CN107171983B - 估计用于信道建模的大尺度参数的信道探测测试设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及估计用于信道建模的大尺度参数的信道探测测试设备和方法。本发明描述了一种使用信道模型和场景特定传播参数的信道探测设备，所述场景特定传播参数通过在代表性环境中可比较的信道测量进行验证。

Description

估计用于信道建模的大尺度参数的信道探测测试设备和方法
技术领域
本发明涉及一种利用信道测量的可比较性来估计用于信道建模的大尺度参数的信道探测测试设备和方法。
背景技术
一致认为，第三代合作伙伴计划(3GPP)将需要研究使用高于6GHz的高频频谱的性能和可行性，以用于超越长期演进技术升级版(LTE-Advanced)的进一步演进以及朝向5G的技术进步。目的是开发一个信道模型，以便对从6GHz到100GHz的高频频谱的使用进行可行性研究以及开发框架。
通常，可以使用不同的大尺度衰减参数来描述不同环境(例如室内(indoor)，城市微小区(UMi)，城市宏小区(UMa)等)中的无线电信道以及随后对该无线电信道进行建模。通常，这些参数从广泛的信道探测活动中或从信道模型使用的参数获得，并且至少通过在不同环境和专用频率范围中的代表性信道测量进行验证。
例如，US2011/0205911A1公开了一种用于宽带信号载波移动通信的信道探测的系统和方法。
不利地，上述专利文献并没有考虑到，不同的信道探测方法(例如频域或时域)或甚至是使用不同的信道探测设备(矢量网络分析仪(VNA)、信号发生器、信号分析仪、放大器、低噪声放大器(LNA)、上变频器、下变频器、电缆、探测序列等)会导致不同的动态范围，进而也导致所产生的测量数据中不同的有效噪声阈值。
由于对大尺度衰减参数的估计取决于基本信道测量的有效噪声阈值，因此识别有影响的测量参数以及对这些参数与测量结果一起进行记录是非常关键的。这将在以后允许从使用不同设备的各种信道测量活动中获得的大尺度衰减参数进行比较，以证实信道模型有效。
发明内容
因此，目的是提供一种利用信道测量的可比较性来估计用于信道建模的大尺度参数的信道探测设备和方法。
该目的通过独立权利要求解决。从属权利要求包括进一步的发展。
因此，在本申请中，通过均方根(RMS)延迟扩展的示例来研究，从具有两个不同噪声阈值的信道测量中获取的大尺度衰减参数的可比较性问题。根据本发明的第一方面，提供一种信道探测测试设备。所述信道探测测试设备使用信道模型和场景特定传播参数，所述场景特定传播参数通过在代表性环境中可比较的信道测量来验证。
根据所述第一方面的第一优选实现方式，将影响大尺度参数的估计的测量参数和测量结果一起记录，以确保可比较性。
根据所述第一方面的另一个优选实现方式，一个大尺度参数是噪声阈值。
根据所述第一方面的另一个优选实现方式，根据以下等式定义噪声阈值：
Figure GDA0003145098780000021
其中，γ是裕度；
其中，αi是第i个样本的复振幅，所述样本的振幅；
其中，Li是信道脉冲响应的长度；以及
其中，Δ是参数。
根据所述第一方面的另一优选实现方式，参数Δ来自以下区间：
Figure GDA0003145098780000022
其中，Δ以
Figure GDA0003145098780000023
为步长。
根据所述第一方面的另一优选实现方式，通过
Figure GDA0003145098780000024
定义信道脉冲响应h(t)。其中，τi是第i个样本的延迟。
根据所述第一方面的另一优选实现方式，对于所有的测量，记录有效噪声阈值以及在用于估计该噪声阈值的等式中使用的参数，以实现获得的大尺度参数的可比较性。
根据本发明的第二方面，提供一种信道探测测试设备的方法。所述方法使用信道模型和场景特定传播参数，所述场景特定传播参数通过在代表性环境中可比较的信道测量来验证。
根据所述第二方面的第一优选实现方式，将影响大尺度参数的估计的测量参数和测量结果一起记录，以确保可比较性。
根据所述第二方面的另一个优选实现方式，一个大尺度参数是噪声阈值。
根据所述第二方面的另一个优选实现方式，根据以下等式定义噪声阈值：
Figure GDA0003145098780000031
其中，γ是裕度；
其中，αi是第i个样本的复振幅，所述样本的振幅；
其中，Li是信道脉冲响应的长度；以及
其中，Δ是参数。
根据所述第二方面的另一优选实现方式，参数Δ来自以下区间：
Figure GDA0003145098780000032
其中，Δ以
Figure GDA0003145098780000033
为步长。
根据所述第二方面的另一优选实现方式，通过
Figure GDA0003145098780000034
定义信道脉冲响应h(t)。其中，τi是第i个样本的延迟。
根据所述第二方面的另一优选实现方式，对于所有的测量，记录有效噪声阈值以及在用于估计该噪声阈值的等式中使用的参数，以实现获得的大尺度参数的可比较性。
根据本发明的第三方面，提供了一种具有程序代码部件的计算机程序，该程序代码部件用于在该程序在计算机设备或信道探测设备的数字信号处理器上执行时，执行根据所述第二方面的所有步骤。
附图说明
在附图中，仅通过示例的方式示出了实施方式，其中：
图1示出了示例性信道测量和估计的大尺度参数(平均过量延迟，RMS延迟扩展和最大过量延迟)；
图2示出了具有略高的噪声阈值-94dBm的相同测量；
图3示出了应用本发明的信道探测设备的示例性测量设置；
图4示出了从图3的示例性测量设置得到的示例性信道脉冲响应；以及
图5示出了本发明的第二方面的实施方式的流程图。
具体实施方式
图1基于假设的噪声阈值-110dBm。测量场景通过具有如表1所示的衰减分布的衰减模拟器人为地产生，以实现再现性。
路径1 路径2 路径3 路径4
路径损耗 0dB 0dB 20dB 20dB
附加延迟 0.5μs 1μs 3μs 3.2μs
表1：模拟信道脉冲响应
根据以下等式从模拟信道脉冲响应计算传播参数，得到分别用于平均过量延迟
Figure GDA0003145098780000041
该延迟的二次矩
Figure GDA0003145098780000042
和RMS延迟扩展στ的以下值。
Figure GDA0003145098780000043
Figure GDA0003145098780000044
Figure GDA0003145098780000051
从具有-110dBm的噪声阈值的图1中的信道测量而估计的RMS延迟扩展与预期结果(在两种情况下RMS延迟扩展στ＝0.34μs)非常好地相关。
图2中的测量结果中的不同噪声阈值的原因，可以是使用不同的设置。然而，在该情况下，使用完全相同的设置进行测量，但是在信号发生器内模拟了附加的噪声。因为一些多径分量现在低于测量数据的噪声阈值，因此估计的RMS延迟扩展被减小到στ＝0.25μs。
这个简单的示例示出了噪声阈值对RMS延迟扩展参数估计过程的影响。
为了生成用于信道建模的估计的大尺度衰减参数，需要将可比较的相关参数(例如基本信道测量的有效噪声阈值)设置为有意义的值，并且也需要对其进行记录(document)。
自动为特定的信道测量估计有意义的噪声阈值的优选方法是，分析信道脉冲响应中的可以预期没有附加的多径分量的部分。在根据当前预期的信道条件来选择相关测量参数(例如记录的信道脉冲响应的长度)的前提下，对于测量的信道脉冲响应的最后部分，通常是这种情况。
测量的长度为L的信道脉冲响应h(t)可以通过h(t)描述，其中，αi是在延迟τi处的复振幅。
Figure GDA0003145098780000052
可以通过计算由因子Δ(
Figure GDA0003145098780000053
其中Δ以
Figure GDA0003145098780000054
为步长)具体指定的信道脉冲响应的最后部分的均方根值并随后加上裕度γ估计有意义的噪声阈值。这种噪声阈值估计的方法可以通过以下可参数化的等式来描述。
Figure GDA0003145098780000055
用于噪声阈值估计的信道脉冲响应的小数Δ和裕度γ的有意义的值如下：
Δ≈0.1,
γ＝3dB。
与手动或自动选择噪声阈值无关，该值应始终与信道测量和求得的信道模型参数一起记录。
在本申请中，解决了由根据不同的信道探测设置和进而利用不同的有效噪声阈值实施的信道测量获得的大尺度衰减参数的可比较性问题。
此外，提供了根据原始信道测量数据估计有意义的噪声阈值的等式。由于基本测量数据的估计的有效噪声阈值影响大尺度衰减参数(例如RMS延迟扩展)的估计，所以只有对该参数及其记录的共同理解使得可以对通过不同的信道测量活动获得的参数进行比较。
现在，参见图3，示出了应用本发明的信道探测设备1的示例性测量设置30。
在该示例性情况下，由于基站32发射的信号在诸如建筑物33a、33b、33c的障碍物处的反射，该发射的信号从所述基站32到信道探测设备1采用不同的信号路径31a、31b、31c。
因此，由于其不同的长度，这些各个信号路径31a、31b、31c导致在根据图4的图形40中所示的信道脉冲响应中的各个时间点处出现的对应的多路径分量41a、41b、41c。
除此之外，图4还示出了噪声42。此外，应当提到的是，参数Δt类似地对应于上述参数Δ，并且可以被计算为：
Δt＝T--TΔ，
其中T(>TΔ)表示信道脉冲响应的持续时间，或者表示记录持续时间，TΔ表示任意时间点，在该时间点之后只有噪声出现，而没有别的多径分量出现。
最后，图5示出了本发明方法的流程图。在第一步骤S50中，根据以下等式定义噪声阈值：
Figure GDA0003145098780000061
其中，γ是裕度；
其中，αi是第i个样本的复振幅，样本的振幅；
其中，Li是信道脉冲响应的长度；并且
其中，Δ是参数。
在第二步骤S51中，对于信道探测，使用了信道模型和场景特定传播参数(优选为噪声阈值)，场景特定传播参数通过在代表性环境中可比较的信道测量来验证。
尽管上面已经描述了本发明的各种实施方式，但是应当理解，它们仅仅是作为示例而不是限制来呈现的。在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以根据本文的公开内容对所公开的实施方式进行多种修改。因此，本发明的广度和范围不应受到任何上述实施方式的限制。相反，本发明的范围应根据所附权利要求及其等同物来限定。
尽管已经关于一个或多个实现示出和描述了本发明，但是本领域技术人员在阅读和理解本说明书和附图时会想到等同的变型和修改。另外，尽管本发明的特定特征可能已关于多种实现方式中的仅仅一种实现方式公开，但是这种特征可以与其它实现方式的一个或多个其它特征相结合，对于任何给定或特定应用的需要，这可能是期望的且有利的。

Claims (7)

1.一种使用信道模型和场景特定传播参数的信道探测测试设备，所述场景特定传播参数通过在代表性环境中可比较的信道测量进行验证，
其中，将影响大尺度参数的估计的测量参数和测量结果一起记录，以确保可比较性，
其中，一个大尺度参数是噪声阈值，
其中，根据以下等式定义所述噪声阈值：
噪声阈值
Figure FDA0003145098770000011
其中，γ是裕度，
其中，αi是第i个样本的复振幅，
其中，L是信道脉冲响应的长度，
其中，Δ是参数，以及
其中，Δ来自以下区间：
Figure FDA0003145098770000012
其中，Δ以
Figure FDA0003145098770000013
为步长。
2.根据权利要求1所述的信道探测测试设备，其中，通过
Figure FDA0003145098770000014
定义信道脉冲响应h(t)，
其中，τi是第i个样本的延迟。
3.根据权利要求1或2所述的信道探测测试设备，其中，对于所有的测量，记录有效噪声阈值以及在用于估计所述噪声阈值的等式中使用的参数，以实现获得的大尺度参数的可比较性。
4.一种用于使用信道模型和场景特定传播参数的信道探测测试设备的方法，所述场景特定传播参数通过在代表性环境中可比较的信道测量进行验证，
其中，将影响大尺度参数的估计的测量参数和测量结果一起记录，以确保可比较性，
其中，一个大尺度参数是噪声阈值，
其中，根据以下等式定义所述噪声阈值：
噪声阈值
Figure FDA0003145098770000021
其中，γ是裕度，
其中，αi是第i个样本的复振幅，
其中，L是信道脉冲响应的长度，
其中，Δ是参数，以及
其中，Δ来自以下区间：
Figure FDA0003145098770000022
其中，Δ以
Figure FDA0003145098770000023
为步长。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，通过
Figure FDA0003145098770000024
定义信道脉冲响应h(t)，其中，τi是第i个样本的延迟。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，对于所有的测量，记录有效噪声阈值以及在用于估计所述噪声阈值的等式中使用的参数，以实现获得的大尺度参数的可比较性。
7.一种非暂时性计算机可读介质，其上存储有待在计算机设备或数字信号处理器上执行的计算机可执行指令，所述计算机可执行指令包括用于以下操作的指令：
使用信道模型；
使用场景特定传播参数，所述场景特定传播参数通过在用于信道探测的代表性环境中可比较的信道测量进行验证，
其中，将影响大尺度参数的估计的测量参数和测量结果一起记录，以确保可比较性，
其中，一个大尺度参数是噪声阈值，
其中，根据以下等式定义所述噪声阈值：
噪声阈值
Figure FDA0003145098770000025
其中，γ是裕度，
其中，αi是第i个样本的复振幅，
其中，L是信道脉冲响应的长度，
其中，Δ是参数，以及
其中，Δ来自以下区间：
Figure FDA0003145098770000031
其中，Δ以
Figure FDA0003145098770000032
为步长。
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