2015年全国研究生数学建模大赛优秀论文c题1移动通信中的无线信道“指纹”特征建模

《2015年全国研究生数学建模大赛优秀论文c题1移动通信中的无线信道“指纹”特征建模》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、参赛密码（由组委会填写）第十二届“华为杯”全国研究生数学建模竞赛学校解放军信息工程大学参赛队号C900050471.陈紫阳队员姓名2.李鹏旭3.王云龙参赛密码（由组委会填写）参赛密码（由组委会填写）第十二届“中关村青联杯”全国研究生数学建模竞赛题目移动通信中的无线信道“指纹”特征建模摘要：无线信道的“指纹”特征提取对于不同信道环境的分析及无线网络的优化具有重要意义。针对移动通信中的无线信道“指纹”特征建模的问题，本文分别从时域，频域，相关域三个变换域提取特征信息作为无线信道的“指纹”，有效地实现了信道划分、辨识、归类。针对问题1和问题2，以信道冲

2、激响应hkn,为研究对象，利用不同场景下信道时变、频选及多普勒偏移等特性在不同变换域下的不同表征，分别提取了时域hkn,峰值的统计特征：峰值对应的时变特征、位置分布特征以及斜率特征、频域瀑布图均匀度特征以及相关域下信道相关系数矩阵图的Tamura纹理特征：粗糙度、对比度和方向度等三大类量化参数作为信道的“指纹”信息。提取的特征能够有效地反映不同信道参数化的差异，进而准确的区分不同场景下无线信道。针对问题2，首先以时域和频域的图像化“指纹”特征差异性为基础，对两个数据包所属场景进行预判。在此基础上利用问题1中的信道“指纹”模型，将不同变换域

3、中的可量化特征参数归一化后加权作为场景判决的综合依据。判决结果为第1个测试样本数据场景1，第2个测试样本属于场景2。针对问题3和问题4中的区域划分和区域识别问题，通过设置最小划分间隔，在MUSIC算法多径时延估计的基础上，首先依据多径数目的区分度将数据进行粗划分；然后根据无多径区域和含多径区域的不同特点，分别采取频率中心-1-和多径在数据包内出现的频次、Tamura纹理特征进行细分。将数据包分为3大类16小类。利用这些“指纹”特征对问题4中的数据包进行识别归类，判断第1个数据包不是来自问题3中的信道，第2个数据包则来自于第89s-91s处的观测样

4、本。最后，我们分析了本文工作的优缺点，并提出了改进方向。关键字：信道特征，Tamura纹理，变换域，多径估计-2-移动通信中的无线信道“指纹”特征建模1．问题重述1.1背景介绍在移动通信中，信号传播过程中往往会遇到许多建筑物，树木以及起伏的地形，引起能量的吸收和穿透以及电波的反射，散射及绕射等。通常到达移动接收者的信号并不来自单一路径，而是多条路径的众多反射波的合成波形。电波传播的各个路径距离不同，会带来各路径反射波到达时间不同，进而造成接收相位的不同。不同相位的多个信号在接收端进行叠加，会出现同向增强，反向减弱的特性，接收信号的幅度也会随之变化

5、，产生衰落现象。这种衰落是由多径造成的，因此也称作多径衰落。具体过程如下图1所示。在实际中，可以将多径分为视距路径(LOS,Line-of-sight)和非视距路径(NLOS,Non-line-of-sight)两大类，其定义如下：视距路径：接收者和发射机之间的直接路径；非视距路径：经过反射到达的路径。通常视距路径的路径增益大于非视距路径的路径增益。图1无线信道传播过程示意图在常规的无线通信环境中，信号发送端一般处于高台等位置(如基站设置)，移动接收者周围的反射体一般认为是散射体。发送端和移动接收者之间的信号经过多条路径传输，每一条路径都经历了一

6、个或多个反射体(LOS路径除外)，移动接收者接收得到的是所有路径的综合。1.2本文研究的问题无线信道环境十分复杂，与周围的环境密切相关，不同环境下的无线信道具有一些差异化的特征。将上述无线信道的差异化的特征称为无线信道“指纹”。本研究旨在挖掘、提炼和聚合实测信道数据中的各种特征，进而用数学的语言描述“指纹”，并验证其在不同场景或不同地理位置下的适用性，具体解决以下四个问题：问题1：利用三种场景的真实信道测量结果，对所提供的样本加以分析，采用数学建模特别是特征提取的方法，建立无线信道“指纹”的模型，并给出简洁而明确的“评价指标”，用于分析验证所建模

7、“指纹”合理有效。问题2：基于“问题1”中所提供的三个场景，以及所建立的“指纹”模型和“评价指标”，采用数学的方法，识别出此处提供的另外两个真实信道测量结果的两-3-个样本分别属于哪个场景，并对识别的结果进行合理的分析。问题3：对可能包含不同的场景或环境的一条连续路段的真实信道测量结果进行分段并给出分段的“指纹”分析，在分段分析的基础上，对所提取的“指纹”进行合理分类。通过对比不同段的分析结果，最终决定该路段可以依“指纹”划分的区域数目。问题4：基于“问题3”中的“区域划分”和“问题1”中的“评价指标”，判断提供的两个真实信道测量结果是否采集自“

8、问题3”中所提供的路段。对于已判断出的采自上述路段的样本，识别其对应于“问题3”中的哪一块区域。1.3模型准备1.3.1信道冲激响应的求