专利名称：一种短波信道模型建模方法
技术领域：
本发明涉及短波信道建模和数理统计领域，尤其涉及一种短波信道模型建模方法。
背景技术：
短波信道是一种典型的时变参数信道，电离层在时域、空域和频域都是随机变化的，使得短波信道参数产生随机变化，从而无法用一个准确的信道模型来描述特定时域、频域和空域的信道特性。目前，国际上通用的办法是使用ITU-RF.1487根据高、中、低纬度的典型信道参数组成的信道模型。然而，由于短波信道参数的时变特性，使用ITU建议的信道模型与实际信道模型误差太大，而使用信道测量得出的实时信道参数具有很大的随机性，无法完整描述链路的信道特性。
发明内容
本发明提供一种短波信道模型建模方法，用以解决现有技术中受短波信道参数时变特性的影响，已有信道建模技术得到的模型误差较大，无法准确描述链路信道特性的问题。为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下:本发明提供了一种短波信道模型建模方法，包括:步骤1，在存储有短波信道参数样本的数据库中，提取出某链路的M个样本，并获取每个样本中的多径展宽参数和多普勒展宽参数；步骤2，将每个样本的多径展宽参数和多普勒展宽参数作为列向量，构造2行M列的信道参数矩阵，并对矩阵中的各向量进行归一化处理；步骤3，将信道参数矩阵的每列定义为一个数组点，并利用二维聚类组合算法计算各数组点中的聚类中心；步骤4，检测各聚类中心的邻域半径范围内覆盖的数组点的数量是否满足聚类要求，若满足，则将所述聚类中心进行去归一化处理，以去归一化处理后的聚类中心对应的多径展宽参数和多普勒展宽参数作为短波信道模型。可选地，本发明所述方法步骤I中，数据库中的短波信道参数样本为通过短波信道测量实验获取的参数样本。可选地，本发明所述方法步骤I中，在所述数据库中，按照预先设定的时间条件、信噪比条件和太阳黑子数条件，提取出某链路符合条件的M个样本。可选地，本发明所述方法步骤2中，对矩阵中的各向量进行归一化处理，具体包括:将各多普勒展宽参数进行相互比较，获取满足条件I时fx的最小值&，以及将各多径展宽参数进行相互比较，获取满足条件2时τ y的最小值& ；分别以所述/,和％为多普勒展宽参数和多径展宽参数的归一化基数，对矩阵中的相应参数向量进行归一化处理；其中，所述条件I为:多普勒展宽参数/σ,大于fx的参数数量满足预先设定的阈值；所述条件2为:多径展宽参数^大于τ y的参数数量满足设定的阈值。可选地，本发明所述方法步骤3中，利用二维聚类组合算法计算各数组点中的聚类中心,具体包括:步骤31，计算每个数组点的密度指标，获取各密度指标中最高密度指标对应的数组点，判定其为第一个聚类中心；步骤32，利用第k个聚类中心的密度指标，对每个数组点的密度指标进行修正，并获取修正后的密度指标中最高值对应的数组点；步骤33，根据设定的聚类判决门限，对获取的数组点进行聚类中心判断，当判断出该数组点为聚类中心时，得到第k+Ι个聚类中心，并令k=k+l，返回步骤32。其中，所述步骤33，具体包括:步骤331，判断数组点对应的大于: 1\是否成立，若是，判定该数组点为一个聚类中心；否则，执行步骤332;步骤332，判断数组点对应的.小于#\是否成立，若是，判定该数组点不是聚类中心，终止聚类过程；否则，执行步骤333 ；
c1.Dc步骤333，在/:>大于⑷小于时，判断f + I是否成立，若是，判定该数..C、》+; .CrCj3Cj
组点为一个聚类中心；否则，判定该数组点不是聚类中心，将该数组点对应的密度指标设为零，并选择余下数组点中具有最高密度指标对应的数组点为待确认点，返回步骤331 ；其中，1、丄分别为预先设定的判决门限上限和下限，A1为第一个聚类中心的密度指标；(1_为当前待确认数组点距离第一个聚类中心的距离，ra为设定的数组点的邻域半径。进一步地，所述步骤32中，利用公式
权利要求
1.一种短波信道模型建模方法，其特征在于，包括: 步骤I，在存储有短波信道参数样本的数据库中，提取出某链路的M个样本，并获取每个样本中的多径展宽参数和多普勒展宽参数； 步骤2，将每个样本的多径展宽参数和多普勒展宽参数作为列向量，构造2行M列的信道参数矩阵，并对矩阵中的各向量进行归一化处理； 步骤3，将信道参数矩阵的每列定义为一个数组点，并利用二维聚类组合算法计算各数组点中的聚类中心； 步骤4，检测各聚类中心的邻域半径范围内覆盖的数组点的数量是否满足聚类要求，若满足，则将所述聚类中心进行去归一化处理，以去归一化处理后的聚类中心对应的多径展宽参数和多普勒展宽参数作为短波信道模型。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤I中，数据库中的短波信道参数样本为通过短波信道测量实验获取的参数样本。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤I中，在所述数据库中，按照预先设定的时间条件、信噪比条件和太阳黑子数条件，提取出某链路符合条件的M个样本。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2中，对矩阵中的各向量进行归一化处理，具体包括: 将各多普勒展宽参数进行相互比较，获取满足条件I时fx的最小值.4，以及将各多径展宽参数进行相互比较，获取满足条件2时τ y的最小值& ； 分别以所述尤,和&为多普勒展宽参数和多径展宽参数的归一化基数，对矩阵中的相应参数向量进行归一化处理； 其中，所述条件I为:多普勒展宽参数大于fx的参数数量满足预先设定的阈值；所述条件2为:多径展宽参数&大于τ y的参数数量满足设定的阈值。
5.如权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述步骤3中，利用二维聚类组合算法计算各数组点中的聚类中心，具体包括: 步骤31，计算每个数组点的密度指标，获取各密度指标中最高密度指标对应的数组点，判定其为第一个聚类中心； 步骤32，利用第k个聚类中心的密度指标，对每个数组点的密度指标进行修正，并获取修正后的密度指标中最高值对应的数组点； 步骤33，根据设定的聚类判决门限，对获取的数组点进行聚类中心判断，当判断出该数组点为聚类中心时，得到第k+Ι个聚类中心，并令k=k+l，返回步骤32。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤33，具体包括: 步骤331，判断数组点对应的Dfi i大于是否成立，若是，判定该数组点为一个聚类中心；否则，执行步骤332; 步骤332，判断数组点对应的,小于,是否成立，若是，判定该数组点不是聚类中心，终止聚类过程；否则，执行步骤333 ； d - O 步骤333，在 大于小于:n时，判断！ + f M是否成立，若是，判定该数组点Ct, ,Ci^^ UC.V Sf^.%*****V-3feeVt为一个聚类中心；否则，判定该数组点不是聚类中心，将该数组点对应的密度指标设为零，并选择余下数组点中具有最高密度指标对应的数组点为待确认点，返回步骤331 ； 其中，5、i分别为预先设定的判决门限上限和下限，为第一个聚类中心的密度指标；dmin为甴前待确认数组点距离第一个聚类中心的距离，ra为设定的数组点的邻域半径。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤32中，利用公式
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4具体包括: 获取每个聚类中心的邻域半径范围内落入的数组点个数N。,，检测
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，落入所述聚类中心的邻域半径范围内的数组点为满足如下条件的数组点
10.如权利要求1或8或9所述的方法，其特征在于，所述步骤4进一步包括: 当检测到各聚类中心半径范围内覆盖的数组点数量不满足聚类要求时，结束建模流程，或者，调整二维聚类组合算法使用的变量参数，重新执行步骤3 ;其中，所述变量参数包括:设置的数组点的邻域半径ra、设置的密度指标函数显著减小的邻域rb、以及设置的聚类判决门限的上下限Z和丄。
全文摘要
本发明公开了一种短波信道模型建模方法，包括在存储有短波信道参数样本的数据库中，提取出某链路的M个样本，并获取各样本中的多径展宽参数和多普勒展宽参数；将各样本的多径展宽参数和多普勒展宽参数作为列向量，构造信道参数矩阵，并对矩阵中的各向量进行归一化处理；将信道参数矩阵的每列定义为一个数组点，利用二维聚类组合算法计算各数组点中的聚类中心；检测各聚类中心的邻域半径范围内覆盖的数组点的数量是否满足聚类要求，若满足，则将聚类中心进行去归一化处理，以去归一化处理后的聚类中心对应的多径展宽和多普勒展宽参数作为短波信道模型。本发明解决了已有信道建模技术得到的模型误差较大，无法准确描述链路信道特性的问题。
文档编号H04B17/00GK103117823SQ20131003266
公开日2013年5月22日 申请日期2013年1月28日 优先权日2013年1月28日
发明者金珠, 李颖, 张跃宝, 管英祥, 任源博, 蒋宏奎, 王程林 申请人:中国电子科技集团公司第二十二研究所