一种基于大数据挖掘的无线信道建模方法技术

本发明专利技术提供一种基于大数据挖掘的无线信道建模方法，该方法包括：获取预设条件下的测量环境的图片信息和信道脉冲响应数据样本；根据信道脉冲响应数据样本，采用信道参数估计算法获取至少一条多径波和各多径波的信道参数，根据各多径波的信道参数，得到至少一个簇；根据测量环境的图片信息，获取测量环境中的至少一个散射体；对各簇和各散射体进行匹配，获取簇核，簇核为与散射体匹配的簇；根据所有簇核，建立预设条件下的基础无线信道模型。本发明专利技术不仅减少了计算量，还提高了无线信道建模的准确度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线信道建模领域，尤其涉及一种基于大数据挖掘的无线信道建模方法。
技术介绍
随着移动通信技术的发展，无线电波的传播路径(即无线信道)的各种指标，如带宽、频段、天线规模等均成倍的增大，导致无线信道中的数据急剧增多，原有的无线信道模型已不再适用数据增多的无线信道，无法用于对无线信道的模拟、测试和评估，进而无法帮助技术人员分析、提升无线信道的通信性能。现有技术在进行无线信道建模时，通常采用确定性建模方法，建立空间模型，设置发射源、接收点和材料参数，以得出无线电波在空间模型内的传播特性，进而得到无线信道模型，该方法复杂度较高，计算量大且需占用大量的存储空间，同时测量数据受环境、人为等因素的影响较大，得到的无线信道模型准确度较低。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于大数据挖掘的无线信道建模方法，用以解决现有建模方法复杂度较高、计算量大、准确度低的问题。本专利技术提供一种基于大数据挖掘的无线信道建模方法，包括：获取预设条件下的测量环境的图片信息和信道脉冲响应数据样本，所述条件包括如下中的至少一项：场景类型、天线配置参数、频率值；根据所述信道脉冲响应数据样本，采用信道参数估计算法获取至少一条多径波和各所述多径波的信道参数，根据各所述多径波的信道参数，采用分簇算法，对所述至少一条多径波进行聚簇，得到至少一个簇；根据所述测量环境的图片信息，获取所述测量环境中的至少一个散射体；对各所述簇和各所述散射体进行匹配，获取簇核，所述簇核为与散射体匹配的簇；根据所有所述簇核，建立所述预设条件下的基础无线信道模型。如上所述的基于大数据挖掘的无线信道建模方法，所述根据所有所述簇核，建立所述预设条件下的基础无线信道模型，包括：根据所有所述簇核，采用机器学习算法，得到所述预设条件下的基础无线信道模型。如上所述的基于大数据挖掘的无线信道建模方法，所述根据所有所述簇核，建立所述预设条件下的基础无线信道模型之后，还包括：根据至少两个不同预设条件下的信道脉冲响应数据样本，采用数据挖掘方法，获取无线信道模型的信道特性随预设条件变化的变化规律；根据任意条件、所述变化规律和所述基础无线信道模型，建立所述任意条件下的扩展无线信道模型；其中，所述信道特性随预设条件变化的变化规律包括如下中的至少一种：信道特性在多天线阵元的变化规律、信道特性随频率变化的变化规律、信道特性随运动变化的不平稳特性。如上所述的基于大数据挖掘的无线信道建模方法，所述对各所述簇和各所述散射体进行匹配，包括：采用匹配算法，为各所述簇在所有散射体中确定匹配的散射体。如上所述的基于大数据挖掘的无线信道建模方法，所述根据所述测量环境的图片信息，获取所述测量环境中的至少一个散射体，包括：对所述测量环境的图片信息进行纹理识别，得到至少一个纹理标识；根据各所述纹理标识，确定各所述纹理标识对应的散射体，得到所述测量环境中的至少一个散射体。如上所述的基于大数据挖掘的无线信道建模方法，所述根据各所述多径波的信道参数，采用分簇算法，对所述至少一条多径波进行聚簇，得到至少一个簇，包括：根据各所述多径波的信道参数中的多径波的时延参数、幅度参数或角度域参数，采用分簇算法，对所述至少一条多径波进行聚簇，得到至少一个簇。如上所述的基于大数据挖掘的无线信道建模方法，所述机器学习算法为：神经网络线性迭代算法或多层神经网络迭代算法。如上所述的基于大数据挖掘的无线信道建模方法，所述匹配算法为：Boosting算法、神经网络算法或分类决策树算法。本专利技术提供的基于大数据挖掘的无线信道建模方法，通过将多径波进行聚簇，确定各簇对应的散射体，得到簇核，根据簇核确定无线信道模型，降低了无线信道建模方法的复杂度，减少了计算量，提高了无线信道建模的准确度，通过引出簇核的定义，采用有限个簇核对无线信道进行描述，可以解决未来第5代移动通信和未来信道模型在空-时-频各个维度扩张带来的数据和无线信道的复杂度增长。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的基于大数据挖掘的无线信道建模方法实施例一的流程示意图；图2为本专利技术提供的基于大数据挖掘的无线信道建模方法实施例二的流程示意图；图3为本专利技术提供的基于大数据挖掘的无线信道建模方法实施例三的流程示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术针对无线信道建模中，数据量越来越大的特性，将无线信道建模与数据挖掘相结合，提供一种基于大数据挖掘的无线信道建模方法，以解决现有建模方法复杂度较高、计算量大、建模不准确的问题。该方法的执行主体是基于大数据挖掘的无线信道建模装置，该装置可以通过软件或硬件实现，本专利技术对此不作限定。下面采用具体实施例，对本专利技术提供的基于大数据挖掘的无线信道建模方法进行详细说明。图1为本专利技术提供的基于大数据挖掘的无线信道建模方法实施例一的流程示意图。如图1所示，该方法包括：步骤101、获取预设条件下的测量环境的图片信息和信道脉冲响应数据样本，条件包括如下中的至少一项：场景类型、天线配置参数、频率值；步骤102、根据信道脉冲响应数据样本，采用信道参数估计算法获取至少一条多径波和各多径波的信道参数，根据各多径波的信道参数，采用分簇算法，对至少一条多径波进行聚簇，得到至少一个簇；步骤103、根据测量环境的图片信息，获取测量环境中的至少一个散射体；步骤104、对各簇和各散射体进行匹配，获取簇核，簇核为与散射体匹配的簇；步骤105、根据所有簇核，建立预设条件下的基础无线信道模型。其中，上述步骤102和步骤103没有严格的先后执行顺序，可同时执行。具体的，在步骤101中，针对任一预设条件下的测量场景，首先获取信道探测设备在该测量场景下测量得到的信道脉冲响应数据样本和测量环境的图片。条件可以示例性的包括：场景类型、天线配置参数、频率值。例如，不同测量场景可采用不同的天线配置和频率设置，例如，测量场景的配置可以为：频点3.5GHz、带宽200MHz、天线6×32；不同测量场景也可为无线信道所在的环境不同，如可以为室内场景，以及高铁、路堑、高架桥、U型槽、隧道等室外场景，可由测量环境的图片表示。不同测量场景下所形成的无线信道不同，测量得到的信道脉冲响应数据样本也不同，因此对应的无线信道模型亦不同。可选的，信道脉冲响应数据样本和测量环境图片可存储在数据库中。然后，根据信道脉冲响应数据样本，采用信道参数估计算法获取当前预设条件下的至少一条多径波。示例性的，信道参数估计算法可以为广义空间交替期望最大化算法(Space-Alternating Generalized Expectation maximization，简称SAGE)、多信号分类算法(Multiple Signal Classification，简本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于大数据挖掘的无线信道建模方法，其特征在于，包括：获取预设条件下的测量环境的图片信息和信道脉冲响应数据样本，所述条件包括如下中的至少一项：场景类型、天线配置参数、频率值；根据所述信道脉冲响应数据样本，采用信道参数估计算法获取至少一条多径波和各所述多径波的信道参数，根据各所述多径波的信道参数，采用分簇算法，对所述至少一条多径波进行聚簇，得到至少一个簇；根据所述测量环境的图片信息，获取所述测量环境中的至少一个散射体；对各所述簇和各所述散射体进行匹配，获取簇核，所述簇核为与散射体匹配的簇；根据所有所述簇核，建立所述预设条件下的基础无线信道模型。

【技术特征摘要】
1.一种基于大数据挖掘的无线信道建模方法，其特征在于，包括：获取预设条件下的测量环境的图片信息和信道脉冲响应数据样本，所述条件包括如下中的至少一项：场景类型、天线配置参数、频率值；根据所述信道脉冲响应数据样本，采用信道参数估计算法获取至少一条多径波和各所述多径波的信道参数，根据各所述多径波的信道参数，采用分簇算法，对所述至少一条多径波进行聚簇，得到至少一个簇；根据所述测量环境的图片信息，获取所述测量环境中的至少一个散射体；对各所述簇和各所述散射体进行匹配，获取簇核，所述簇核为与散射体匹配的簇；根据所有所述簇核，建立所述预设条件下的基础无线信道模型。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所有所述簇核，建立所述预设条件下的基础无线信道模型，包括：根据所有所述簇核，采用机器学习算法，得到所述预设条件下的基于簇核的基础无线信道模型。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据所有所述簇核，建立所述预设条件下的基础无线信道模型之后，还包括：根据至少两个不同预设条件下的信道脉冲响应数据样本，采用数据挖掘方法，获取无线信道模型的信道特性...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建华，张平，田磊，杨育捷，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京;11