一种基于室内传播环境特征的无线电传播模型构建方法

本发明涉及无线电传播覆盖预测领域，特别涉及一种基于室内传播环境特征的无线电传播模型构建方法。

背景技术：

1、无线通信作为5g时代最基本的通信技术，其数据信息主要是以无线电波为载体的形式在无线信道中来进行传输的。因此，对信道建模以预测电波传播特性是构建无线通信的基础。但由于无线信道所在的环境复杂多变，导致电波会以不同的传输形式到达接收点，从而使接收信号与发射信号并不相同。只有精确预测无线信号的传播特性，才能为无线网络的设计、部署等提供合理的策略。目前，无线信道的建模方法主要可以分为三种。即基于信道测量的统计性建模方法；利用传播环境与电磁波传播理论来分析并预测的确定性建模方法；以及介于上述两种方案，融合其优点，降低复杂度的半确定性建模方法。一般主流的建模方法为半确定和确定性的建模方法，此类方法是通过了解详细的信道环境信息，如地理特征、建筑结构、收发设备位置和材料特性等，对数据进行拟合建模的方式。相比于统计性建模方法，此方法省去了大量的实测工作，仅通过传播环境，实现对大范围内下的传播特性进行预测。

2、然而在室内环境下，构建能适用于复杂场景的电波传播模型是比较困难的。传统上，室内电波模型的构建主要采用的是对数距离路径损耗(path loss)模型，它是通过构建发射源(tx)与接收源(rx)之间关于对数缩放距离的一维函数，来反映收发设备之间电波传播特性的一种电波传播模型。此类模型在无障碍物遮挡或空间建筑结构简单的空间环境中，其预测精准度尚好，但随着环境的复杂模型会变得难以精确预测。由于在环境复杂后，无线信道所处的环境复杂多变，导致了电波在复杂环境下不同区域中的传输方式不同。rx的接收信号情况往往会受制于室内建筑环境的影响。例如，在距离固定点tx相同距离的不同rx处的路径损耗被认为是相同的，但在实际情况中，会因为室内建筑结构不同，导致相同距离的不同rx处的路径损耗完全不同。故传统上的一维对数距离路径损耗模型并不能对室内空间环境下的无线电波传播特性进行很好的预测。因此，如何构建一个能适用于室内复杂环境下的无线电波传播模型成为一个值得研究的问题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种基于室内传播环境特征的无线电传播模型构建方法。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

3、本发明一种基于室内传播环境特征的无线电传播模型构建方法，具体包括以下步骤：

4、s1、对要进行电波传播模型构建的室内区域进行分区：设置一个发射点tx，以待构建电波传播模型的各个接收区域与发射点相隔几堵墙为条件进行分区，即相隔相同数量墙体的区域，则划分为同一区域；

5、s2、基于仿真获得待构建电波传播模型室内场景的路径损耗分布，并根据步骤s1中的区域分区情况对各分区中的路径损耗仿真值进行划分；

6、s3、对各个划分区域中的路径损耗，采用提出的包含方位角和传播距离d的改进的对数路径损耗模型进行拟合，获得各个区域中使预测值与仿真值误差最小的拟合参数，从而得到适合各个区域的电波传播模型。

7、作为本发明的一种优选技术方案，在步骤s3当中，包含方位角和传播距离d的改进的对数路径损耗模型为：公式1

8、

9、其中，d为场强接收点rx与发射点tx之间的距离；为以发射点为极坐标原点时，接收点对应的逆时针方向旋转角度；表示rx与tx之间距离为d时和角度为情况下的路径损耗；d0表示参考距离，一般取值为1米；表示参考距离d0时的参考路径损耗值；表示路径损耗指数；表示阴影衰落；xσ遵循均值为0，标准偏差为σ的高斯分布，通常情况下，考虑环境因素，σ的取值一般在3.0—14.1db之间；参数xσ的取值方式为：在各分区条件下，随机生成的一个满足均值为0标准差为3的高斯分布的数值，随机生成10000次后取平均得到；参数n的取值方式为：通过每次随机生成的xδ来确定此次的n值，这样10000次后取平均得到。

10、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

11、本发明提出了包含方位角和传播距离d为参数的对数路径损耗模型，根据墙体阻挡的不同将室内研究区域划分为几个区域，通过分析各区域与固定tx坐标之间的方位角角度变化情况，以及该区域内最小接收点与最大接收点的传播距离，对各区域进行单独拟合，获得不同区域下的拟合模型；能更加精准的预测室内各情况的无线电传播特性，在相同距离的不同rx处的预测值与实际值的均方根误差始终保持在较低的值，可以对复杂的室内环境实现更精准的分析。

技术特征：

1.一种基于室内传播环境特征的无线电传播模型构建方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于室内传播环境特征的无线电传播模型构建方法，其特征在于，在步骤s3当中，包含方位角和传播距离d的改进的对数路径损耗模型为：公式1

3.根据权利要求2所述的一种基于室内传播环境特征的无线电传播模型构建方法，其特征在于，参数xσ的取值方式为：在各分区条件下，随机生成的一个满足均值为0标准差为3的高斯分布的数值，随机生成10000次后取平均得到；参数n的取值方式为：通过每次随机生成的xδ来确定此次的n值，这样10000次后取平均得到。

技术总结
本发明公开了一种基于室内传播环境特征的无线电传播模型构建方法，首先以发射源位置TX为参考，以各个接收区域与TX之间相隔几堵墙为条件将整个室内区域进行分区；其次，基于仿真获得待构建无线电波传播模型室内场景的路径损耗分布，并根据分区情况对路径损耗仿真值进行划分；最后，对各个区域中的路径损耗分布数据，采用本发明提出的包含方位角φ和传播距离d的对数路径损耗模型进行拟合。通对要进行电波传播模型构建的室内区域，以与发射源相隔几堵墙为条件进行分区，采用提出的包含了方位角φ和传播距离d的对数路径损耗模型对各个区域仿真场强值进行拟合，能够大大降低预测值与真实值之间的误差，提高复杂室内环境下的预测精度。

技术研发人员：杨晶晶,黄铭,张晋笙,陈德章,冯云,陈志钢,张斌,吴季达
受保护的技术使用者：云南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13