CN101394233B - 室内视距环境下脉冲超宽带多径信号建模的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及对室内视距环境下I-UWB信号多径传播特性进行建模的方法和系统。该方法包括：将I-UWB多径信号分为确定的两簇，每个簇内具有随机到达的多径射线；输入确定参数，包括第一簇的首射线的多径增益α_0，0，第二簇的首射线的多径增益α_0，1以及第一簇和第二簇的相对时延T_m；输入统计参数，包括每个簇内所有后续到达多径射线的多径到达率λ，多径平均功率的衰减指数γ以及多径增益的对数正态分布标准差σ；对数正态分布和指数分布函数进行初始化；生成第一簇以及第二簇；将到达的多径射线按照时间排序；输出信道冲激响应。本发明无需大量环境拓扑数据就能实现适用于室内视距环境并具有较高预测准确性、简化的I-UWB信号多径传播模型。

Description

室内视距环境下脉冲超宽带多径信号建模的方法及系统

技术领域

本发明属于无线通信领域，涉及对无线通信系统的多径传播特性进行建模和仿真，更具体地，涉及一种对室内视距环境(Line-of-sight，LOS)的脉冲超宽带(I-UWB)信号的多径传播信道冲激响应进行建模的方法和系统。

背景技术

超宽带(Ultra-Wide Band，UWB)通信技术就是在近期迅速发展起来的与传统无线通信技术不同的一种新型无线通信技术。按照FCC(美国联邦通信委员会)的定义，任意相对带宽大于20％或带宽大于500MHz，并满足FCC功率谱密度限制要求的信号，均被称为超宽带信号。超宽带无线信道物理环境通常可以分为视距环境(Line-of-sight，LOS)和非视距环境(Nonline-of-sight，NLOS)两类。其中，视距环境指发射机与接收机之间存在直接传播路径的无线传输环境。

由上述定义可以看出，现在的UWB包括了任何可以使用超宽带频谱的通信形式。这样，UWB的数据信号形式可以分为脉冲(Impulse-based UWB，I-UWB)形式与调制载波的扩谱形式。后者可以将UWB信号搬移到合适的频段进行传输，从而更加灵活、有效地利用频谱资源，调制载波系统的信号处理方法与一般通信系统采用的方法相类似。而前者的特性和分析方法都与传统的窄带系统不同。

电波传播模型是研究任何无线通信系统首先要解决的基础性问题。I-UWB室内信道模型按研究方法可以分为统计模型(Statistical models)和确定模型(Deterministic models)两类。统计模型是通过对无线信道的大量实测数据的分析和统计而建立的适应某类特殊信道环境的模型，统计模型由一组与实测数据统计特性一致的数学函数构成，可以用来预测该类信道的平均统计特性。确定模型是依据电磁波传播理论通过理论或数值计算的方法来描述某确定环境下无线信号的传播特性。无线传播环境的信道模型不仅是所有无线通信理论研究的基础，也更直接关系到工程设计中通信设备的能力、天线高度的确定、通信距离的计算，以及为实现优质可靠的通信所必须采用的技术措施等一系列系统设计问题。

当前没有专用的I-UWB室内LOS环境多径传播建模，对LOS多径传播特性的建模主要通过利用对NLOS多径传播模型的扩展实现。美国AT&T Bell实验室的A.M.Saleh和R.Valenzuela在1987提出的SV模型可以通过上述方式应用于I-UWB室内LOS环境，IEEE 802.15.3a标准工作组提出的基于SV模型改进的SV/IEEE 802.15.3a模型通过对模型输入参数调整也可以应用于对I-UWB室内LOS环境多径传播建模。国内相关方面尚处于基本理论研究阶段，尚无较完整的多径传播模型的相关报道。

I-UWB室内LOS环境多径传播具有下述特点：多径到达具有一定的确定性，即直射多径信号一定最先到达接收天线；多径到达具有一定的规律性，即较早到达接收天线的多径信号在信道中经历了较少的反射、衍射和散射等作用。然而，将上述NLOS多径传播模型直接应用于LOS环境，没有针对并有效利用LOS环境上述特点，模型性能受到明显的影响。

此外，现有方法还会遇到下述问题：

(1)模型无法准确预测特定I-UWB室内LOS环境的多径传播特性；

(2)从实测数据中拟合“簇到达率”等模型输入参数非常困难(通常需要人工辨别出信道冲激响应中簇的数量)。

这两个问题也是统计模型存在的普遍问题。

另外，统计模型采用平均的手段，对相应的环境和传播特性进行描述，这就限制了模型对特定环境预测的准确性；另一方面，确定模型能够对环境的多径传播特性进行准确的预测，但需要建立准确完整的环境几何参数拓扑数据库，数据处理算法复杂且难收敛。

发明内容

本发明的研究目的在于：针对现有的模型无法有效应用于对脉冲超宽带信号室内视距环境的多径传播特性的准确预测、以及输入参数较为复杂的缺陷，提供一种统计模型与确定模型相结合专门应用于对室内视距环境I-UWB信号多径传播特性进行建模的方法和系统，使用该方法和系统建立的模型能准确预测、仿真室内视距环境下I-UWB信号的信道冲激响应及相应的多径传播特性，该方法和系统本身相对简化，输入参数较为容易获取，便于应用。

根据本发明的一方面，提供一种对室内视距环境的I-UWB进行建模的方法，包括以下步骤：

S1、将I-UWB多径信号分为第一簇和第二簇；

S2、输入确定参数，所述确定参数包括：

所述第一簇的首射线的多径增益α_0，0，

所述第二簇的首射线的多径增益α_0，1，以及

所述第一簇和所述第二簇的相对时延T_m；

S3、输入统计参数，所述统计参数包括每个簇内所有后续到达多径射线的：

多径到达率λ，

多径平均功率的衰减指数γ，以及

多径增益的对数正态分布标准差σ；

S4、对数正态分布和指数分布函数进行初始化；

S5、生成所述第一簇；

S6、生成所述第二簇；

S7、将到达的多径射线按照时间排序；

S8、输出信道冲激响应。

在本发明所述的方法中：

所述步骤S2中，还包括计算所述确定参数；

在本发明所述的方法中，所述初始化步骤S4中，让所述第一簇的到达时间T_C0＝0，所述第二簇到达时间T_C1＝T_C0+T_m。

在本发明所述的方法中：

步骤S5中生成的第一簇中，簇内多径幅度服从对数正态分布，簇内多径到达时间间隔T_rd服从指数分布，且T_i，0＝T_i-1，0+T_rd，其中，T_i，0表示第一簇多径信号中第i条多径射线的到达时间，T_i-1，0表示第一簇多径信号中第i-1条多径射线的到达时间；

步骤S6中生成的第二簇中，簇内多径幅度服从对数正态分布，簇内多径到达时间间隔T_rd服从指数分布，且T_i，1＝T_i-1，1+T_rd，其中，T_i，1表示第二簇多径信号中第i条多径射线的到达时间，T_i-1，1表示第二簇多径信号中第i-1条多径射线的到达时间。

在本发明所述的方法中，所述步骤S8中包括输出多径幅度矩阵以及多径时间矩阵。

在本发明所述的方法中：

其中，

C＝3×10⁸m/s，f_m是发射脉冲信号频谱的最低频率与最高频率的几何平均值，d是收发天线间的直线距离；

$\left(2\right),{\mathrm{\α}}_{\mathrm{0,1}}=\frac{L_0}{L_0+\min \left\{L_j\right\}}\·\frac{(1-k)}{(1+k)},$ j＝1，2，3，4，5，6其中，L₀是直射信号的波程，L_j是6条经过房间的六个面的一次反射信号的波程，对于水平极化发射信号取k＝β，对于垂直极化发射信号取k＝(ε_rβ)^-1，ε_r是反射面的相对介电常数，Ψ是入射角；

$\left(3\right),T_m=\frac{L_0-\min \left\{L_j\right\}}{C},j=\mathrm{1,2,3,4,5,6}$

(4)所述统计数据根据实测数据中拟合得到。

另一方面，本发明还提供一种对室内视距环境下I-UWB多径信号进行建模的系统，所建成的模型将I-UWB多径信号分为第一簇和第二簇，所述系统包括：

参数输入模块，其用于：

参数输入，包括输入模型的统计参数以及所应用的环境参数；所述统计参数包括每个簇内所有后续到达多径射线的多径到达率λ，多径平均功率的衰减指数γ以及多径增益的对数正态分布标准差σ；所述环境参数包括房间长、宽、高以及房间各个面的相对介电常数，发射信号的极化方式和带宽，收发信机在房间内的相对位置；

参数生成模块，其用于：

确定所输入的统计参数和环境参数的有效性；

利用有效的环境参数计算出确定参数，包括所述第一簇的首射线的多径增益α_0，0，所述第二簇的首射线的多径增益α_0，1以及所述第一簇和所述第二簇的相对时延T_m；

利用有效的统计参数进行对数正态分布和指数分布函数的初始化；

信道冲激响应生成模块，其用于生成所述第一簇和第二簇多径信号，以及将到达的多径射线按照时间排序；

应用程序接口，其用于输出信道冲激响应，通过对输出数据结构和方式的设置，实现与其他软件或硬件系统的互联。

在本发明所述的系统中，经所述参数生成模块初始化的第一簇的到达时间T_C0＝0，第二簇到达时间T_C1＝T_C0+T_m。

在本发明所述的系统中：

所生成的第一簇中，簇内多径幅度服从对数正态分布，簇内多径到达时间间隔T_rd服从指数分布，且T_i，0＝T_i-1，0+T_rd，其中，T_i，0表示第一簇多径信号中第i条多径射线的到达时间，T_i-1，0表示第一簇多径信号中第i-1条多径射线的到达时间；

所生成的第二簇中，簇内多径幅度服从对数正态分布，簇内多径到达时间间隔T_rd服从指数分布，且T_i，1＝T_i-1，1+T_rd，其中，T_i，1表示第二簇多径信号中第i条多径射线的到达时间，T_i-1，1表示第二簇多径信号中第i-1条多径射线的到达时间。

在本发明所述的系统中，所述参数生成模块按照以下方式计算所述确定参数：

其中，

C＝3×10⁸m/s，f_m是发射信号频谱的最低频率与最高频率的几何平均值，d是收发天线间的直线距离；

$\left(2\right),{\mathrm{\α}}_{\mathrm{0,1}}=\frac{L_0}{L_0+\min \left\{L_j\right\}}\·\frac{(1-k)}{(1+k)},j=\mathrm{1,2,3,4,5,6}$ 其中，L₀是直射信号的波程，L_i是6条经过房间的六个面的一次反射信号的波程，对于水平极化发射信号取k＝β，对于垂直极化发射信号取k＝(ε_rβ)^-1，

ε_r是反射面的相对介电常数，Ψ是入射角；

$\left(3\right),T_m=\frac{L_0-\min \left\{L_j\right\}}{C},j=\mathrm{1,2,3,4,5,6}.$

在本发明所述的系统中，所述统计参数需从实测数据中拟合得到。

在本发明所述的系统中，所述参数生成模块按照以下方式利用统计参数进行对数正态分布和指数分布函数的初始化：

(1)多径增益β_k，0/1服从标准差为σ的对数正态分布

20log(β_k，0/1)∝Normal(μ_k，0/1，σ²)，k≥1

${\mathrm{\μ}}_{k,0/1}=\frac{10\ln \left({\mathrm{\α}}_{\mathrm{0,0}/1}^2\right)-10{\mathrm{\τ}}_{k,0/1}/{\mathrm{\γ}}_{0/1}}{\ln \left(10\right)}-\frac{{\mathrm{\σ}}^2\ln \left(10\right)}{20},k\≥1$

(2)功率衰减指数γ满足： $E\left[{\mathrm{\β}}_{k,0/1}^2\right]={\mathrm{\α}}_{\mathrm{0,0}/1}^2{e}^{-{\mathrm{\τ}}_{k,0/1}{\mathrm{\γ}}_{0/1}},$ k≥1

(3)相邻两多径间的时延满足独立的指数概率分布：

p(τ_k，0/1|τ_(k-1)，0/1)＝λexp[-λ(τ_k，0/1-τ_(k-1)，0/1)]，k≥1，τ_0，0/1＝0

与现有技术相比，本发明充分利用I-UWB信号在室内LOS环境传播的特点，在满足对信道预测的准确性要求的基础上，无需大量环境拓扑数据就能实现和使用简便的室内LOS环境下I-UWB信号专用多径传播模型。更具体地，实施本发明，具有以下有益效果：

(1)提高模型对特定环境小尺度多径传播特性预测的准确性；

(2)模型本身及模型输入参数获取均较为简化，便于对模型进行理论分析和计算机仿真应用；

(3)分析并建立环境与模型或模型输入参数的关系，以充分利用模型、扩展模型的应用范围。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明给出的室内LOS环境下I-UWB信号信道冲激响应中，两个确定的簇及按指数衰减的平均功率的示意图；

图2是本发明给出的室内LOS环境下I-UWB信号信道冲激响应的一个实现的示意图；

图3是对室内视距环境下I-UWB多径信号进行建模的方法的流程图；

图4是对室内视距环境下I-UWB多径信号进行建模的系统的框架示意图；

图5是本发明的模型和SV/IEEE 802.15.3a模型的性能进行分析和比较。

具体实施方式

1、所建立的模型概述

本发明提出一种具有两个确定的簇、每个簇内具有随机到达的多径射线的半确定专用LOS环境多径传播模型。每个簇(簇的首射线)具有由环境(房间)的简单几何结构确定的多径增益和多径传播时延，第一个簇(簇的首射线)的多径增益和传播时延由收发信机间的相对位置及信号在自由空间的传播特性确定；第二个簇(簇的首射线)建模为经室内六个主要反射面(天棚、地板、四壁)一次反射并最先到达接收机的多径射线。每个簇内的后续多径射线的到达时间建模为具有固定达到率的泊松随机过程，其多径增益服从对数正态分布，平均功率按指数规律衰减。

2、模型的数学描述：

室内LOS环境的UBW的半确定多径传播模型如图1和图2所示，其中，图1表示两个确定的簇及按指数衰减的平均功率，图2表示信道冲激响应的一个实现。在该模型中，离散时间信道冲激响应如式(1)：

$h\left(t\right)=\underset{k=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\α}}_{k,0}\mathrm{\δ}(t-{\mathrm{\τ}}_{k,0})+\underset{k=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\α}}_{k,1}\mathrm{\δ}(t-T_m-{\mathrm{\τ}}_{k,1})---\left(1\right)$

其中α是多径增益系数，T_m是两个簇之间的相对时延，τ_k，0是第一个簇中k^th多径射线与本簇首射线的相对时延，τ_k，1是第二个簇中k^th多径射线与本簇首射线的相对时延，M是第一个簇内的多径数量，N是第二个簇内的多径数量。

2.1模型的确定部分

模型的确定部分包括两个簇的首射线的多径增益及其相对时延，由于第一个簇的首射线在传播过程中未遇到任何阻碍，所以其多径增益完全由自由空间路径损耗决定，路径损耗因子取2。

${\mathrm{\α}}_{\mathrm{0,0}}=\frac{\mathrm{\λ}}{4\mathrm{\πd}}---\left(2\right)$

其中

C自由空间中的光波的传播速度C＝3×10⁸m/s，f_m是发射脉冲信号频谱的最低频率与最高频率的几何平均值，d是收发天线间直线距离。

$T_m=\frac{L_0-\min \left\{L_j\right\}}{C},j=\mathrm{1,2,3,4,5,6}---\left(3\right)$

其中L₀是直射信号的波程，L_j是6条一次反射信号的波程，上述参数可以方便的从房间简单几何尺寸(即房间的长、宽、高)及其中收发信机的相对位置数据中计算得出。

${\mathrm{\α}}_{\mathrm{0,1}}=\frac{L_0}{L_0+\min \left\{L_j\right\}}\·\frac{(1-k)}{(1+k)},j=\mathrm{1,2,3,4,5,6}---\left(4\right)$

其中水平极化发射信号取k＝β，垂直极化发射信号取k＝(ε_rβ)^-1，

ε_r是反射面的相对介电常数，Ψ是入射角。

2.2模型的统计部分

模型的统计部分包括每个簇内的所有后续到达的多径射线，多径增益服从标准差为σ的独立对数正态分布，多径平均功率增益按指数规律衰减，功率衰减指数为γ，多径到达时间满足固定到达率为λ的泊松随机过程，因此相邻两多径间的时延满足独立的指数概率分布。

α_k，0/1＝p_k，0/1β_k，0/1，k≥1                   (5)

其中p_k，0/1以等概率取+/-1，且β_k，0/1服从标准差为σ的对数正态分布

20log(β_k，0/1)∝Normal(μ_k，0/1，σ²)，k≥1      (6)

${\mathrm{\μ}}_{k,0/1}=\frac{10\ln \left({\mathrm{\α}}_{\mathrm{0,0}/1}^2\right)-10{\mathrm{\τ}}_{k,0/1}/{\mathrm{\γ}}_{0/1}}{\ln \left(10\right)}-\frac{{\mathrm{\σ}}^2\ln \left(10\right)}{20},k\≥1---\left(7\right)$

其中功率衰减指数γ满足：

$E\left[{\mathrm{\β}}_{k,0/1}^2\right]={\mathrm{\α}}_{\mathrm{0,0}/1}^2{e}^{-{\mathrm{\τ}}_{k,0/1}{\mathrm{\γ}}_{0/1}},k\≥1---\left(8\right)$

通常，根据实际情况选择γ₀≤γ₁，也就是第一个簇平均功率衰减快于第二个簇的平均功率的衰减。每个簇内多径到达时间满足固定到达率为λ的泊松随机过程，因此相邻两多径间的时延满足独立的指数概率分布，其概率密度函数如下：

p(τ_k，0/1|τ_(k-1)，0/1)＝λexp[-λ(τ_k，0/1-τ_(k-1)，0/1)]，k≥1，τ_0，0/1＝0  (9)

3、模型参数总结

本发明提供的模型包括确定部分以及统计部分，因此，在本说明书中将其称为“半确定模型”。半确定模型的六个输入参数如表1所示：

表1模型的六个输入参数

计算确定参数必须确定如下环境和系统参数：环境(房间)的简单几何尺寸，即房间的长、宽、高，各个反射面(例如天花板、地板和四壁)的电参数(相对介电常数)，发射信号的极化方式和带宽，收发信机在房间内的相对位置，环境和系统参数可称为应用环境参数。

统计输入参数可从实测数据中拟合得到。

4、实现过程

图3是对室内视距环境下I-UWB多径信号进行建模的方法的流程图，本发明的模型将I-UWB多径信号分为两个确定的簇，具体实现过程如图3所示：

步骤301中，参数输入，包括模型的统计参数和所应用的环境参数(房间长、宽、高，天棚、地板和四壁的相对介电常数，发射信号的极化方式和带宽，收发信机在房间内的相对位置)；

步骤303中，确定所输入的统计参数的有效性，如参数无效，则返回步骤301；若参数有效，则进入步骤305；

步骤304中，确定环境参数的有效性，如参数无效则返回步骤301；若参数有效，则进入步骤306；

步骤305中，获得有效的模型统计参数；

步骤306中，获得有效的环境参数，并通过计算得到模型确定参数；

步骤307中，初始化操作，包括对数正态分布和指数分布函数初始化，并使第一簇的到达时间T_C0＝0，第二簇到达时间T_C1＝T_C0+T_m；

步骤309中，生成第一簇，该第一簇内除首射线外的后续多径幅度服从对数正态分布，簇内多径时间间隔T_rd服从指数分布，且T_i，0＝T_i-1，0+T_rd  ，其中，T_i，0表示第一簇多径信号中第i条多径射线的到达时间，T_i-1，0表示第一簇多径信号中第i-1条多径射线的到达时间；

步骤311中，判断T_i，0是否小于10γ0，如果小于就返回步骤309中，重新生成第一簇，否则，就进入步骤313；

步骤313中，生成第二簇，该第二簇内除首射线外的后续多径幅度服从对数正态分布，簇内多径时间间隔T_2，i服从指数分布，且T_i，1＝T_i-1，1+T_rd，其中，T_i，1表示第二簇多径信号中第i条多径射线的到达时间，T_i-1，1表示第二簇多径信号中第i-1条多径射线的到达时间。

步骤315中，判断T_i，1是否小于10_γ1，如果是就返回步骤313中，重新生成第二簇，如果否就进入步骤317；

步骤317中，将到达的多径射线按照时间排序；

步骤319中，输出信道冲激响应，包括多径幅度矩阵以及多径时间矩阵。

图4是一个实施例中用于实现图3所示的方法流程的系统的示意图。如图4所示，该系统包括参数输入模块401、统计参数生成模块403、确定参数生成模块404、信道冲激相应生成模块405以及应用程序接口(API)407。其中，参数输入模块(401)用于执行步骤301，统计参数生成模块403和确定参数生成模块404用于执行步骤303至步骤306，信道冲激响应生成模块405用于执行步骤307到步骤317，应用程序接口407执行步骤319。

但是，要意识到，图4所示的系统的功能模块的划界仅仅用于举例说明，而不是对本发明的对室内视距环境的I-UWB信号进行的系统的限制。

5、技术效果

应用南加州大学实验室/办公室环境信道实测数据(此数据系公开发布的实际测量数据，并被大量信道方面的研究采用)对本发明所建立的模型和SV/IEEE 802.15.3a模型的性能进行分析和比较。性能研究中对两个模型生成的信道冲激响应的平均附加时延、RMS时延扩展、峰值10dB门限内多径数量三个统计量的统计均值(见表2)和累积分布(见图5)特性进行比较，从而全面比较两个模型的性能。

表2本发明的模型、SV/802.15.3a模型拟合输出与信道实测数据

表2表明，对于特定的测量环境，与实测数据的拟合效果方面，根据本发明建立的模型较SV/IEEE 802.15.3a模型具有更好的效果，本发明的模型拟合输出的信道参数与实测信道参数的误差小于1％，仅是SV/IEEE 802.15.3a模型误差的1/5。

由于统计量的均值只能给出各统计量的平均特性，实际应用中，具有相同统计平均特性的随机变量，其每个实现可能具有较大的差异，下面是对三个统计量的随机分布，即累积分布(CDF)特性进行比较，从而全面比较两个模型的性能。

图5表明就三个统计量的CDF而言，根据本发明建立的模型明显优于SV/IEEE 802.15.3a模型。CDF可以更加准确的描述随机变量的随机分布特性，因此由根据本发明建立的模型的信道冲激响应与南加州大学实测信道冲激响应数据在三个统计量上更加接近，即根据本发明建立的模型在描述LOS环境多径传播特性上更加准确。

综上所述，本发明出了一种全新的专门应用于I-UWB室内LOS环境的多径传播模型，其输出信道冲激响应的确定部分，即由特定环境(房间)参数确定的两个簇的首射线多径增益及相对时延，使该模型能够更加准确的预测特定环境的小尺度多径传播特性；其输出信道冲激响应的统计部分，即将环境(房间)中放置的物体对信道冲激响应的贡献建模为随机到达的多径射线，避免了获取大量的环境几何参数拓扑数据，较传统的确定模型(如射线跟踪模型)的建立更省时，建模难度显著降低。I-UWB室内LOS环境多径传播模型实现了如下三方面性能的改善和提高：

1)提出了专门应用于I-UWB室内LOS环境的多径传播模型，在对特定LOS环境小尺度多径实测数据的拟合上，较SV/IEEE 802.15.3a模型有更好的性能。

2)基于对实测数据的观察和分析，将簇的个数定义为两个，简化了模型本身；通过减少需要从实测数据中拟合的输入参数的个数(由SV/IEEE802.15.3a模型的7个减少到本模型的3个)，简化了模型输入参数获取过程。

3)利用基本的环境参数给出模型中簇的分布，通过简便的计算可以得到模型部分输入参数，初步建立环境与模型及模型输入参数的关系，扩展模型的应用范围。

Claims (12)

1.一种对室内视距环境的脉冲超宽带多径信号进行建模的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将脉冲超宽带多径信号分为第一簇和第二簇；

S2、输入确定参数，所述确定参数包括：

所述第一簇的首射线的多径增益α_0，0，

所述第二簇的首射线的多径增益α_0，1，以及

所述第一簇和所述第二簇的相对时延T_m；

S3、输入统计参数，所述统计参数包括每个簇内所有后续到达多径射线的：

多径到达率λ，

多径平均功率的衰减指数γ，以及

多径增益的对数正态分布标准差σ；

S4、对数正态分布和指数分布函数进行初始化；

S5、生成所述第一簇；

S6、生成所述第二簇；

S7、将到达的多径射线按照时间排序；

S8、输出信道冲激响应。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中，还包括计算所述确定参数。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述初始化步骤S4中，让所述第一簇的到达时间T_C0＝0，所述第二簇到达时间T_C1＝T_C0+T_m。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

步骤S5中生成的第一簇中，簇内多径幅度服从对数正态分布，簇内多径到达时间间隔T_rd服从指数分布，且T_i，0＝T_i-1，0+T_rd，其中，T_i，0表示第一簇多径信号中第i条多径射线的到达时间，T_i-1，0表示第一簇多径信号中第i-1条多径射线的到达时间；

步骤S6中生成的第二簇中，簇内多径幅度服从对数正态分布，簇内多径到达时间间隔T_rd服从指数分布，且T_i，1＝T_i-1，1+T_rd，其中，T_i，1表示第二簇多径信号中第i条多径射线的到达时间，T_i-1，1表示第二簇多径信号中第i-1条多径射线的到达时间。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S8中包括输出多径幅度矩阵以及多径时间矩阵。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的方法，其特征在于：

其中，

C＝3×10⁸m/s，f_m是发射脉冲信号频谱的最低频率与最高频率的几何平均值，d是收发天线间的直线距离；

$\left(2\right),{\mathrm{\α}}_{\mathrm{0,1}}=\frac{L_0}{L_0+\min \left\{L_j\right\}}\·\frac{(1-k)}{(1+k)},j=\mathrm{1,2,3,4,5,6}$ 其中，L₀是直射信号的波程，L_j是6条经过房间的六个面的一次反射信号的波程，对于水平极化发射信号取k＝β，对于垂直极化发射信号取k＝(ε_rβ)^-1，

ε_r是反射面的相对介电常数，Ψ是入射角；

$\left(3\right),T_m=\frac{L_0-\min \left\{L_j\right\}}{C},j=\mathrm{1,2,3,4,5,6}.$

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述统计参数根据实测数据中拟合得到。

8.一种对室内视距环境下脉冲超宽带多径信号进行建模的系统，其特征在于，所建成的模型将脉冲超宽带多径信号分为第一簇和第二簇，所述系统包括：

参数输入模块(401)，其用于：

参数输入，包括输入模型的统计参数以及所应用的环境参数；所述统计参数包括每个簇内所有后续到达多径射线的多径到达率λ，多径平均功率的衰减指数γ以及多径增益的对数正态分布标准差σ；所述环境参数包括房间长、宽、高以及房间各个面的相对介电常数，发射信号的极化方式和带宽，收发信机在房间内的相对位置；

参数生成模块(403，404)，其用于：

确定所输入的统计参数和环境参数的有效性；

利用有效的环境参数计算出确定参数，包括所述第一簇的首射线的多径增益α_0，0，所述第二簇的首射线的多径增益α_0，1以及所述第一簇和所述第二簇的相对时延T_m；

利用有效的统计参数进行对数正态分布和指数分布函数的初始化；

信道冲激响应生成模块(405)，其用于生成所述第一簇和第二簇多径信号，以及将到达的多径射线按照时间排序；

应用程序接口(407)，其用于向软件或者硬件输出信道冲激响应。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，经所述参数生成模块(403，404)初始化的第一簇的到达时间T_C0＝0，第二簇到达时间T_C1＝T_C0+T_m。

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于：

所生成的第一簇中，簇内多径幅度服从对数正态分布，簇内多径到达时间间隔T_rd服从指数分布，且T_i，0＝T_i-1，0+T_rd，其中，T_i，0表示第一簇多径信号中第i条多径射线的到达时间，T_i-1，0表示第一簇多径信号中第i-1条多径射线的到达时间；

所生成的第二簇中，簇内多径幅度服从对数正态分布，簇内多径到达时间间隔T_rd服从指数分布，且T_i，1＝T_i-1，1+T_rd，其中，T_i，1表示第二簇多径信号中第i条多径射线的到达时间，T_i-1，1表示第二簇多径信号中第i-1条多径射线的到达时间。

11.根据权利要求8至10中任意一项所述的系统，其特征在于，所述参数生成模块(403，404)按照以下方式计算所述确定参数：

其中，

C＝3×10⁸m/s，f_m是发射脉冲信号频谱的最低频率与最高频率的几何平均值，d是收发天线间的直线距离；

$\left(2\right),{\mathrm{\α}}_{\mathrm{0,1}}=\frac{L_0}{L_0+\min \left\{L_j\right\}}\·\frac{(1-k)}{(1+k)},j=\mathrm{1,2,3,4,5,6}$ 其中，L₀是直射信号的波程，L_j是6条经过房间的六个面的一次反射信号的波程，对于水平极化发射信号取k＝β，对于垂直极化发射信号取k＝(ε_rβ)^-1，

ε_r是反射面的相对介电常数，Ψ是入射角；

$\left(3\right),T_m=\frac{L_0-\min \left\{L_j\right\}}{C},j=\mathrm{1,2,3,4,5,6}.$

12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述统计参数从实测数据中拟合得到。

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