射线追踪技术对无线通信的信道进行仿真测试，可以更好地了解信道的传输特性，为准确预测无线通信的通信范围提供支持。
[0003]但是，物联网场景中包括大量的复杂运动场景，现有的信道仿真方法在应用到虚拟物联网场景中时，仿真测试的准确性较低，使得用户无法根据仿真测试的结果准确预测真实物联网场景中的无线通信的通信范围，从而变相地提高了真实物联网场景的无线通信布局设计成本。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种基于射线追踪的复杂移动时变无线信道仿真方法，解决了现有的无线信道仿真方法在应用到物联网场景中时，仿真测试的准确性较低，使得用户无法根据仿真测试的结果准确预测真实物联网场景中的无线通信的通信范围，从而变相地提高了真实物联网场景的无线通信布局设计成本的问题。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种基于射线追踪的复杂移动时变无线信道仿真方法，包括：
[0007]响应于用户配置虚拟物联网环境的操作，获取虚拟物联网环境的目标数据，虚拟物联网环境为由多个物体组成的环境，多个物体包括发射端和与发射端通信的接收端，多个物体中包括动态的物体，目标数据包括虚拟物联网环境的环境参数、天线参数、反射阶数、绕射阶数、采样时刻，天线参数包括发射端的天线数量、接收端的天线数量；
[0008]采用预设的射线追踪算法，根据环境参数、天线参数、反射阶数和绕射阶数，确定每一对收发端天线在每个采样时刻对应的直射射线的射线参数、每条第一反射射线的射线参数、每条第一绕射射线的射线参数和每条混合射线的射线参数；所述一对收发端天线包括一个所述发射端的天线和一个所述接收端的天线，混合射线为第二反射射线与第二绕射射线的混合射线，射线参数包括路径以及接收功率；
[0009]采用预设的散射模型，根据环境参数和每一对收发端天线在每个采样时刻对应的每条第一反射射线的射线参数，确定每一对收发端天线在每个采样时刻对应的每条散射射线的射线参数；
[0010]根据每一对收发端天线在每个采样时刻对应的每条多径分量的射线参数，确定信道仿真结果，多径分量包括直射射线、第一反射射线、第一绕射射线、混合射线以及散射射线，信道仿真结果包括多普勒频移，多普勒频移用于表示物体的运动对信道的传输特性的影响，信道为发射端和接收端之间的信号传输通道。
[0011]在一种可能的实现方式中，信道仿真结果还包括每个采样时刻对应的均方根时延扩展，均方根时延扩展用于表示多径效应对信道的传输特性的影响。
[0012]在一种可能的实现方式中，天线参数还包括发射端的增益和发射端的发射功率，散射模型为单散射瓣模型，采用预设的散射模型，根据环境参数和每一对收发端天线在每个采样时刻对应的每条反射射线的射线参数，确定每一对收发端天线在每个采样时刻对应的每条散射射线的射线参数，包括：根据每一对收发端天线在每个采样时刻对应的每条反射射线的路径，确定每一对收发端天线在每个采样时刻对应的每个散射面；根据每个采样时刻的每个散射面预设的散射瓣宽度因子、散射射线数量和第一夹角，确定每个采样时刻的每个散射面中对应的每条散射射线的路径，第一夹角为每个散射面中对应的每条散射射线与反射射线的最大夹角；根据每个采样时刻的每个散射面中包括的每条散射射线的路径，以及发射端的增益、发射端的发射功率和每个散射面对应的散射系数，确定每个采样时刻的每个散射面中对应的每条散射射线的接收功率。
[0013]在一种可能的实现方式中，根据每个采样时刻的每个散射面预设的散射瓣宽度因子、散射射线数量和第一夹角，确定每个采样时刻的每个散射面中对应的每条散射射线的路径，包括：根据每个采样时刻的每个散射面预设的散射瓣宽度因子、散射射线数量和第一夹角，确定每个采样时刻的每个散射面中包括的每个散射点；根据每个采样时刻的每个散射面中包括的每个散射点，以及采样时刻的发射端和接收端，确定每个采样时刻的每个散射面对应的每条散射射线的路径。
[0014]在一种可能的实现方式中，根据每个采样时刻的每个散射面预设的散射瓣宽度因子、散射射线数量和第一夹角，确定每个采样时刻的每个散射面中包括的每个散射点，包括：根据每个采样时刻的每个散射面预设的散射瓣宽度因子、散射射线数量和第一夹角，确定每个采样时刻的每个散射面中包括的每条散射射线对应的第二夹角，第二夹角为散射射线与反射射线的夹角，第二夹角小于第一夹角；根据每个采样时刻的每个散射面中包括的每条散射射线对应的第二夹角，确定每个采样时刻的每个散射面中包括的每个散射点。
[0015]在一种可能的实现方式中，发射端与接收端中的至少一个为动态的物体，天线参数还包括发射端发射出的仿真无线电波的频率，环境参数包括发射端的运动路径和运动速度或接收端的运动路径和运动速度，根据每一对收发端天线在每个采样时刻对应的每条多径分量的射线参数，确定信道仿真结果，包括：根据发射端的运动路径和运动速度或接收端的运动路径和运动速度，确定每个采样时刻发射端与接收端的相对速度；根据每一对收发端天线在每个采样时刻对应的每条多径分量的射线参数，确定归一化信道容量；根据每一对收发端天线在每个采样时刻对应的每条多径分量的路径、频率以及相对速度，确定每个采样时刻对应的多普勒频移。
[0016]在一种可能的实现方式中，根据每一对收发端天线在每个采样时刻对应的每条多径分量的射线参数，确定信道仿真结果，包括：根据每一对收发端天线在每个采样时刻对应的每条多径分量的接收功率，确定每个采样时刻对应的总接收功率；根据每一对收发端天线在每个采样时刻对应的每条多径分量的路径，确定每个采样时刻对应的每条多径分量的时延；根据每个采样时刻对应的总接收功率，以及每个采样时刻对应的每条多径分量的时延和接收功率，确定每个采样时刻对应的均方根时延扩展。
[0017]在一种可能的实现方式中，响应于用户配置虚拟物联网环境的操作，获取虚拟物
联网环境的目标数据，包括：响应于用户的环境布局操作，确定信道所处的环境的环境参数，环境参数包括环境中包括的每个静态物体的形状、位置、材料类型，以及每个动态物体的形状、初始位置、材料类型、运动路径和运动速度；响应于用户的天线配置操作，确定天线参数，天线参数包括发射端发出的仿真无线电波的频率、发射端的增益、发射端的发射功率、发射端的运动路径和运动速度、接收端的运动路径和运动速度、发射端包括的发射端天线的天线类型和天线数量、接收端包括的接收端天线的天线类型和天线数量；响应于用户的射线追踪配置操作，确定反射阶数和绕射阶数；响应于用户的采样配置操作，确定每个采样时刻。
[0018]第二方面，本专利技术提供一种基于射线追踪的复杂移动时变无线信道仿真装置，其特征在于，包括：
[0019]获取模块，用于响应于用户配置虚拟物联网环境的操作，获取虚拟物联网环境的目标数据，虚拟物联网环境为由本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于射线追踪的复杂移动时变无线信道仿真方法，其特征在于，包括：响应于用户配置虚拟物联网环境的操作，获取所述虚拟物联网环境的目标数据，所述虚拟物联网环境为由多个物体组成的环境，所述多个物体包括发射端和与所述发射端通信的接收端，所述多个物体中包括动态的物体，所述目标数据包括所述虚拟物联网环境的环境参数、天线参数、反射阶数、绕射阶数、采样时刻，所述天线参数包括所述发射端的天线数量、所述接收端的天线数量；采用预设的射线追踪算法，根据所述环境参数、所述天线参数、所述反射阶数和所述绕射阶数，确定每一对收发端天线在每个采样时刻对应的直射射线的射线参数、每条第一反射射线的射线参数、每条第一绕射射线的射线参数和每条混合射线的射线参数；所述一对收发端天线包括一个所述发射端的天线和一个所述接收端的天线，所述混合射线为第二反射射线与第二绕射射线的混合射线，所述射线参数包括路径以及接收功率；采用预设的散射模型，根据所述环境参数和每一对收发端天线在每个采样时刻对应的每条第一反射射线的射线参数，确定每一对收发端天线在每个采样时刻对应的每条散射射线的射线参数；根据每一对收发端天线在每个采样时刻对应的每条多径分量的射线参数，确定信道仿真结果，所述多径分量包括直射射线、第一反射射线、第一绕射射线、混合射线以及散射射线，所述信道仿真结果包括多普勒频移，所述多普勒频移用于表示物体的运动对信道的传输特性的影响，所述信道为所述发射端和所述接收端之间的信号传输通道。2.根据权利要求1所述的基于射线追踪的复杂移动时变无线信道仿真方法，其特征在于，所述信道仿真结果还包括每个采样时刻对应的均方根时延扩展，所述均方根时延扩展用于表示多径效应对所述信道的传输特性的影响。3.根据权利要求1或2所述的基于射线追踪的复杂移动时变无线信道仿真方法，其特征在于，所述天线参数还包括所述发射端的增益和所述发射端的发射功率，所述散射模型为单散射瓣模型，所述采用预设的散射模型，根据所述环境参数和每一对收发端天线在每个采样时刻对应的每条反射射线的射线参数，确定每一对收发端天线在每个采样时刻对应的每条散射射线的射线参数，包括：根据每一对收发端天线在每个采样时刻对应的每条反射射线的路径，确定每一对收发端天线在每个采样时刻对应的每个散射面；根据每个采样时刻的每个散射面预设的散射瓣宽度因子、散射射线数量和第一夹角，确定每个采样时刻的每个散射面中对应的每条散射射线的路径，所述第一夹角为每个散射面中对应的每条散射射线与反射射线的最大夹角；根据每个采样时刻的每个散射面中包括的每条散射射线的路径，以及所述发射端的增益、所述发射端的发射功率和每个散射面对应的散射系数，确定每个采样时刻的每个散射面中对应的每条散射射线的接收功率。4.根据权利要求3所述的基于射线追踪的复杂移动时变无线信道仿真方法，其特征在于，所述根据每个采样时刻的每个散射面预设的散射瓣宽度因子、散射射线数量和第一夹角，确定每个采样时刻的每个散射面中对应的每条散射射线的路径，包括：根据每个采样时刻的每个散射面预设的散射瓣宽度因子、散射射线数量和第一夹角，确定每个采样时刻的每个散射面中包括的每个散射点；
根据每个采样时刻的每个散射面中包括的每个散射点，以及所述采样时刻的所述发射端和所述接收端，确定每个采样时刻的每个散射面对应的每条散射射线的路径。5.根据权利要求4所述的基于射线追踪的复杂移动时变无线信道仿真方法，其特征在于，所述根据每个采样时刻的每个散射面预设的散射瓣宽度因子、散射射线数量和第一夹角，确定每个散射面中包括的每个散射点，包括：根据每个采样时刻的每个散射面预设的散射瓣宽度因子、散射射线数量和第一夹角，确定每个采样时刻的每个散射面中包括的每条散射射线对应的第二夹角，所述第二夹角为散射射线与反射射线的夹角，所述第二夹角小于所述第一夹角；根据每个采样时刻的每个散射面中包括的每条散射射线对应的第二夹角，确定每个采样时刻的每个散射面中包括的每个散射点。6.根据权利要求1或2所述的基于射线追踪的复杂移动时变无线信道仿真方法，其特征在于，所述发射端与所述接收端中的至少一个为动态的物体，所述天线参数还包括所述发射端发射出的仿真无线电波的频率，所述环境参数包括所述发射端的初始位置、运...

【专利技术属性】
技术研发人员：王承祥，黄杰，王樱华，廖天一，翟天奕，张浩天，李睿佳，黄佳玲，李玉箫，曹宝华，王小聪，
申请(专利权)人：南京捷希科技有限公司，
类型：发明
国别省市：