CN113255045B - 一种建筑物内信道处理方法、装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种建筑物内信道处理方法，通过使用截断的半椭球面描述室内结构，准确地刻画了室内的散射环境，提高了信道特征信息的计算精度，方法包括：对建筑物内部建立截断的半椭球面的几何模型；获取位于所述截断的半椭球面的散射体的位置信息；获取发送端的位置信息、接收端的位置信息和接收端的运动方向矢量；根据位于所述截断的半椭球面的散射体的位置信息、所述发送端的位置信息、所述接收端的位置信息和所述接收端的运动方向矢量，确定信道特征信息。

Description

一种建筑物内信道处理方法、装置及电子设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种建筑物内信道处理方法、装置、可读存储介质及计算设备。

背景技术

智能手机和平板电脑激增带来的电信流量增长超过了无线通信网络的容量增长，这导致二氧化碳排放量显著增加。作为一种有效的应对方案，多输入多输出(Multiple-input multiple-output,MIMO)技术能够在增加天线数量的情况下线性增加容量或降低发射功率。

基于几何的随机信道模型(Geometry-based stochastic model,GBSM)已被广泛应用于包括毫米波频段在内的各种场景中的信道建模，主要利用一定的几何结构模拟真实的散射环境，进而研究信道特性。

发明内容

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种建筑物内信道处理方法，包括：

对建筑物内部建立截断的半椭球面的几何模型；其中，所述截断的半椭球面上的各个点相对于底面椭圆中心存在方位角和俯仰角，采用最小二乘曲线拟合不同方位角上最大俯仰角与方位角的关系，每一方位角对应的俯仰角取值在0度到小于90度的特定值的区间内；

获取位于所述截断的半椭球面的散射体的位置信息；其中，所述散射体的位置信息根据过底面椭圆中心的符合散射体的方位角、俯仰角的直线方程式和所述截断的半椭球面对应方程式确定，所述散射体的方位角、俯仰角为预先获取的所述散射体相对于所述底面椭圆中心的方位角、俯仰角；

获取发送端的位置信息、接收端的位置信息和接收端的运动方向矢量；

根据位于所述截断的半椭球面的散射体的位置信息、所述发送端的位置信息、所述接收端的位置信息和所述接收端的运动方向矢量，确定信道特征信息。

可选地，根据位于所述截断的半椭球面的散射体的位置信息、所述发送端的位置信息、所述接收端的位置信息和所述接收端的运动方向矢量，确定信道特征信息，包括：

根据所述发送端的位置信息和所述接收端的位置信息，确定接收端到发送端的矢量；

根据所述截断的半椭球面的散射体的位置信息和所述发送端的位置信息，确定散射体到发送端的矢量；

根据所述截断的半椭球面的散射体的位置信息和所述接收端的位置信息，确定接收端到散射体的矢量；

根据所述接收端到发送端的矢量、所述散射体到发送端的矢量、所述接收端到散射体的矢量和接收端的运动方向矢量，确定信道特征信息。

可选地，获取位于所述截断的半椭球面的散射体的位置信息，包括：

用Von-Mises分布描述散射体相对于所述底面椭圆中心的方位角，以及，用Von-Mises分布描述散射体相对于所述底面椭圆中心的俯仰角；

在[0,2π)区间取M₁个散射体分布的方位角，对每个方位角取M₂个俯仰角，得到截断的半椭球面上M₁*M₂个散射体的角度描述信息；其中，所取俯仰角不得超过所述特定值；

根据过所述底面椭圆中心的符合所述M₁*M₂个散射体的方位角、俯仰角的直线方程式，以及所述截断的半椭球面对应方程式，确定所述M₁*M₂个散射体的位置信息。

可选地，所述信道特征信息包括信道冲击响应；

其中，用M_R表示接收端，用M_T表示发送端，D_TR,kl表示从M_R的第l个阵元到M_T的第k个阵元的矢量，用

表示从对应散射体到M_T的第k个阵元矢量，用

表示从M_R第l个阵元到对应散射体的矢量，用v表示接收端的运动方向矢量，将信道简化为可视径和单跳径，计算从M_T的第k个阵元到M_R的第l个阵元的链路的信道冲击响应满足：

其中，多普勒频移

θ₁是散射体导致的相位变化，t是时间，K是莱斯因子，λ是波长。

可选地，所述信道特征信息包括时间相关函数和空间交叉相关函数；

其中，使用修正等面积法计算时间相关函数表示为：

使用修正等面积法计算空间交叉相关函数表示为：

τ表示时延。

可选地，所述发送端的位置信息，包括所述发送端的多个可部署位置信息；

所述接收端的位置信息，包括预设的所述接收端的多个位置信息；

所述信道特征信息，包括：所述发送端的各个可部署位置分别相对于所述接收端的各个位置的时间相关函数；

方法还包括：

根据所述发送端的各个可部署位置分别相对于所述接收端的各个位置的时间相关函数，确定所述发送端的各个可部署位置的平均时间相关函数；

根据所述发送端的各个可部署位置的平均时间相关函数，选择所述发送端的部署位置。

可选地，根据所述发送端的各个可部署位置的平均时间相关函数，选择所述发送端的部署位置，包括：

分别确定所述发送端的各个可部署位置的平均时间相关函数值随时延变化的曲线中平均时间相关函数值首次下降到预设值所需的时延；

将平均时间相关函数值首次下降到预设值所需的最大时延对应的可部署位置作为所述发送端的最优部署位置。

可选地，获取预设的所述接收端的多个位置信息，包括：

获取所述接收端在所述建筑物内的运动轨迹；

将所述运动轨迹拟合为目标曲线；

在所述目标曲线上均匀地选取所述接收端的多个位置信息。

可选地，所述建筑物为体育馆；

所述接收端在所述建筑物内的运动轨迹为运动员在所述建筑物内赛道的运动轨迹。

根据本发明实施例的又一个方面，提供了一种建筑物内信道处理装置，包括：

几何模型建立模块，用于对建筑物内部建立截断的半椭球面的几何模型；其中，所述截断的半椭球面上的各个点相对于底面椭圆中心存在方位角和俯仰角，采用最小二乘曲线拟合不同方位角上最大俯仰角与方位角的关系，每一方位角对应的俯仰角取值在0度到小于90度的特定值的区间内；

信息获取模块，用于获取位于所述截断的半椭球面的散射体的位置信息；其中，所述散射体的位置信息根据过底面椭圆中心的符合散射体的方位角、俯仰角的直线方程式和所述截断的半椭球面对应方程式确定，所述散射体的方位角、俯仰角为预先获取的所述散射体相对于所述底面椭圆中心的方位角、俯仰角；获取发送端的位置信息、接收端的位置信息和接收端的运动方向矢量；

信道计算模块，用于根据位于所述截断的半椭球面的散射体的位置信息、所述发送端的位置信息、所述接收端的位置信息和所述接收端的运动方向矢量，确定信道特征信息。

根据本发明实施例的又一方面，提供了一种可读存储介质，其上具有可执行指令，当可执行指令被执行时，使得计算设备执行上述的建筑物内信道处理方法。

根据本发明实施例的又一方面，提供了一种计算设备，包括处理器以及存储器，其存储有可执行指令，可执行指令当被执行时使得处理器执行上述的建筑物内信道处理方法。

附图说明

附图示出了本发明的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本发明的原理，其中包括了这些附图以提供对本发明的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1是根据本发明实施例的建筑物内信道处理方法的流程示意图；

图2是根据本发明实施例的建筑物内信道处理方法的又一流程示意图；

图3是根据本发明实施例的截断的半椭球面的几何模型示意图；

图4是根据本发明实施例的建筑物内信道处理方法的又一流程示意图；

图5是根据本发明实施例的建筑物内信道处理装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

建筑物内部的通信是一种常见的场景，保证建筑物内部的通信设备之间的有效通信是非常必要的。很多建筑物是类半椭球形的内部构造，如体育场馆、歌舞剧院等等，这就使得对类半椭球形室内场景的信道建模研究颇具意义。

近年来几何建模的方法已经很成熟，陆续提出了很多不同几何结构的模型。例如，可使用半椭球面描述车对车通信中(Vehicle to vehicle,V2V)的道路周围散射体分布，进而研究其信道统计特性。

在类半椭球形室内场景下的MIMO通信信道建模中，准确而高效地模拟室内的散射体分布对于GBSM方法至关重要。而面对更多相对不规则的室内结构，直接应用规则的几何形状的传统建模方案并不能很好地拟合实际室内场景的散射环境。

此外，对于发端位置选择问题，此前多数都采用信噪比、信道容量等指标来表征优劣，需要的计算和分析较为复杂，不能充分地利用好信道特性。

参见图1，本发明实施例提供的建筑物内信道处理方法包括：

S110、对建筑物内部建立截断的半椭球面的几何模型；

S120、获取位于所述截断的半椭球面的散射体的位置信息；

S130、获取发送端的位置信息、接收端的位置信息和接收端的运动方向矢量；

S140、根据位于所述截断的半椭球面的散射体的位置信息、所述发送端的位置信息、所述接收端的位置信息和所述接收端的运动方向矢量，确定信道特征信息。

在步骤S110中，使用截断的半椭球面来拟合室内建筑结构，其中，截断的半椭球面上的各个点相对于底面椭圆中心存在方位角和俯仰角，采用最小二乘曲线拟合不同方位角上最大俯仰角与方位角的关系，每一方位角对应的俯仰角取值在0度到小于90度的特定值的区间内；也就是说，俯仰角在特定值到90度的区间内的半椭球面被截断了，而未截断的部分与建筑形态一致。

在步骤S120中，散射体的位置信息根据过底面椭圆中心的符合散射体的方位角、俯仰角的直线方程式和所述截断的半椭球面对应方程式确定，所述散射体的方位角、俯仰角为预先获取的所述散射体相对于所述底面椭圆中心的方位角、俯仰角。

与步骤S120类似地，在步骤S130中，如果仅仅预先获取到发送端或接收端相对于底面椭圆中心的方位角、俯仰角，以及，相对于底面椭圆中心的径长，那么同样需要根据过底面椭圆中心的符合发送端或接收端的方位角、俯仰角的直线方程式和截断的半椭球面对应方程式，结合径长确定发送端或接收端的具体位置；另外，也可以直接获取到发送端或接收端的具体位置。

如图2所示，步骤S140具体包括：

S210、根据所述发送端的位置信息和所述接收端的位置信息，确定接收端到发送端的矢量；

S220、根据所述截断的半椭球面的散射体的位置信息和所述发送端的位置信息，确定散射体到发送端的矢量；

S230、根据所述截断的半椭球面的散射体的位置信息和所述接收端的位置信息，确定接收端到散射体的矢量；

S240、根据所述接收端到发送端的矢量、所述散射体到发送端的矢量、所述接收端到散射体的矢量和接收端的运动方向矢量，确定信道特征信息。

其中，信道特征信息可以是信道冲击响应、时间相关函数和空间交叉相关函数中的一种或多种。

本发明实施例提供的方法使用截断的半椭球面描述室内结构，准确地刻画了室内的散射环境，且使用的截断半椭球面模型具有比传统椭球模型更广泛的适用性，灵活而易于使用。

在本发明实施例中，可以采用任意的分布函数描述散射体的分布信息。下面结合散射体服从Von-Mises分布的情形，给出本发明的具体实施例，本发明具体实施例的处理流程如下文所示。

首先，建立几何模型：

如图3所示，使用截断的半椭球面来拟合室内建筑结构，进而刻画室内环境下的信道特性。其中收端(M_R)是位于目标曲线上的可运动接收天线，发端(M_T)是位于室内的固定发射天线。这里为了说明的方便，我们在收发端分别使用间距为δ_R、δ_T的ULA天线。

得到截断半椭球面的方法如下：如图3中以室内底面椭圆中心为参考点，对不同的方位角α(范围在[0,2π)上)测量对应的最大俯仰角θ_max，对这样的多组(α，θ_max)值作最小二乘曲线拟合，得到方位角与最大俯仰角的函数关系，记为θ_max＝f(α)。

随后，确定散射体分布：

假设接收端周围的散射体是分布在截断半椭球面上的，并通过散射体相对于椭圆底面中心的方位角(α)和俯仰角(θ)确定散射体的位置。α的分布范围为[0,2π)，θ的分布范围为[0,θ_max]。我们使用Von-Mises分布描述散射体的角度分布，对应的概率密度函数表示如下：

其中I₀是零阶修正Bessel函数，μ是平均角度，κ是控制角度扩展的参数。当κ＝0时，该分布变成均匀分布。

假设α服从μ＝α₀，κ＝κ_α的Von-Mises分布，θ服从

κ＝κ_θ的Von-Mises分布。在符合假设分布的条件下，在[0,2π)取M₁个散射体分布的方位角α，对每个α相应的在[0,f(α))上取M₂个俯仰角θ，得到截断半椭球面上M₁*M₂个散射体的角度描述信息，其中由第p个方位角和在对应方位角上取的第q个俯仰角确定的散射体记作S_pq。进而由α和θ确定半椭球上的散射体S_pq的位置。具体方法为：通过联立过原点和椭球面上相同方位角(α)、俯仰角(θ)的点的直线方程与椭球面方程解出具体散射体位置。

用D_TR,kl表示从M_R的第l个阵元到M_T的第k个阵元的矢量，用

表示从对应散射体到M_T的第k个阵元矢量，用

表示从M_R第l个阵元到对应散射体的矢量，用v表示接收端的运动方向矢量。

然后，确定信道冲击响应(Channel impulse responses,CIR)：

通过对室内的信号传播环境进行简化，只考虑可视径(Line of sight,LOS)和单跳(Single-bounced,SB)径，如图3中示例。从M_T的第k个阵元到M_R的第l个阵元的链路的CIR可以表示为：

其中t是时间，K是莱斯因子，即可视径功率与非可视径功率的比值，λ是波长，多普勒频移

θ₁是散射体导致的相位变化。

随后，由前面的CIR，可以计算得到信道的空时统计相关特性，包括时间相关函数(Time autocorrelation function,ACF)和空间交叉相关函数(Spatial crossing-correlation function,CCF)。ACF通常被用来描述信道随时间的变化情况，而CCF通常是描述不同链路间的空间相关特性，其定义分别表示如下：

考虑到使用无穷多散射体进行环境模拟不仅复杂度高，而且不符合实际，使用修正等面积法(Modified method of equal areas,MMEA)来生成符合预设概率密度分布的有限散射体模型，进而得到ACF和CCF表达式如下：

其中多普勒频移

本发明实施例，使用符合预设概率密度分布的有限散射体模型进行建模分析，在保证信道模拟准确性的同时，极大地降低了模型复杂度。

如图4所示，在本发明又一实施例中，提供了一种发端位置选择方法，包括：

S410、对建筑物内部建立截断的半椭球面的几何模型；其中，所述截断的半椭球面上的各个点相对于底面椭圆中心存在方位角和俯仰角，每一方位角对应的俯仰角取值在0度到小于90度的特定值的区间内；

S420、获取位于所述截断的半椭球面的散射体的位置信息；其中，所述散射体的位置信息根据过底面椭圆中心的符合散射体的方位角、俯仰角的直线方程式和所述截断的半椭球面对应方程式确定，所述散射体的方位角、俯仰角为预先获取的所述散射体相对于所述底面椭圆中心的方位角、俯仰角；

S430、获取发送端的发送端的多个可部署位置信息、接收端的多个位置信息和接收端的运动方向矢量；

S440、根据位于所述截断的半椭球面的散射体的位置信息、所述发送端的位置信息、所述接收端的位置信息和所述接收端的运动方向矢量，确定所述发送端的各个可部署位置分别相对于所述接收端的各个位置的时间相关函数；

S450、根据所述发送端的各个可部署位置分别相对于所述接收端的各个位置的时间相关函数，确定所述发送端的各个可部署位置的平均时间相关函数；

S460、根据所述发送端的各个可部署位置的平均时间相关函数，选择所述发送端的部署位置。

在步骤S430中，由于建筑物内接受端的运动轨迹是可以确定的，因此可以直接获取到接收端的多个位置信息。

具体地，步骤S460包括：

分别确定所述发送端的各个可部署位置的平均时间相关函数值随时延变化的曲线中平均时间相关函数值首次下降到预设值所需的时延；

将平均时间相关函数值首次下降到预设值所需的最大时延对应的可部署位置作为所述发送端的最优部署位置。

例如，预设值可以为0.5。

上述方案可用于解决在室内随着接收端运动导致的发端选址困难的问题，在具体实施过程中，将接收端经常的运动轨迹定义为目标曲线，在目标曲线上取多个点分别计算ACF，如接收端经常运动轨迹为圆形时，可在圆形曲线上均匀地选取相应的接收端位置，然后对不同接收端位置的ACF取平均得到某发端位置下该目标曲线上的平均ACF，以此作为判断发端选址优劣的依据。

发端位置选择过程如下：

首先，将室内可部署发端的位置作为供选择的发端位置，需要对发端位置在室内的可部署位置进行遍历，分别计算出不同发端位置下的平均相关特性，即得到不同发端位置下平均ACF与时延的关系。考虑到ACF能够反映信道链路随时间的变化快慢，遍历的不同发端位置分别对应不同的平均ACF曲线，选择随时间下降最慢的平均ACF曲线对应的发端位置作为最优发端位置，以减少接收端运动等因素对信道变化造成的影响，更好地利用信道特性，提高通信质量。确定室内发端位置的方法如下：使用所选位置相对于原点的方位角、俯仰角和所选位置到原点的距离(即径长)来确定发端具体位置，其中方位角α的范围在[0,2π)上，对应俯仰角θ的范围在[0,f(α))上，径长的范围在[0,ρ_max)上，其中ρ_max是半椭球面上对应方位角、俯仰角的点到原点的距离，可以通过联立过原点和椭球面上相同方位角、俯仰角的点的直线方程与椭球面方程求得。

本发明实施例通过在室内目标曲线上取点计算平均信道特性，选择信道特性随时间变化较慢的位置作为发端位置，充分利用信道特性，减少信道快速变化对通信质量的影响，且更易于实施，不需要复杂的计算和分析。

具体地，建筑物为可以举办田径类、滑冰类等各种竞速项目的体育馆，其内部结构近似于截断的半椭球面。以国家速滑馆为例，运动员作为接收端，在馆内的运动轨迹与赛道一致。根据运动员的运动轨迹选取接收端位置，进而设置发送端的最优部署位置，使得运动员在竞速过程中产生的各项数据信号能够得到最优的传输。

根据本发明实施例提供的方案，通过调整收发天线的位置、散射体的分布和目标曲线上收端天线的运动状态，可以高效准确地模拟多种室内场景的MIMO通信。

图5是布置为实现根据本发明的一种建筑物内信道处理装置的结构示意图，包括：

几何模型建立模块510，用于对建筑物内部建立截断的半椭球面的几何模型；其中，所述截断的半椭球面上的各个点相对于底面椭圆中心存在方位角和俯仰角，采用最小二乘曲线拟合不同方位角上最大俯仰角与方位角的关系，每一方位角对应的俯仰角取值在0度到小于90度的特定值的区间内；

信息获取模块520，用于获取位于所述截断的半椭球面的散射体的位置信息；其中，所述散射体的位置信息根据过底面椭圆中心的符合散射体的方位角、俯仰角的直线方程式和所述截断的半椭球面对应方程式确定，所述散射体的方位角、俯仰角为预先获取的所述散射体相对于所述底面椭圆中心的方位角、俯仰角；获取发送端的位置信息、接收端的位置信息和接收端的运动方向矢量；

信道计算模块530，用于根据位于所述截断的半椭球面的散射体的位置信息、所述发送端的位置信息、所述接收端的位置信息和所述接收端的运动方向矢量，确定信道特征信息。

可选地，信道计算模块530具体用于：

根据所述发送端的位置信息和所述接收端的位置信息，确定接收端到发送端的矢量；

根据所述截断的半椭球面的散射体的位置信息和所述发送端的位置信息，确定散射体到发送端的矢量；

根据所述截断的半椭球面的散射体的位置信息和所述接收端的位置信息，确定接收端到散射体的矢量；

根据所述接收端到发送端的矢量、所述散射体到发送端的矢量、所述接收端到散射体的矢量和接收端的运动方向矢量，确定信道特征信息。

可选地，所述发送端的位置信息，包括所述发送端的多个可部署位置信息；

所述接收端的位置信息，包括预设的所述接收端的多个位置信息；

所述信道特征信息，包括：所述发送端的各个可部署位置分别相对于所述接收端的各个位置的时间相关函数；

装置还包括发送端位置选择模块，用于根据所述发送端的各个可部署位置分别相对于所述接收端的各个位置的时间相关函数，确定所述发送端的各个可部署位置的平均时间相关函数；

根据所述发送端的各个可部署位置的平均时间相关函数，选择所述发送端的部署位置。

应当理解，这里描述的各种技术可结合硬件或软件，或者它们的组合一起实现。从而，本发明的方法和设备，或者本发明的方法和设备的某些方面或部分可采取嵌入有形媒介，例如软盘、CD-ROM、硬盘驱动器或者其它任意机器可读的存储介质中的程序代码(即指令)的形式，其中当程序被载入诸如计算机之类的机器，并被该机器执行时，该机器变成实践本发明的设备。

在程序代码在可编程计算机上执行的情况下，计算设备一般包括处理器、处理器可读的存储介质(包括易失性和非易失性存储器和/或存储元件)，至少一个输入装置，和至少一个输出装置。其中，存储器被配置用于存储程序代码；处理器被配置用于根据该存储器中存储的该程序代码中的指令，执行本发明的各种方法。

以示例而非限制的方式，计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据等信息。通信介质一般以诸如载波或其它传输机制等已调制数据信号来体现计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据，并且包括任何信息传递介质。以上的任一种的组合也包括在计算机可读介质的范围之内。

应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员应当理解在本文所公开的示例中的设备的模块或单元或组件可以布置在如该实施例中所描述的设备中，或者可替换地可以定位在与该示例中的设备不同的一个或多个设备中。前述示例中的模块可以组合为一个模块或者此外可以分成多个子模块。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

此外，所述实施例中的一些在此被描述成可以由计算机系统的处理器或者由执行所述功能的其它装置实施的方法或方法元素的组合。因此，具有用于实施所述方法或方法元素的必要指令的处理器形成用于实施该方法或方法元素的装置。此外，装置实施例的在此所述的元素是如下装置的例子：该装置用于实施由为了实施该发明的目的的元素所执行的功能。

如在此所使用的那样，除非另行规定，使用序数词“第一”、“第二”、“第三”等等来描述普通对象仅仅表示涉及类似对象的不同实例，并且并不意图暗示这样被描述的对象必须具有时间上、空间上、排序方面或者以任意其它方式的给定顺序。

尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本发明的范围，对本发明所做的公开是说明性的，而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限定。

Claims (8)

1.一种建筑物内信道处理方法，其特征在于，包括：

对建筑物内部建立截断的半椭球面的几何模型；其中，所述截断的半椭球面上的各个点相对于底面椭圆中心存在方位角和俯仰角，采用最小二乘曲线拟合不同方位角上最大俯仰角与方位角的关系，每一方位角对应的俯仰角取值在0度到小于90度的特定值的区间内；

获取位于所述截断的半椭球面的散射体的位置信息；其中，所述散射体的位置信息根据过底面椭圆中心的符合散射体的方位角、俯仰角的直线方程式和所述截断的半椭球面对应方程式确定，所述散射体的方位角、俯仰角为预先获取的所述散射体相对于所述底面椭圆中心的方位角、俯仰角；

获取发送端的位置信息、接收端的位置信息和接收端的运动方向矢量；

根据位于所述截断的半椭球面的散射体的位置信息、所述发送端的位置信息、所述接收端的位置信息和所述接收端的运动方向矢量，确定信道特征信息；

所述根据位于所述截断的半椭球面的散射体的位置信息、所述发送端的位置信息、所述接收端的位置信息和所述接收端的运动方向矢量，确定信道特征信息，包括：

根据所述发送端的位置信息和所述接收端的位置信息，确定接收端到发送端的矢量；

根据所述截断的半椭球面的散射体的位置信息和所述发送端的位置信息，确定散射体到发送端的矢量；

根据所述截断的半椭球面的散射体的位置信息和所述接收端的位置信息，确定接收端到散射体的矢量；

根据所述接收端到发送端的矢量、所述散射体到发送端的矢量、所述接收端到散射体的矢量和接收端的运动方向矢量，确定信道特征信息；

所述获取位于所述截断的半椭球面的散射体的位置信息，包括：

在[0,2π)区间取M₁个散射体分布的方位角，对每个方位角取M₂个俯仰角，得到截断的半椭球面上M₁*M₂个散射体的角度描述信息；其中，所取俯仰角不得超过所述特定值；

根据过所述底面椭圆中心的符合所述M₁*M₂个散射体的方位角、俯仰角的直线方程式，以及所述截断的半椭球面对应方程式，确定所述M₁*M₂个散射体的位置信息。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信道特征信息包括信道冲击响应；

其中，用M_R表示接收端，用M_T表示发送端，D_TR,kl表示从M_R的第l个阵元到M_T的第k个阵元的矢量，用

表示从对应散射体到M_T的第k个阵元矢量，用

表示从M_R第l个阵元到对应散射体的矢量，用v表示接收端的运动方向矢量，将信道简化为可视径和单跳径，计算从M_T的第k个阵元到M_R的第l个阵元的链路的信道冲击响应满足：

其中，多普勒频移

θ₁是散射体导致的相位变化，t是时间，K是莱斯因子，λ是波长；

所述信道特征信息还包括时间相关函数和空间交叉相关函数；

其中，使用修正等面积法计算时间相关函数满足：

使用修正等面积法计算空间交叉相关函数满足：

τ表示时延。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

所述发送端的位置信息，包括所述发送端的多个可部署位置信息；

所述接收端的位置信息，包括预设的所述接收端的多个位置信息；

所述信道特征信息，包括：所述发送端的各个可部署位置分别相对于所述接收端的各个位置的时间相关函数；

方法还包括：

根据所述发送端的各个可部署位置分别相对于所述接收端的各个位置的时间相关函数，确定所述发送端的各个可部署位置的平均时间相关函数；

根据所述发送端的各个可部署位置的平均时间相关函数，选择所述发送端的部署位置。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述发送端的各个可部署位置的平均时间相关函数，选择所述发送端的部署位置，包括：

分别确定所述发送端的各个可部署位置的平均时间相关函数值随时延变化的曲线中平均时间相关函数值首次下降到预设值所需的时延；

将平均时间相关函数值首次下降到预设值所需的最大时延对应的可部署位置作为所述发送端的最优部署位置。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，获取预设的所述接收端的多个位置信息，包括：

获取所述接收端在所述建筑物内的运动轨迹；

将所述运动轨迹拟合为目标曲线；

在所述目标曲线上均匀地选取所述接收端的多个位置信息。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述建筑物为体育馆；

所述接收端在所述建筑物内的运动轨迹为运动员在所述建筑物内赛道的运动轨迹。

7.一种建筑物内信道处理装置，其特征在于，包括：

几何模型建立模块，用于对建筑物内部建立截断的半椭球面的几何模型；其中，所述截断的半椭球面上的各个点相对于底面椭圆中心存在方位角和俯仰角，采用最小二乘曲线拟合不同方位角上最大俯仰角与方位角的关系，每一方位角对应的俯仰角取值在0度到小于90度的特定值的区间内；

信息获取模块，用于获取位于所述截断的半椭球面的散射体的位置信息；其中，所述散射体的位置信息根据过底面椭圆中心的符合散射体的方位角、俯仰角的直线方程式和所述截断的半椭球面对应方程式确定，所述散射体的方位角、俯仰角为预先获取的所述散射体相对于所述底面椭圆中心的方位角、俯仰角；获取发送端的位置信息、接收端的位置信息和接收端的运动方向矢量；

信道计算模块，用于根据位于所述截断的半椭球面的散射体的位置信息、所述发送端的位置信息、所述接收端的位置信息和所述接收端的运动方向矢量，确定信道特征信息；

所述信道计算模块具体用于：

根据所述发送端的位置信息和所述接收端的位置信息，确定接收端到发送端的矢量；

根据所述截断的半椭球面的散射体的位置信息和所述发送端的位置信息，确定散射体到发送端的矢量；

根据所述截断的半椭球面的散射体的位置信息和所述接收端的位置信息，确定接收端到散射体的矢量；

根据所述接收端到发送端的矢量、所述散射体到发送端的矢量、所述接收端到散射体的矢量和接收端的运动方向矢量，确定信道特征信息；

所述信息获取模块用于获取位于所述截断的半椭球面的散射体的位置信息时，具体用于：

在[0,2π)区间取M₁个散射体分布的方位角，对每个方位角取M₂个俯仰角，得到截断的半椭球面上M₁*M₂个散射体的角度描述信息；其中，所取俯仰角不得超过所述特定值；

根据过所述底面椭圆中心的符合所述M₁*M₂个散射体的方位角、俯仰角的直线方程式，以及所述截断的半椭球面对应方程式，确定所述M₁*M₂个散射体的位置信息。

8.一种计算设备，包括：

处理器；以及

存储器，其存储有可执行指令，所述可执行指令当被执行时使得所述处理器执行权利要求1-6的任一项所述的方法。

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