專利名稱：一種陰影衰落仿真方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動通信技術(shù)，特別是涉及一種陰影衰落仿真的方法和裝置。
背景技術(shù)：
陰影衰落，又稱對數(shù)正態(tài)衰落，是無線信道的一個組成部分。陰影衰落形成的主要 原因是由于通信收發(fā)信機(jī)的發(fā)射端和接收端存在建筑物、樹木或者山峰等阻礙物，造成信 號在鏈路中不能以視距的方式收發(fā)。因此，即使發(fā)射和接收端距離相同，彼此之間的路損一 致，如果接收端處在不同環(huán)境的地點，就會造成接收的信號功率的不同。由于阻礙物位置是 隨機(jī)分布的，因此陰影衰落大小也是隨機(jī)分布的。一般來說，陰影衰落具有空間相關(guān)性。即某個位置的陰影衰落與它鄰近位置 的陰影衰落會有一定的相關(guān)性?？臻g相關(guān)性稱為陰影衰落的自相關(guān)性。陰影衰落Z隨
Ιη2|Δτ||Δτ|
距離的相關(guān)函數(shù)民(八1·)是負(fù)指數(shù)函數(shù)Rz(Al0 = e_l=2_^，其中，ΔΓ表示距離在
一維上的變化，Rz(Ar)是陰影衰落隨距離變化的自相關(guān)系函數(shù)，(1。。 是陰影衰落的相 關(guān)距離。如果用直角坐標(biāo)系描述，陰影衰落隨距離變化的自相關(guān)系函數(shù)可以表示為
VAx^Ay2
Rz (Ar) = Rz(Ax5Ay) = 20并且，陰影衰落還存在角度相關(guān)性。主要因為移動臺到達(dá)不同的基站之間存在有 一定角度。如果以這個角度為自變量，同一個移動臺與N個不同的基站之間，就產(chǎn)生了 N個 具有一定相關(guān)性的陰影衰落。角度相關(guān)性也被稱為陰影的互相關(guān)性。圖1為陰影衰落的角 度相關(guān)性示意圖。如圖1所示，對于同一個移動臺來說，圖1(a)所示的兩個基站相對角度 較大，信道條件有較大的差別，因此陰影衰落的互相關(guān)較??；圖1(b)所示的兩個基站相對 角度較小，信號經(jīng)歷相類似的信道條件，因此陰影衰落的互相關(guān)較大。通常用下式來描述陰 影衰落之間的互相關(guān)性
Λ、 0.8-^- \θ\< 60° ρφ) = \ 150 1 ‘
0.4 丨沒丨>60ο其中，P是互相關(guān)系數(shù)，θ是兩條無線鏈路之間的夾角。由于陰影衰落在實際移動通信系統(tǒng)中普遍存在，并且屬于大尺度衰落，因此在對 移動通信系統(tǒng)仿真過程中，必須對陰影衰落進(jìn)行仿真。目前，對于陰影衰落的仿真一般存在 兩種方法一種是通過一張網(wǎng)格圖進(jìn)行仿真，采用這種方法由于只有一張網(wǎng)格圖，因此只能 對陰影衰落的空間相關(guān)性和角度相關(guān)性的其中一項進(jìn)行仿真，不能同時滿足空間相關(guān)性和 角度相關(guān)性，因此仿真結(jié)果不準(zhǔn)確；另一種更為常用的方法是采用近似的方法仿真陰影衰 落，采用這種方法的仿真結(jié)果對于空間相關(guān)性和角度相關(guān)性都難以滿足?？傊?，按照現(xiàn)有的 仿真方法無法同時滿足陰影衰落的空間相關(guān)性和角度相關(guān)性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種陰影衰落仿真方法，采用該方法能夠同時滿足陰影衰落的空間 相關(guān)性和角度相關(guān)性。本發(fā)明還提供了一種陰影衰落仿真裝置，采用該裝置能夠同時滿足陰影衰落的空間相關(guān)性和角度相關(guān)性。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明公開了一種陰影衰落仿真方法，包括生成b+Ι個能夠覆蓋仿真區(qū)域的相同的正方形的網(wǎng)格圖Gi (i =0,1,2,…，b)，其 中，b為仿真區(qū)域中的基站個數(shù)，網(wǎng)格圖Gtl為公共網(wǎng)格圖，網(wǎng)格圖G1至Gb分別對應(yīng)基站1至 基站b，網(wǎng)格圖中的所有格子均為大小相等的正方形；生成b+Ι個與網(wǎng)格圖GJi = 0，1，2，…，b)對應(yīng)的獨立高斯隨機(jī)數(shù)矩陣Mi (i = 0， 1,2,…，b)，其中，矩陣中的元素為相互獨立的高斯隨機(jī)數(shù)，矩陣MiG= 0，1，2，…，b)分 別對應(yīng)網(wǎng)格圖GiG = 0，1，2，…，b)，網(wǎng)格圖GiG = 0，1，2，…，b)中每個節(jié)點處的值為矩
= 0,1,2,…，b)中對應(yīng)位置的元素；根據(jù)陰影衰落隨距離變化的自相關(guān)函數(shù)創(chuàng)建濾波器；將矩陣MiG = 0,1,2,…，b)輸入濾波器，得到b+Ι個空間相關(guān)高斯隨機(jī)數(shù)矩陣 S^i = 0,1,2,…，b)，將矩陣Si(i = 0，1，2，…，b)分別對應(yīng)到網(wǎng)格圖Gi(i = 0，1，2，…， ，網(wǎng)格圖&(1=0，1，2，…，b)中每個節(jié)點處的值為矩陣SiG = 0，1，2，…，b)中對應(yīng) 位置的元素；在仿真基站對應(yīng)的網(wǎng)格圖中，確定仿真位置所屬的格子，采用該格子的四個頂點 處的值進(jìn)行二維線性插值，得到仿真網(wǎng)格圖陰影衰落Si ；在公共網(wǎng)格圖Gtl中，確定仿真位置所屬的格子，采用該格子的四個頂點處的值進(jìn) 行二維線性插值，得到公共網(wǎng)格圖陰影衰落Stl ；根據(jù)SzStjA + Si·^/!^計算仿真位置處的陰影衰落，其中，s為仿真位置處的
陰影衰落仿真結(jié)果，P為仿真要求的陰影衰落角度相關(guān)性。
2πα 所述所有格子邊長為D，D< ^2，其中，0 < α < 1, d。。 為仿真要求的陰影 衰落的相關(guān)距離；所述正方形的網(wǎng)格圖GiG = 0，1，2，…，b)均由NXN個相同的正方形的格子組 成；所述矩陣虬(1 = 0，1，2，…，b)均為NXN維矩陣；其中，N為正整數(shù)且N等于網(wǎng)格圖邊長除以格子邊長。所述濾波器為線性時不變?yōu)V波器；所述濾波器的頻率響應(yīng)為H = VFFT(RzCAx5AyX)，其中，H為濾波器的頻率響
應(yīng)，F(xiàn)FT表示傅立葉變換運算，Rz ( Δ X，Δγ)為陰影衰落隨距離變化的相關(guān)函數(shù)，(Δχ, Ay) 為以仿真區(qū)域的中心點為原點建立的直角坐標(biāo)系中位置變量的坐標(biāo)。所述將矩陣MiG = 0,1,2,…，b)輸入濾波器，得到b+Ι個空間相關(guān)高斯隨機(jī)數(shù) 矩陣SiG = 0,1,2,…，b)，包括
對矩陣Mi (i = 0,1,2,…，b)進(jìn)行二維傅立葉變換，得到FFT (Mi)；將FFT (Mi)與 濾波器的頻率響應(yīng)相乘；對FFT(Mi)與濾波器頻率響應(yīng)的乘積做二維傅立葉逆變換，得到空 間相關(guān)高斯隨機(jī)數(shù)矩陣Si,Si = IFFT(FFT(Mi)^FFTXRz(Ax5Ay)))，i=0, 1，2，…，b。所述確定仿真位置所屬的格子包括計算仿真位置與每個格子的中心點的距離， 確定距離最短的格子為仿真位置所屬的格子。所述采用該格子的四個頂點處的值進(jìn)行二維線性插值，得到仿真網(wǎng)格圖陰影衰落 Si,包括其中，D為所述格子的邊長，Stl,” S1^S2,” s3,i分別為在仿真基站對應(yīng)的網(wǎng)格圖中 仿真位置所屬的格子的四個頂點處的值，Xp。s與yp。s分別為在仿真基站對應(yīng)的網(wǎng)格圖中仿真 位置與所屬格子的距離原點最近的頂點在X、Y軸方向的距離；所述采用該格子的四個頂點處的值進(jìn)行二維線性插值，得到公共網(wǎng)格圖陰影衰落 S0,包括
S。=再]「S。，。j￥ + 4用I +爾、縣+ S2，。[網(wǎng)
νJlVJj LνJ_其中，D為所述格子的邊長，S0,S1,S2,S3,ο分別為在公共網(wǎng)格圖Gtl中仿真位置 所屬格子的四個頂點處的值，Xpos與ypos分別為在公共網(wǎng)格圖Gtl中仿真位置與所屬格子的 距離原點最近的頂點在X、Y軸方向的距離。本發(fā)明還公開了一種陰影衰落仿真裝置，包括網(wǎng)格圖單元、矩陣單元、濾波器單 元和計算處理單元；所述網(wǎng)格圖單元，用于生成b+Ι個能夠覆蓋仿真區(qū)域的相同的正方形的網(wǎng)格圖 G^i =0,1,2,…，b)并發(fā)送給矩陣單元和計算處理單元，其中，b為仿真區(qū)域中的基站個 數(shù)，網(wǎng)格圖Gtl為公共網(wǎng)格圖，網(wǎng)格圖G1至Gb分別對應(yīng)基站1至基站b，網(wǎng)格圖中的所有格子 均為大小相等的正方形；所述矩陣單元，用于接收網(wǎng)格圖單元生成的網(wǎng)格圖Gi (i = 0,l,2,…，b)，生成b+1 個與網(wǎng)格圖GiG = 0，1，2，…，b)對應(yīng)的獨立高斯隨機(jī)數(shù)矩陣MiG = 0，1，2，…，b)并發(fā) 送給濾波器單元，其中，矩陣中的元素為相互獨立的高斯隨機(jī)數(shù)，矩陣禮(1 =0，1，2，…，b) 分別對應(yīng)網(wǎng)格圖&(1 = 0，1，2，…，b)，網(wǎng)格圖GiG = 0，1，2，…，b)中每個節(jié)點處的值為 矩陣MiG = 0，1，2，…，b)中對應(yīng)位置的元素；所述濾波器單元，用于接收矩陣單元生成的矩陣MiG= 0，1，2，…，b)，根據(jù)陰影衰 落隨距離變化的自相關(guān)函數(shù)創(chuàng)建濾波器，對矩陣MiG = 0,1,2,…，b)進(jìn)行濾波，得到b+1 個空間相關(guān)高斯隨機(jī)數(shù)矩陣Si (i =0，1，2，…，b)并發(fā)送給計算處理單元；
所述計算處理單元，用于分別接收來自網(wǎng)格圖單元的網(wǎng)格圖GiG =0，1，2，…，b) 和來自濾波器單元的矩陣Si (i = 0,1,2,…，b)，將矩陣SiG = 0,1,2,…，b)分別對應(yīng)到 網(wǎng)格圖GiG = 0，1，2，…，b)，網(wǎng)格圖GiG = 0，1，2，…，b)中每個節(jié)點處的值為矩陣Si (i =0,1,2,…，b)中對應(yīng)位置的元素，在仿真基站對應(yīng)的網(wǎng)格圖和公共網(wǎng)格圖Gtl中，分別確 定仿真位置所屬的格子，采用該格子的四個頂點處的值進(jìn)行二維線性插值，分別得到仿真 網(wǎng)格圖陰影衰落Si和公共網(wǎng)格圖陰影衰落Stl，根據(jù)S = Stj^+ Si計算仿真位置處
的陰影衰落，其中，s為仿真位置處的陰影衰落仿真結(jié)果，P為仿真要求的陰影衰落角度相 關(guān)性。所述網(wǎng)格圖單元生成的網(wǎng)格圖的所有格子的邊長為d，D< , corr，其中，ο< α
< 1，dcorr為仿真要求的陰影衰落的相關(guān)距離。所述濾波器單元生成的濾波器的頻率響應(yīng)為H,H = ^FFT(RzCAx5Ay))，其中，
FFT表示傅立葉變換運算，Rz ( Δ χ，Δγ)為陰影衰落隨距離變化的相關(guān)函數(shù) ，(Δχ，Δγ)為 以仿真區(qū)域的中心點為原點建立的直角坐標(biāo)系中位置變量的坐標(biāo)；則所述濾波器單元對矩陣MiG = 0,1,2,…，b)進(jìn)行濾波得到的Si為 Si = IFFT(FFTCMi).^/FFT(RZ(ΔΧ,Ay)))，i =。，1,2,…，b。所述計算處理單元在仿真基站對應(yīng)的網(wǎng)格圖中根據(jù)以下計算公式得到仿真網(wǎng)格 圖陰影衰落Si,<formula>formula see original document page 8</formula>其中，D為所述格子的邊長，S。、S1^S2,pSw分別為在仿真基站對應(yīng)的網(wǎng)格圖中 仿真位置所屬的格子的四個頂點處的值，Xp。s與yp。s分別為在仿真基站對應(yīng)的網(wǎng)格圖中仿真 位置與所屬格子的距離原點最近的頂點在X、Y軸方向的距離；所述計算處理單元在公共網(wǎng)格圖中根據(jù)以下計算公式<formula>formula see original document page 8</formula>得到公共網(wǎng)格圖陰影衰落s。，其中D為所述格子的邊長，s。,。、S1,S2,S3,ο分別為 在公共網(wǎng)格圖Gtl中仿真位置所屬格子的四個頂點處的值，Xpos與yp。s分別為在公共網(wǎng)格圖 Gtl中仿真位置與所屬格子的距離原點最近的頂點在X、Y軸方向的距離。由以上發(fā)明內(nèi)容可見，本發(fā)明在對陰影衰落進(jìn)行仿真時，由于將獨立高斯隨機(jī)數(shù) 矩陣通過根據(jù)仿真需要的陰影衰落空間相關(guān)函數(shù)生成的濾波器，然后采用仿真需要的陰影 衰落的角度相關(guān)性對在仿真基站對應(yīng)的網(wǎng)格圖中和在公共網(wǎng)格圖中得到的陰影衰落Si和 Stl進(jìn)行疊加，得到最終的陰影衰落仿真結(jié)果。因此，采用本發(fā)明實施例的方法仿真得到的陰 影衰落能夠同時滿足空間相關(guān)性和角度相關(guān)性的要求。


圖1為陰影衰落的角度相關(guān)性示意圖；圖2為本發(fā)明實施例陰影衰落仿真方法的流程圖；圖3為本發(fā)明實施例陰影衰落仿真的網(wǎng)格圖示意圖；圖4為本發(fā)明實施例陰影衰落仿真裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。本發(fā)明的基本思想是如果仿真區(qū)域中基站個數(shù)為b，生成b+Ι個網(wǎng)格圖，將所有 網(wǎng)格圖對應(yīng)的矩陣通過根據(jù)陰影衰落自相關(guān)函數(shù)生成的濾波器中，使仿真的陰影衰落滿足 空間相關(guān)性，將b+Ι個網(wǎng)格圖中的一個作為公共網(wǎng)格圖，以仿真位置在仿真基站對應(yīng)的網(wǎng) 格圖中的陰影衰落與仿真位置在公共網(wǎng)格圖中的陰影衰落進(jìn)行疊加，使仿真陰影衰落滿足 角度相關(guān)性。以下通過一個具體實施例對本發(fā)明的陰影衰落仿真方法進(jìn)行說明。圖2為本發(fā)明 實施例陰影衰落仿真方法的流程圖。如圖2所示，該方法包括以下步驟。步驟21，生成b+Ι個能夠覆蓋仿真區(qū)域相同的正方形的網(wǎng)格圖Gi (i = 0，1，2，…， b)，其中，b為仿真區(qū)域中的基站個數(shù)，網(wǎng)格圖Gtl為公共網(wǎng)格圖，網(wǎng)格圖G1至Gb分別對應(yīng)基 站1至基站b，網(wǎng)格圖中的所有格子均為大小相等的正方形。圖3為本發(fā)明實施例陰影衰落仿真的網(wǎng)格圖示意圖。參見圖3，圖3中每一個正六 邊形表示一個小區(qū)，全部正六邊形組成仿真區(qū)域，步驟21中生成的網(wǎng)格圖如圖3中正方形 網(wǎng)格所示。參見圖2和圖3，在步驟21中，首先根據(jù)仿真區(qū)域確定正方形網(wǎng)格圖的邊長，要求 該網(wǎng)格圖能夠覆蓋住仿真區(qū)域，所有正方形的網(wǎng)格圖Gi (i =0,1,2,…，b)均由NXN個相
η 2πα ^
同的正方形的格子組成，以D表示每個格子的邊長，要求D<~r^，其中，0 < α <1，
Λ Ι-α2
一種較佳的實施方式為α =0.01，(1。。 為仿真要求的陰影衰落的相關(guān)距離，然后，用網(wǎng)格 圖邊長除以格子邊長D，得到N的取值，要求N為正整數(shù)。步驟22，生成b+Ι個與網(wǎng)格圖GiG = 0，1，2，…，b)對應(yīng)的獨立高斯隨機(jī)數(shù)矩 陣M“i = 0,1,2,…，b)，其中，矩陣中的元素為相互獨立的高斯隨機(jī)數(shù)，矩陣MiG = 0,1, 2，…，b)分別對應(yīng)網(wǎng)格圖6“1 = 0，1，2，…，b)，網(wǎng)格圖GiG = 0，1，2，…，b)中每個節(jié) 點處的值分別為矩陣MiG = 0，1，2，…，b)中對應(yīng)位置的元素。因為步驟21中生成的網(wǎng)格圖&(丨=0，1，2，…，b)均由NXN個相同的正方形的 格子組成，所以，在步驟22中，矩陣虬(1 =0，1，2，…，b)均為NXN維矩陣。在本發(fā)明實 施例中，高斯隨機(jī)數(shù)指的是服從均值為0，方差為1的隨機(jī)數(shù)。步驟23，根據(jù)陰影衰落隨距離變化的自相關(guān)函數(shù)創(chuàng)建濾波器。在此步驟中，一種較佳的實施方式是該濾波器采用線性時不變?yōu)V波器。該濾波器的頻率響應(yīng)的計算方法為，以H表示濾波器的頻率響應(yīng)，則<formula>formula see original document page 10</formula>其
中，F(xiàn)FT表示傅立葉變換運算，RZ(AX，Ay)為陰影衰落隨距離變化的自相關(guān)函數(shù)，參見圖3， (Δχ, Δγ)為以仿真區(qū)域的中心點為原點建立的直角坐標(biāo)系中位置變量的坐標(biāo)。步驟24，將矩陣Mi (i = 0,1,2,…，b)輸入濾波器，得到b+Ι個空間相關(guān)高斯隨機(jī) 數(shù)矩陣Si(i = 0,1,2,…，b)，將矩陣SiG = 0,1,2,…，b)分別對應(yīng)到網(wǎng)格圖Gi中(i = 0,1,2,…，b)，網(wǎng)格圖Gi (i = 0,1,2,…，b)中每個節(jié)點處的值為矩陣S i(i = 0,1,2,…， b)中對應(yīng)位置的元素。在此步驟中，將矩陣MiG =0,1,2,…，b)輸入濾波器，得到b+Ι個空間相關(guān)高斯 隨機(jī)數(shù)矩陣SiG = 0，1，2，…，b)的具體過程如下首先，對矩陣MiG = 0，1，2，…，b)進(jìn) 行二維傅立葉變換，得到FFT(Mi)；然后，將FFT(Mi)與濾波器的頻率響應(yīng)H相乘；最后，對 FFT(Mi)與濾波器頻率響應(yīng)H的乘積做二維傅立葉逆變換，傅立葉逆變換之后的結(jié)果即為空 間相關(guān)高斯隨機(jī)數(shù)矩陣SiG = 0，1，2，···，《。采用該濾波器得到的矩陣的均值和方差與 輸入矩陣的均值和方差均相同。用計算公式表示如下<formula>formula see original document page 10</formula>因為在步驟23中的濾波器是根據(jù)陰影衰落的自相關(guān)函數(shù)生成的，在步驟24中，采 用步驟23中生成的該濾波器對獨立的高斯隨機(jī)數(shù)矩陣Mi (i = 0,1,2,…，b)進(jìn)行濾波，因 此，濾波得到的矩陣SiG = 0，1，2，…，b)中的元素滿足陰影衰落的自相關(guān)性，即空間相關(guān) 性。步驟25，在仿真基站對應(yīng)的網(wǎng)格圖中，確定仿真位置所屬的格子，采用該格子的四 個頂點處的值進(jìn)行二維線性插值，得到仿真網(wǎng)格圖陰影衰落Si。參見圖3，如果仿真系統(tǒng)中某一位置處有移動臺，為該移動臺服務(wù)的基站為基站 i，仿真該位置處的陰影衰落時，在圖3中以仿真位置為點表示，仿真基站對應(yīng)的網(wǎng)格圖 為網(wǎng)格圖&。在此步驟中，確定仿真位置所屬的格子的具體方法是計算仿真位置與每個格 子的中心點的距離，確定距離最短的格子為仿真位置所屬的格子。采用該格子的四個頂點 處的值進(jìn)行二維線性插值，得到仿真網(wǎng)格圖陰影衰落Si的具體方法是
<formula>formula see original document page 10</formula>其中，參見圖3，D為所述格子的邊長，s。,i、S1,i、S2^S3,i分別為仿真位置所屬的格 子的四個頂點處的值，Xpos與yp。s分別為在仿真基站對應(yīng)的網(wǎng)格圖Gi中仿真位置gk, i與所 屬格子的距離原點最近的頂點在X、Y軸方向的距離。步驟26，在公共網(wǎng)格圖Gtl中，確定仿真位置所屬的格子，采用該格子的四個頂點處 的值進(jìn)行二維線性插值，得到公共網(wǎng)格圖陰影衰落 在此步驟中，確定仿真位置所屬的格子的具體方法，以及采用該格子的四個頂點 處的值進(jìn)行二維線性插值得到公共網(wǎng)格圖陰影衰落Stl的具體方法，均與步驟25中相同，只 需要將該方法應(yīng)用于公共網(wǎng)格圖Gtl中進(jìn)行計算即可。其中，在公共網(wǎng)格圖Gtl中陰影衰落Stl 的具體計算公式為
s。=〔f￥〕[s。，^、〔f￥〕]+Ms^+s2，QF￥)其中，D為所述格子的邊長，s。,。、s ι。、S2,S3,ο分別為仿真位置在的四個頂點處的 值，Xpos與yP。s分別為在公共網(wǎng)格圖Gtl中仿真位置與所屬格子的距離原點最近的頂點在X、 Y軸方向的距離。在仿真過程中，步驟25與步驟26的順序可以互換，也可以同時進(jìn)行。步驟27，根據(jù)S = S()‘ + Si>/r7計算仿真位置處的陰影衰落，其中，s為仿真位
置處的陰影衰落仿真結(jié)果，P為仿真要求的陰影衰落角度相關(guān)性。
在步驟27中，因為根據(jù)角度相關(guān)性對仿真位置在仿真基站對應(yīng)的網(wǎng)格圖中的陰 影衰落，與仿真位置在公共網(wǎng)格圖Gtl中的陰影衰落進(jìn)行了疊加，因此仿真結(jié)果s能夠滿足 陰影衰落的角度相關(guān)性。以上是本發(fā)明的陰影衰落仿真方法的一個具體實施例，下面對采用該仿真方法的 陰影衰落仿真裝置進(jìn)行說明。圖4為本發(fā)明實施例陰影衰落仿真裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。參見圖4，該陰影衰落仿真 裝置包括網(wǎng)格圖單元41、矩陣單元42、濾波器單元43和計算處理單元44。網(wǎng)格圖單元41生成b+Ι個能夠覆蓋仿真區(qū)域的相同的正方形的網(wǎng)格圖Gi (i = 0， 1,2,…，b)并發(fā)送給矩陣單元42和計算處理單元43。其中，b為仿真區(qū)域中的基站個數(shù)， 網(wǎng)格圖Gtl為公共網(wǎng)格圖，網(wǎng)格圖G1至Gb分別對應(yīng)基站1至基站b，網(wǎng)格圖中的所有格子均 為大小相等的正方形。網(wǎng)格圖單元41在生成的網(wǎng)格圖時，網(wǎng)格圖均由NXN個相同的正方形的格子組成，
η 2 ^radrnrr
所有格子的邊長為D，D<~7==^，其中，0< α <1，一個較佳的實施方式是α =0.01，
dcorr為仿真要求的陰影衰落的相關(guān)距離。矩陣單元42接收網(wǎng)格圖單元41生成的網(wǎng)格圖Gi (i = 0,1,2,…，b)，生成b+Ι個 與網(wǎng)格圖&(1 = 0，1，2，…，b)對應(yīng)的獨立高斯隨機(jī)數(shù)矩陣MiG = 0，1，2，…，b)并發(fā)送 給濾波器單元43。其中，矩陣中的元素為相互獨立的高斯隨機(jī)數(shù)，矩陣MiG = 0，1，2，…， b)分別對應(yīng)網(wǎng)格圖6“1 =0，1，2，···，b)，網(wǎng)格圖GiG = 0，1，2，…，b)中每個節(jié)點處的 值為矩陣虬(1 = 0，1，2，…，b)中對應(yīng)位置的元素。濾波器單元43接收矩陣單元42生成的矩陣Mi (i =0，1，2，…，b)，根據(jù)陰影衰落 隨距離變化的自相關(guān)函數(shù)創(chuàng)建濾波器，對矩陣MiG =0，1，2，…，b)進(jìn)行濾波，得到b+Ι個 空間相關(guān)高斯隨機(jī)數(shù)矩陣SiG = 0，1，2，…，b)并發(fā)送給計算處理單元44。濾波器單元43生成的濾波器的頻率響應(yīng)用H表示，則H = 7FFT(Rz(Ax,Ay))，
其中，F(xiàn)FT表示傅立葉變換運算，RZ(AX，Δγ)為陰影衰落隨距離變化的相關(guān)函數(shù)，(Δχ， Ay)為以仿真區(qū)域的中心點為原點建立的直角坐標(biāo)系中位置變量的坐標(biāo)。濾波器單元43 對矩陣Mi (i = 0,1,2,…，b)進(jìn)行濾波得到WSi的計算方法為
<formula>formula see original document page 12</formula>計算處理單元44分別接收來自網(wǎng)格圖單元41的網(wǎng)格圖Gi (i = 0，1，2，…，b)和 來自濾波器單元42的矩陣Si (i = 0,1,2,…，b)，將矩陣SiG = 0,1,2,…，b)分別對應(yīng) 到網(wǎng)格圖&(1 = 0，1，2，···，b)，網(wǎng)格圖GiG =0，1，2，…，b)中每個節(jié)點處的值為矩陣 S^i = 0,1,2,…，b)中對應(yīng)位置的元素，在仿真基站對應(yīng)的網(wǎng)格圖和公共網(wǎng)格圖Gtl中，分 別確定仿真位置所屬的格子，采用該格子的四個頂點處的值進(jìn)行二維線性插值，分別得到 仿真網(wǎng)格圖陰影衰落Si和公共網(wǎng)格圖陰影衰落Stl，根據(jù)S = S() ‘ + Si計算仿真位置
處的陰影衰落。其中，s為仿真位置處的陰影衰落仿真結(jié)果，P為仿真要求的陰影衰落角度 相關(guān)性。其中，計算處理單元44在確定仿真位置所屬的格子時，計算仿真位置與每個格子 的中心點的距離，確定距離最短的格子為仿真位置所屬的格子。計算處理單元44在仿真基站對應(yīng)的網(wǎng)格圖中計算Si時，采用如下計算方法
<formula>formula see original document page 12</formula>其中，D為所述格子的邊長，S。、S1^S2,Phi分別為在仿真基站對應(yīng)的網(wǎng)格圖中 仿真位置所屬的格子的四個頂點處的值，Xp。s與yp。s分別為在仿真基站對應(yīng)的網(wǎng)格圖中仿真 位置與所屬格子的距離原點最近的頂點在X、Y軸方向的距離。計算處理單元44在公共網(wǎng)格圖中計算Stl時，采用如下計算方法
<formula>formula see original document page 12</formula>其中D為所述格子的邊長，S0,S1,S2,S3,0分別為在公共網(wǎng)格圖Gtl中仿真位置 所屬格子的四個頂點處的值，Xpos與ypos分別為在公共網(wǎng)格圖Gtl中仿真位置與所屬格子的 距離原點最近的頂點在X、Y軸方向的距離。根據(jù)以上具體實施方式
可見，本發(fā)明在對陰影衰落進(jìn)行仿真時，首先生成獨立高 斯隨機(jī)數(shù)矩陣，根據(jù)仿真需要的陰影衰落空間相關(guān)函數(shù)生成濾波器，將獨立高斯隨機(jī)數(shù)矩 陣通過該濾波器，得到滿足陰影衰落空間相關(guān)性的高斯隨機(jī)數(shù)矩陣，將該矩陣對應(yīng)到網(wǎng)格 圖中，在仿真基站對應(yīng)的網(wǎng)格圖和公共網(wǎng)格圖中分別計算出仿真位置的陰影衰落Si和Stl, 最后采用仿真需要的陰影衰落的角度相關(guān)性對sjP Stl進(jìn)行疊加，得到最終的陰影衰落仿真 結(jié)果。因為采用空間相關(guān)性設(shè)計濾波器，并且根據(jù)角度相關(guān)性對在仿真基站對應(yīng)的網(wǎng)格圖 和公共網(wǎng)格圖中計算的陰影衰落進(jìn)行疊加，因此，采用本發(fā)明實施例的方法仿真得到的陰 影衰落能夠同時滿足空間相關(guān)性和角度相關(guān)性，提高了仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種陰影衰落仿真方法，其特征在于，包括生成b+1個能夠覆蓋仿真區(qū)域的相同的正方形的網(wǎng)格圖Gi(i＝0，1，2，…，b)，其中，b為仿真區(qū)域中的基站個數(shù)，網(wǎng)格圖G0為公共網(wǎng)格圖，網(wǎng)格圖G1至Gb分別對應(yīng)基站1至基站b，網(wǎng)格圖中的所有格子均為大小相等的正方形；生成b+1個與網(wǎng)格圖Gi(i＝0，1，2，…，b)對應(yīng)的獨立高斯隨機(jī)數(shù)矩陣Mi(i＝0，1，2，…，b)，其中，矩陣中的元素為相互獨立的高斯隨機(jī)數(shù)，矩陣Mi(i＝0，1，2，…，b)分別對應(yīng)網(wǎng)格圖Gi(i＝0，1，2，…，b)，網(wǎng)格圖Gi(i＝0，1，2，…，b)中每個節(jié)點處的值為矩陣Mi(i＝0，1，2，…，b)中對應(yīng)位置的元素；根據(jù)陰影衰落隨距離變化的自相關(guān)函數(shù)創(chuàng)建濾波器；將矩陣Mi(i＝0，1，2，…，b)輸入濾波器，得到b+1個空間相關(guān)高斯隨機(jī)數(shù)矩陣Si(i＝0，1，2，…，b)，將矩陣Si(i＝0，1，2，…，b)分別對應(yīng)到網(wǎng)格圖Gi(i＝0，1，2，…，b)，網(wǎng)格圖Gi(i＝0，1，2，…，b)中每個節(jié)點處的值為矩陣Si(i＝0，1，2，…，b)中對應(yīng)位置的元素；在仿真基站對應(yīng)的網(wǎng)格圖中，確定仿真位置所屬的格子，采用該格子的四個頂點處的值進(jìn)行二維線性插值，得到仿真網(wǎng)格圖陰影衰落si；在公共網(wǎng)格圖G0中，確定仿真位置所屬的格子，采用該格子的四個頂點處的值進(jìn)行二維線性插值，得到公共網(wǎng)格圖陰影衰落s0；根據(jù)計算仿真位置處的陰影衰落，其中，s為仿真位置處的陰影衰落仿真結(jié)果，ρ為仿真要求的陰影衰落角度相關(guān)性。FSA00000053451000011.tif
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿真方法，其特征在于，_ Inadirnrr所述所有格子邊長為D，D< , eOTr，其中，0 < α < 1, (1。。 為仿真要求的陰影衰落 的相關(guān)距離；所述正方形的網(wǎng)格圖Gi (i =0,1,2,…，b)均由NXN個相同的正方形的格子組成； 所述矩陣虬(土 = 0,1,2,…，b)均為NXN維矩陣； 其中，N為正整數(shù)且N等于網(wǎng)格圖邊長除以格子邊長。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿真方法，其特征在于， 所述濾波器為線性時不變?yōu)V波器；所述濾波器的頻率響應(yīng)為H = ^FFTCRz(Ax5Ay))，其中，H為濾波器的頻率響應(yīng)，F(xiàn)FT表示傅立葉變換運算，Rz ( Δ X，Δγ)為陰影衰落隨距離變化的相關(guān)函數(shù)，(Δχ，Δγ)為 以仿真區(qū)域的中心點為原點建立的直角坐標(biāo)系中位置變量的坐標(biāo)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的仿真方法，其特征在于，所述將矩陣MiG =0，1，2，…，b)輸入濾波器，得到b+Ι個空間相關(guān)高斯隨機(jī)數(shù)矩陣 Si(i = 0,1,2,…，b)，包括對矩陣Mi (i = 0,1,2,…，b)進(jìn)行二維傅立葉變換，得到FFT (Mi)；將FFT (Mi)與濾波 器的頻率響應(yīng)相乘；對FFT(Mi)與濾波器頻率響應(yīng)的乘積做二維傅立葉逆變換，得到空間相關(guān)高斯隨機(jī)數(shù)矩陣 Si5Si = IFFT(FFTCMi).7fFT(Rz(Δχ,Ay)))，i = 0，1，2，…，b。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿真方法，其特征在于，所述確定仿真位置所屬的格子包括計算仿真位置與每個格子的中心點的距離，確定 距離最短的格子為仿真位置所屬的格子。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿真方法，其特征在于，所述采用該格子的四個頂點處的值進(jìn)行二維線性插值，得到仿真網(wǎng)格圖陰影衰落Si, 包括其中，D為所述格子的邊長，Stl,ρ Sia^2,” s3,i分別為在仿真基站對應(yīng)的網(wǎng)格圖中仿真 位置所屬的格子的四個頂點處的值，Xp。s與yp。s分別為在仿真基站對應(yīng)的網(wǎng)格圖中仿真位置 與所屬格子的距離原點最近的頂點在X、Y軸方向的距離；所述采用該格子的四個頂點處的值進(jìn)行二維線性插值，得到公共網(wǎng)格圖陰影衰落Stl， 包括<formula>formula see original document page 3</formula>其中，D為所述格子的邊長，S0,0, S1,0, S2,0, S3,0分別為在公共網(wǎng)格圖Gtl中仿真位置所屬 格子的四個頂點處的值，Xpos與ypos分別為在公共網(wǎng)格圖Gtl中仿真位置與所屬格子的距離 原點最近的頂點在X、Y軸方向的距離。
7.一種陰影衰落仿真裝置，其特征在于，包括網(wǎng)格圖單元、矩陣單元、濾波器單元和 計算處理單元；所述網(wǎng)格圖單元，用于生成b+Ι個能夠覆蓋仿真區(qū)域的相同的正方形的網(wǎng)格圖Gi (i = 0,1,2,…，b)并發(fā)送給矩陣單元和計算處理單元，其中，b為仿真區(qū)域中的基站個數(shù)，網(wǎng)格 圖Gtl為公共網(wǎng)格圖，網(wǎng)格圖G1至Gb分別對應(yīng)基站1至基站b，網(wǎng)格圖中的所有格子均為大 小相等的正方形；所述矩陣單元，用于接收網(wǎng)格圖單元生成的網(wǎng)格圖Gi (i = 0,1,2,…，b)，生成b+Ι個 與網(wǎng)格圖&(1 = 0，1，2，…，b)對應(yīng)的獨立高斯隨機(jī)數(shù)矩陣MiG = 0，1，2，…，b)并發(fā)送 給濾波器單元，其中，矩陣中的元素為相互獨立的高斯隨機(jī)數(shù)，矩陣MiG = 0，1，2，···，《分 別對應(yīng)網(wǎng)格圖GiG = 0，1，2，…，b)，網(wǎng)格圖GiG = 0，1，2，…，b)中每個節(jié)點處的值為矩 = 0,1,2,…，b)中對應(yīng)位置的元素；所述濾波器單元，用于接收矩陣單元生成的矩陣Mi (i = 0,1,2,…，b)，根據(jù)陰影衰落 隨距離變化的自相關(guān)函數(shù)創(chuàng)建濾波器，對矩陣MiG =0，1，2，…，b)進(jìn)行濾波，得到b+Ι個 空間相關(guān)高斯隨機(jī)數(shù)矩陣SiG = 0，1，2，…，b)并發(fā)送給計算處理單元；所述計算處理單元，用于分別接收來自網(wǎng)格圖單元的網(wǎng)格圖GiG = 0，1，2，…，b)和 來自濾波器單元的矩陣Si (i = 0,1,2,…，b)，將矩陣SiG = 0,1,2,…，b)分別對應(yīng)到網(wǎng) 格圖G“i = 0,1,2,…，b)，網(wǎng)格圖GJi = 0,1,2,…，b)中每個節(jié)點處的值為矩陣Si (i = 0,1,2,…，b)中對應(yīng)位置的元素，在仿真基站對應(yīng)的網(wǎng)格圖和公共網(wǎng)格圖Gtl中，分別確定 仿真位置所屬的格子，采用該格子的四個頂點處的值進(jìn)行二維線性插值，分別得到仿真網(wǎng)格圖陰影衰落Si和公共網(wǎng)格圖陰影衰落8(1，根據(jù)8 = 8()‘ + 81>/1^計算仿真位置處的 陰影衰落，其中，S為仿真位置處的陰影衰落仿真結(jié)果，P為仿真要求的陰影衰落角度相關(guān) 性。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的仿真裝置，其特征在于， 所述網(wǎng)格圖單元生成的網(wǎng)格圖的所有格子的邊長為D，D< , 7，其中，O < α< 1，dcorr為仿真要求的陰影衰落的相關(guān)距離。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的仿真裝置，其特征在于，所述濾波器單元生成的濾波器的頻率響應(yīng)為^H = VFFTXRz(Ax5AyX)，其中，F(xiàn)FT表示傅立葉變換運算，Rz ( Δ X，Ay)為陰影衰落隨距離變化的相關(guān)函數(shù)，(Δχ, Ay)為以仿 真區(qū)域的中心點為原點建立的直角坐標(biāo)系中位置變量的坐標(biāo)；則所述濾波器單元對矩陣禮(1 = 0,1,2,…，b)進(jìn)行濾波得到的Si為Si = IFFT(FFT(Mi).7FFT(Rz(Ax,Ay)))，i = 0，1，2，…，b。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的仿真裝置，其特征在于， 所述計算處理單元在仿真基站對應(yīng)的網(wǎng)格圖中根據(jù)<formula>formula see original document page 4</formula>得到仿真網(wǎng)格圖陰影衰落Si,其中，D為所述格子的邊長，S0,,, S1, ” S2, ” ％ i分別為在 仿真基站對應(yīng)的網(wǎng)格圖中仿真位置所屬的格子的四個頂點處的值，xp。s與yp。s分別為在仿真 基站對應(yīng)的網(wǎng)格圖中仿真位置與所屬格子的距離原點最近的頂點在X、Y軸方向的距離； 所述計算處理單元在公共網(wǎng)格圖中根據(jù)以下計算公式<formula>formula see original document page 4</formula>得到公共網(wǎng)格圖陰影衰落Stl，其中D為所述格子的邊長，S0,S1,S2,S3,0分別為在公 共網(wǎng)格圖Gtl中仿真位置所屬格子的四個頂點處的值，Xpos與yp。s分別為在公共網(wǎng)格圖Gtl中 仿真位置與所屬格子的距離原點最近的頂點在X、Y軸方向的距離。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種陰影衰落仿真方法，生成獨立高斯隨機(jī)數(shù)矩陣，根據(jù)仿真需要的陰影衰落空間相關(guān)函數(shù)生成濾波器，將獨立高斯隨機(jī)數(shù)矩陣通過該濾波器，得到滿足陰影衰落空間相關(guān)性的高斯隨機(jī)數(shù)矩陣，將該矩陣對應(yīng)到網(wǎng)格圖中，在仿真基站對應(yīng)的網(wǎng)格圖和公共網(wǎng)格圖中分別計算出仿真位置的陰影衰落si和s0，采用仿真需要的陰影衰落的角度相關(guān)性對si和s0進(jìn)行疊加，得到最終的陰影衰落仿真結(jié)果。本發(fā)明還公開了一種陰影衰落的仿真裝置。采用本發(fā)明的陰影衰落仿真方法和裝置，能夠在對陰影衰落進(jìn)行仿真時同時滿足陰影衰落的空間相關(guān)性和角度相關(guān)性。
文檔編號H04W24/06GK101820640SQ20101013966
公開日2010年9月1日 申請日期2010年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月6日
發(fā)明者周嬌, 張連波, 毛加軒 申請人:新郵通信設(shè)備有限公司