宽带无线通信信道频域多维参数化模型及建模方法

摘要

本发明公开了一种宽带无线通信信道频域多维参数化模型及建模方法，该方法包括：步骤一，利用无线通信信道测量的发射信号频域数据和无线通信信道测量的接收信号频域采集数据计算获得信道的实时频域冲激响应；步骤二，根据需要多维参数构建信道估计匹配函数和频域参数化模型；步骤三，从信道的实时频域冲激响应中搜索出多径，初始化每条多径的多维参数；步骤四，计算最大似然估计，并通过迭代估计获取每条多径的多维参数值；步骤五，若每条多径的多维参数值满足收敛条件，则停止迭代估计，输出每条多径最终估计的多维参数值；否则返回步骤四。本发明满足宽带无线通信信道高精度多维参数化建模的需求，实现复杂度低并且收敛速度快。

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及一种宽带无线通信信道频域多维参数化模型及建模方法。

背景技术

近年来，第四代移动通信系统朝着宽带的技术方向发展。国际电信联盟(ITU)定义的IMT-Advanced系统带宽可达100MHz，并能够支持城市微蜂窝、城市宏蜂窝、宏蜂窝高速移动、室内等多种无线场景。同时，国际WRC 07-11大会为全球发展无线移动通信业务协商了丰富的频谱资源，为形成规模化产业奠定了良好的基础。但是，由于无线通信系统各种空中接口物理层所处的频段、应用场景不同，无线信道的衰落特征也大相径庭，尤其表现在时延、多普勒频移、空间相关性等对于新一代蜂窝移动通信系统，譬如：LTE、B3G、4G等关键技术性能的影响以MIMO-OFDM系统为例，研究与试验证明高精度的无线信道模型对于准确预估实际环境下信道的真实容量十分重要，直接影响实际环境中该类通信设备的性能优化；此外，利用高精度无线信道模型进行衰落仿真也是许多测试仪器或仿真仪器迫切需要的。

基于实测获取高精度多维参数化的信道模型的信号处理过程十分复杂。本发明旨在通过高速、实时、连续测量采集的海量信道传播数据，快速、准确地估计时-空高精度信道参数，建立简洁、有效、符合于真实环境的宽带无线通信信道模型，使其适合于通信设备优化、信道测试设备、仿真设备等应用，为改善系统性能、提高网络优化的效率，带来巨大的便利。

在实际应用环境中进行无线传播特性测量是了解真实无线信道特征的最佳途径。通常的测量方法可以分为时域采样测量与频域采样测量。实际应用需求通常集中在某一频点附近的一定带宽内，希望带内的测量信号能量尽可能高且平坦，带外尽可能被抑制。时域采样测量通常采用周期性地发射PN序列的方法，然而这种测量方法获得的信号能量在带内有起伏、在频域带外泄露严重；频域采样测量通常采用在测量频带内发射多个子载波信号，这样可以使带内测试信号能量平坦且充分抑制带外泄露。

在获得实测信道数据后需要对数据进行分析，提取实测信道参数。目前的实测信道参数估计方法总体上可以为三类：空间估计、基于子空间的参数化估计、确定参数估计。这些算法的实现一般都是针对时域采样数据在时域上实现的。如果获得的是频域采样数据，需要预先将频域采样数据变换到时域。这中算法增加了数据处理的步骤和复杂度，而且人为量化信道参数的时域精度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种宽带无线通信信道频域多维参数化建模方法，该方法可以从实测信道数据中估计出无线信道特征参数、全面描述无线信道，满足对信道建模的参数需求；

此外，本发明还提供一种根据上述方法建立的宽带无线通信信道频域多维参数化模型。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。

一种宽带无线通信信道频域多维参数化建模方法，其特征在于，所述建模方法包括：

步骤一，利用无线通信信道测量的发射信号频域数据和无线通信信道测量的接收信号频域采集数据计算获得信道的实时频域冲激响应；

步骤二，根据需要的时-频-空域的多维参数构建信道估计匹配函数和频域参数化模型；

步骤三，利用所述信道估计匹配函数和频域参数化模型，从所述信道的实时频域冲激响应中搜索出多径，并初始化每条多径的多维参数；

步骤四，对于每条多径，利用所述信道的实时频域冲激响应和信道估计匹配函数计算最大似然估计，并通过迭代估计获取每条多径的多维参数值；

步骤五，若每条多径的多维参数值满足收敛条件，则停止迭代估计，输出每条多径最终估计的多维参数值；否则返回步骤四。

作为本发明的一种优选方案，所述每条多径的多维参数为时延参数、多普勒频移参数、波束到达俯仰角、波束到达方位角、波束离开俯仰角、波束离开方位角、复幅度参数中的部分参数或全部参数。

所述步骤一的实现方法为：无线通信信道测量的发射信号频域数据X(f)和无线通信信道测量的接收信号频域采集数据Y(f)通过矩阵除法运算H(f)＝Y(f)/X(f)获得信道的实时频域冲激响应H(f)，其中f为所述宽带无线通信信道的测量带宽内的频率采样点。

所述步骤二的实现方法为：选取时延参数τ和复幅度参数α构建每条多径l的信道估计匹配函数其中f为所述宽带无线通信信道的测量带宽内的频率采样点，τ_l为多径l的时延参数，α_l为多径l的复幅度参数；若多径总共有L条，则无线通信信道的频域参数化模型为

$>H\left(f\right|\tau ,\alpha )=\underset{l=1}{\overset{L}{\Sigma }}{\alpha }_l\exp \{-j2\mathrm{\pi f}{\pi }_l\}.$>

所述步骤三包括以下详细步骤：步骤A1，根据所述无线通信信道的频域参数化模型，令多径l的复幅度参数α_l归一，时延参数τ_l为最大似然估计变量，利用所述信道的实时频域冲激响应作最大似然估计，获得多径l的时延参数初始化值；其中最大似然估计函数为其中f₁，...，f_M为在频域的M个样本点；步骤A2，根据所述无线通信信道的频域参数化模型，令多径l的复幅度参数α_l归一，采用步骤A1估计的多径l的时延参数初始化值重构信道频域冲激响应，并用重构后的信道频域冲激响应除以重构前的信道频域冲激响应，获得多径l的复幅度参数初始化值；步骤A3，判断多经l的时延参数初始化值和复幅度参数初始化值是否满足循环结束条件，如果满足条件则输出初始化参数结果，如果不满足条件则继续进行步骤A4；循环结束条件是：判断循环执行的次数是否等于需要估计的多径数目；步骤A4，根据所述无线通信信道的频域参数化模型，采用步骤A1、步骤六2估计的时延参数初始化值和复幅度参数初始化值重构信道频域冲激响应，并将重构后的信道频域冲击响应负反馈给信道的实时频域冲激响应，获得更新的测量信道的实时频域冲激响应H(f)，返回步骤A1。

所述步骤四包括以下详细步骤：步骤B1，根据所述无线通信信道的频域参数化模型，令待迭代估计的所有多径的多维参数值为上一次迭代估计的结果值，如果为首次迭代，则令所述各估计参数值为步骤三输出的相应初始化值，重构信道频域冲激响应，并将除本次需要迭代估计的多径外的其他多径的重构信道频域冲激响应负反馈给信道的实时频域冲激响应，获得更新的信道的实时频域冲激响应H_update(f)；步骤B2，根据所述无线通信信道的频域参数化模型，令待迭代估计的多径l的复幅度参数α_l归一，多径l的时延参数τ_l作为最大似然估计的变量，利用步骤B1所述的更新的测量信道的实时频域冲激响应H_update(f)作最大似然估计，获得本次迭代估计的多径l的时延参数值；其中最大似然估计函数为f₁，...，f_M为在频域的M个样本点；步骤B3，根据所述无线通信信道的频域参数化模型，令待迭代估计的多径l的复幅度参数α₁归一，采用步骤B2获得的多径l的本次迭代的时延参数值重构信道频域冲激响应，并用重构后的信道频域冲激响应除以步骤A4所述的更新的测量信道的实时频域冲激响应H_update(f)，获得本次迭代估计的多径l的复幅度参数值；步骤B4，判断步骤B2获得的多径l的时延参数值是否满足收敛条件，如果满足收敛条件则输出时延参数和复幅度参数估计结果；如果不满足收敛条件则返回执行步骤B1；收敛条件是：判断时延参数的迭代次数是否等于需要估计的多径数目。

作为本发明的另一种优选方案，所述步骤二的实现方法为：选取时延参数τ、复幅度参数α、多普勒频移参数v、波束到达俯仰角θ₂、波束到达方位角φ₂、波束离开俯仰角θ₁、波束离开方位角φ₁，构建每条多径l的信道估计匹配函数

$>{\theta }_l(f,t,{\overrightarrow{r}}_1,{\overrightarrow{r}}_2|{\tau }_l,{\alpha }_l,v_l,{\overrightarrow{\Omega }}_{1,l},{\overrightarrow{\Omega }}_{2,l})={\alpha }_l\exp \left\{j2\mathrm{\pi f}{\tau }_l\right\}\exp \left\{{j2\mathrm{\pi v}}_{l}t\right\}$>

$>\exp \left\{j\frac{2\pi }{\lambda }({\overrightarrow{\Omega }}_{1,l}·{\overrightarrow{r}}_1)\right\}\exp \left\{j\frac{2\pi }{\lambda }({\overrightarrow{\Omega }}_{2,l}·{\overrightarrow{r}}_2)\right\},$>

其中f为所述宽带无线通信信道的测量带宽内的频率采样点，t为测量时间内的时间采样点，为多天线测量时发射端多天线空间采样点的矢量位置，为多天线测量时接收端多天线空间采样点的矢量位置，符号τ_l为多径l的时延参数，α_l为多径l的复幅度参数，v_l为多径l的多普勒频移参数；为多径l的波速离开矢量方向，包括波速离开俯仰角θ₁和波速离开方位角φ₁两个参数；为多径l的波速到达矢量方向，包括波速到达俯仰角θ₂和波速到达方位角φ₂两个参数；若接收到的多径总共有L条，则无线通信信道的频域参数化模型为

$>H(f,t,{\overrightarrow{r}}_1,{\overrightarrow{r}}_2|\tau ,\alpha ,v,{\overrightarrow{\Omega }}_1,{\overrightarrow{\Omega }}_2)=\underset{l=1}{\overset{L}{\Sigma }}{\alpha }_l\exp \{-j2\mathrm{\pi f}{\tau }_l\}\exp \{-{j2\mathrm{\pi v}}_{l}t\}$>

$>\exp \{-j\frac{2\pi }{\lambda }({\overrightarrow{\Omega }}_{1,l}·{\overrightarrow{r}}_1)\}\exp \{-j\frac{2\pi }{\lambda }({\overrightarrow{\Omega }}_{2,l}·{\overrightarrow{r}}_2)\}.$>

所述步骤三包括以下详细步骤：步骤A1’，根据所述无线通信信道的频域参数化模型，令多径l的复幅度参数α_l归一，令多径l除时延参数τ_l和复幅度参数α_l之外的其他参数为0，以时延参数τ_l为最大似然估计变量，利用所述信道的实时频域冲激响作最大似然估计，获得多径l的时延参数初始化值；其中最大似然估计函数为所述信道的实时频域冲激响与相应的信道估计匹配函数对应频点数据相乘后求和取模平方；步骤A2’，根据所述无线通信信道的频域参数化模型，令多径l的复幅度参数α_l归一，令时延参数τ_l为步骤A1’估计的时延参数初始化值，令多径l除复幅度参数、时延参数和多普勒频移参数之外的其他参数为0，以多径l的多普勒频移参数为最大似然估计变量，利用所述信道的实时频域冲激响应作最大似然估计，获得多径的多普勒频移参数初始化值；其中最大似然估计函数为所述信道的实时频域冲激响与相应的信道估计匹配函数对应频点数据相乘后求和取模平方；步骤A3’；根据所述无线通信信道的频域参数化模型，令多径l的时延参数为步骤A1’估计的时延参数值，多普勒频移参数为步骤A2’估计的多普勒频移参数值，复幅度参数归一，令多径l除时延参数、多普勒频移参数、复幅度参数和波束到达方向矢量参数之外的其他参数为0，以多径l的波束到达方向矢量参数为最大似然估计变量，利用所述信道的实时频域冲激响应作最大似然估计，获得多径l的波束到达方向矢量参数初始化值；其中最大似然估计函数为所述信道的实时频域冲激响与相应的信道估计匹配函数对应频点数据相乘后求和取模平方；步骤A4’，根据所述无线通信信道的频域参数化模型，令多径l的时延参数为步骤A1’估计的时延参数值、令多径l的多普勒频移参数为步骤A2’估计的多普勒频移参数值、令多径l的波束到达方向矢量为步骤A3’估计的波束到达方向矢量参数值，令多径l的复幅度参数归一，以波束离开方向矢量参数为最大似然估计变量，利用所述信道的实时频域冲激响应作最大似然估计，获得多径l的波束离开方向矢量参数初始化值；其中最大似然估计函数为所述信道的实时频域冲激响与相应的信道估计匹配函数对应频点数据相乘后求和取模平方；步骤A5’，根据所述无线通信信道的频域参数化模型，令多径l的复幅度参数归一，采用步骤A1’至A4’估计的时延参数值、多普勒频移参数值、波束到达方向矢量参数值、波束离开方向矢量参数值，重构信道频域冲激响应，并用重构后的信道频域冲激响应除以重构前的信道频域冲激响应，获得多径l的复幅度参数初始化值；步骤A6’，判断各参数值是否满足循环结束条件，如果满足条件则输出初始化参数结果，如果不满足条件则继续进行步骤A7’；循环结束条件是：判断循环执行的次数是否等于需要估计的多径数目；步骤A7’，根据所述无线通信信道的频域参数化模型，采用步骤A1’至A5’估计的时延参数值、多普勒频移参数值、波束到达方向矢量参数值、波束离开方向矢量参数值，复幅度参数值重构信道频域冲激响应，并将重构后的信道频域冲击响应负反馈给信道的实时频域冲激响应，获得更新的信道的实时频域冲激响应H(f)，返回步骤A1’。

所述步骤四包括以下详细步骤：步骤B1’，根据所述无线通信信道的频域参数化模型，令待迭代估计的所有多径的多维参数值为上一次迭代估计的结果值，如果为首次迭代，则令所述各估计参数值为步骤三输出的相应初始化值，重构信道频域冲激响应，并将除本次需要迭代估计的多径外的其他多径的重构信道频域冲激响应负反馈给信道的实时频域冲激响应，获得更新的信道的实时频域冲激响应H_update(f)；步骤B2’，根据所述无线通信信道的频域参数化模型，令待迭代估计的多径l除时延参数外的各估计参数值为上一次迭代估计的结果值，如果为首次迭代，则令所述各估计参数值为步骤三输出的相应初始化值，复幅度参数归一，以时延参数为最大似然估计变量，利用所述更新的信道的实时频域冲激响应H_update(f)作最大似然估计，获得本次迭代估计的多径l的时延参数值；其中最大似然估计函数为所述信道的实时频域冲激响与相应的信道估计匹配函数对应频点数据相乘后求和取模平方；步骤B3’，根据所述无线通信信道的频域参数化模型，令待迭代估计的多径l除多普勒频移参数外的各估计参数值为上一次迭代估计的结果值，如果为首次迭代，则令所述各估计参数值为步骤三输出的相应初始化值，复幅度参数归一，以多普勒频移参数为最大似然估计变量，利用所述更新的信道的实时频域冲激响应H_update(f)作最大似然估计，获得本次迭代估计的多径l的多普勒频移参数值；其中最大似然估计函数为所述信道的实时频域冲激响与相应的信道估计匹配函数对应频点数据相乘后求和取模平方；步骤B4’，根据所述无线通信信道的频域参数化模型，令待迭代估计的多径l除波束到达方向矢量参数外的各估计参数值为上一次迭代估计的结果值，如果为首次迭代，则令所述各估计参数值为步骤三输出的相应初始化值，复幅度参数归一，以波束到达方向矢量参数为最大似然估计变量，利用所述更新的信道的实时频域冲激响应H_update(f)作最大似然估计，获得本次迭代估计的多径l的波束到达方向矢量参数值；其中最大似然估计函数为所述信道的实时频域冲激响与相应的信道估计匹配函数对应频点数据相乘后求和取模平方；步骤B5’，根据所述无线通信信道的频域参数化模型，令待迭代估计的多径l除波束离开方向矢量参数外的各估计参数值为上一次迭代估计的结果值，如果为首次迭代，则令所述各估计参数值为步骤三输出的相应初始化值，复幅度参数归一，以波束离开方向矢量参数为最大似然估计变量，利用所述更新的信道的实时频域冲激响应H_update(f)作最大似然估计，获得本次迭代估计的多径l的波束离开方向矢量参数值；其中最大似然估计函数为所述信道的实时频域冲激响与相应的信道估计匹配函数对应频点数据相乘后求和取模平方；步骤B6’，根据所述无线通信信道的频域参数化模型，采用步骤B2’至B5’估计的时延参数值、多普勒频移参数值、波束到达方向矢量参数值、波束离开方向矢量参数值，令复幅度参数归一，重构信道频域冲激响应，并将重构后的信道频域冲激响应与所述更新的信道的实时频域冲激响应H_update(f)相除，获得本次迭代估计的多径l的复幅度参数值；步骤B7’，判断是否满足收敛条件，如果满足收敛条件则输出多径l本次迭代的参数估计结果；如果不满足条件则返回步骤B2’；所述收敛条件是判断各参数的迭代次数是否等于需要估计的多径数目。

一种宽带无线通信信道频域多维参数化模型包括：

利用无线通信信道测量的发射信号频域数据和无线通信信道测量的接收信号频域采集数据计算获得信道的实时频域冲激响应的实测信道冲激响应生成模块；

根据模型参数需求建立无线通信信道的频域参数化模型和信道估计匹配函数的频域匹配建模模块；

利用所述频域参数化模型和信道估计匹配函数从所述信道的实时频域冲激响应中搜索出多径，并初始化每条多径的参数的频域多径搜索模块；

对于每条多径，利用所述的实测信道频域冲激响应和信道估计匹配函数计算最大似然估计，并通过迭代估计获取每条多径的多维参数值的频域模型参数迭代估计模块；

判断是否循环执行迭代估计的估计参数稳定性判定模块。

本发明的有益效果在于：本发明所述建模方法可以直接处理测量仪器输出的宽带测量频域采样数据，降低了实现复杂度；

本发明的另一有益效果在于：设计了多维估计信道参数，能够全面描述无线信道，不但满足目前对信道建模的参数需求，还可以不受时域采样率的限制，提高时延参数估计精度。

附图说明

图1为本发明所述的宽带无线通信信道频域多维参数化建模方法流程图；

图2为实施例一中的两个信道参数的初始化方法流程图；

图3为实施例一中的两个信道参数的迭代估计方法流程图；

图4为实施例二中的七个信道参数的初始化方法流程图；

图5为实施例二中的七个信道参数的迭代估计方法流程图。

具体实施方式

本发明公开了一种宽带无线通信信道频域多维参数化模型及建模方法。该模型包括实测信道冲激响应生成模块、频域匹配建模模块、频域多径搜索模块、频域模型参数迭代估计模块、估计参数稳定性判定模块。本发明可以基于多通道无线通信信道频域测量数据，快速提取宽带无线通信信道的多维参数化模型，在保持高精度的情况下有效地降低信号处理复杂度，十分适合应用于LTE、4G等未来宽带无线通信系统。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

实施例一

本实施例提供一种基于实测宽带的无线通信信道频域建模方法，参见图1，该方法可用于直接处理测量仪器输出的宽带频域采样数据，进行高精度无线通信信道多维参数估计，具体包括以下步骤：

步骤1：输入无线通信信道测量的发射信号频域数据X(f)和无线通信信道测量的接收信号频域采集数据Y(f)，通过矩阵除法运算H(f)＝Y(f)/X(f)获得测量信道的实时频域冲激响应H(f)，其中f为测量带宽内的频率采样点。例如：测量的发射信号频域数据X(f)和接收信号频域采集数据Y(f)带宽相同，都为M×1的矩阵，H(f)＝Y(f)/X(f)计算为将Y(f)与X(f)对应元素相除，获得H(f)为M×1的矩阵。

步骤2：根据需求选取一定的参数，建立实测无线通信信道冲激响应的频域参数化模型。

本实施例选取时延参数τ、复幅度参数α构建每条传播多径l的信道估计匹配函数其中采样变量符号f为测量带宽内的频率采样点，τ_l为多径l的时延参数，α_l为多径l的复幅度参数。假设接收到的多径总共有L条，则实测无线通信信道冲激响应的频域参数化模型为：

$>H\left(f\right|\tau ,\alpha )=\underset{l=1}{\overset{L}{\Sigma }}{\alpha }_l\exp \{-j2\mathrm{\pi f}{\pi }_l\}.$>

步骤3：根据步骤2建立的无线通信信道的频域参数化模型，利用步骤1获得的信道的实时频域冲激响应，初始化频域参数化模型的各参数值。

本实施例中两个信道参数的初始化方法流程如图2所示。

步骤301，根据步骤2建立的无线通信信道的频域参数化模型，令复幅度参数归一，以时延参数为最大似然估计变量，利用信道的实时频域冲激响应作最大似然估计，获得每一条多径的时延参数初始化值。其中最大似然估计函数为：先将每个频点上的测量信道频域冲激响应数据乘以该多径对应频点的信道估计匹配函数，再对以上结果求和后取模平方：其中f₁，...，f_M为在频域的M个样本点。

步骤302，根据步骤2建立的无线通信信道的频域参数化模型，采用步骤301估计的时延参数初始化值，令复幅度参数归一，重构信道频域冲激响应，并用重构后的信道频域冲击响应除以信道的实时频域冲激响应，获得每条多径的复幅度值。

步骤303，判断每条多经的各参数值是否满足循环结束条件，如果满足条件则输出初始化参数结果，如果不满足条件则继续进行步骤304。收敛条件可以是：判断循环执行的次数是否等于需要估计的多径数目。

步骤304，根据步骤2建立的无线通信信道的频域参数化模型，采用步骤301、步骤302估计的时延参数值、复幅度参数值，重构信道频域冲激响应，并将重构后的信道频域冲击响应负反馈给信道的实时频域冲激响应，获得更新的测量信道的实时频域冲激响应，以备下一轮初始化估计。

循环执行以上步骤，直至步骤303判断结束初始化。

步骤4：根据步骤2建立的无线通信信道的频域参数化模型，利用步骤1获得的信道的实时频域冲激响应和步骤3获得的每条多径的各初始化参数值，迭代估计频域模型各参数值，直至各参数值满足收敛条件。

本实施例中两个信道参数迭代估计方法流程如图3所示。

步骤401，根据所述无线通信信道的频域参数化模型，令待迭代估计的所有多径的多维参数值为上一次迭代估计的结果值，如果为首次迭代，则令所述各估计参数值为步骤3输出的相应初始化值，重构信道频域冲激响应，并将除本次需要迭代估计的多径外的其他多径的重构信道频域冲激响应负反馈给信道的实时频域冲激响应，获得更新的信道的实时频域冲激响应H_update(f)；

步骤402，根据步骤2建立的无线通信信道的频域参数化模型，令复幅度参数归一，时延参数作为最大似然估计的变量，利用步骤3获得的更新的测量信道的实时频域冲激响应H_update(f)作最大似然估计，获得每条多径的本次迭代的时延参数值。其中最大似然估计函数为f₁，...，f_M为在频域的M个样本点。

步骤403，根据步骤2建立的无线通信信道的频域参数化模型，采用步骤402估计的时延参数值，令复幅度参数归一，重构信道频域冲激响应，并用重构后的信道频域冲击响应除以测量信道的实时频域冲激响应H_update(f)(步骤402输出结果)，获得每条多径的复幅度参数值。

步骤404，判断步骤402获得的时延参数值是否满足收敛条件，如果满足条件则输出参数估计结果，如果不满足条件则继续进行步骤401。收敛条件可以是：判断时延参数的迭代次数是否等于需要估计的多径数目。

步骤5：判断步骤4输出的参数估计结果是否满足稳定性迭代条件，如果满足稳定性迭代条件，则输出估计的信道模型参数值；如果不满足稳定性迭代条件，则返回执行步骤4。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于需要考虑时延、复幅度、多普勒频移、波束离开俯仰角、波束离开方位角、波速到达俯仰角、波束到达方位角七个参数。以下结合图1对本实施例作进一步详细描述。

本实施例的具体步骤包括：

步骤1’：根据需求建立实测无线通信信道冲激响应的频域参数化模型。

根据实际需求，选取一定的参数，建立信道冲激响应频域参数化模型。本实施例选取时延、复幅度、多普勒频移、波束离开俯仰角、波束离开方位角、波速到达俯仰角、波束到达方位角构建每条传播多径l的信道估计匹配函数，该函数的表达式为：

$>{\theta }_l(f,t,{\overrightarrow{r}}_1,{\overrightarrow{r}}_2|{\tau }_l,{\alpha }_l,v_l,{\overrightarrow{\Omega }}_{1,l},{\overrightarrow{\Omega }}_{2,l})={\alpha }_l\exp \left\{j2\mathrm{\pi f}{\tau }_l\right\}\exp \left\{{j2\mathrm{\pi v}}_{l}t\right\}$>

$>\exp \left\{j\frac{2\pi }{\lambda }({\overrightarrow{\Omega }}_{1,l}·{\overrightarrow{r}}_1)\right\}\exp \left\{j\frac{2\pi }{\lambda }({\overrightarrow{\Omega }}_{2,l}·{\overrightarrow{r}}_2)\right\},$>

其中包括四个采样变量符号：f为所述宽带无线通信信道的测量带宽内的频率采样点；t为测量时间内的时间采样点；为多天线测量时发射端多天线空间采样点的矢量位置；为多天线测量时接收端多天线空间采样点的矢量位置。另外包括五个参数符号：τ_l为多径l的时延参数，α_l为多径l的复幅度参数，v_l为多径l的多普勒频移参数；为多径l的波速离开矢量方向，包括波速离开俯仰角θ₁和波速离开方位角φ₁两个参数；为多径l的波速到达矢量方向，包括波速到达俯仰角θ₂和波速到达方位角φ₂两个参数；共计七个信道参数。

假设接收到的多径总共有L条，则无线通信信道的频域参数化模型为：

$>H(f,t,{\overrightarrow{r}}_1,{\overrightarrow{r}}_2|\tau ,\alpha ,v,{\overrightarrow{\Omega }}_1,{\overrightarrow{\Omega }}_2)=\underset{l=1}{\overset{L}{\Sigma }}{\alpha }_l\exp \{-j2\mathrm{\pi f}{\tau }_l\}\exp \{-{j2\mathrm{\pi v}}_{l}t\}$>

$>\exp \{-j\frac{2\pi }{\lambda }({\overrightarrow{\Omega }}_{1,l}·{\overrightarrow{r}}_1)\}\exp \{-j\frac{2\pi }{\lambda }({\overrightarrow{\Omega }}_{2,l}·{\overrightarrow{r}}_2)\}.$>

步骤2’：输入无线通信信道测量的发射信号频域数据X(f)和无线通信信道测量的接收信号频域采集数据Y(f)，通过矩阵除法运算H(f)＝Y(f)/X(f)，获得测量信道的实时频域冲激响应H(f)，其中f为测量带宽内的频率采样点。通过时-频-空多维测量，可以获得信道多维频域采样信号数据再通过运算，可以获得相应的多维测量信道频域冲激响应数据以上各变量含义为：f为测量带宽内的频率采样点；t为测量时间内的时间采样点；为多天线测量时，发射端多天线空间采样点的矢量位置；为多天线测量时，接收端多天线空间采样点的矢量位置。例如：测量发射信号频谱数据X(f)为M×1的矩阵，采样信号数据为M×K×P×Q的四维矩阵，H(f)＝Y(f)/X(f)计算为：将四维矩阵依次取出与频域带宽相关的一维矩阵Y(f)，其大小为M×1，与X(f)对应元素相除，获得H(f)为M×1的矩阵；循环计算完成所有维度，获得的为M×K×P×Q的四维矩阵。

步骤3’：根据步骤1’建立的无线通信信道的频域参数化模型，利用步骤2’获得的测量信道的实时频域冲激响应，初始化频域模型各参数值。本实施例中七个信道参数初始化方法的流程如图4所示。

步骤301’，根据步骤1’建立的无线通信信道的频域参数化模型，令复幅度参数归一，令除时延参数以外的其他参数为0，以时延参数为做最大似然估计变量，利用测量信道的实时频域冲激响应作最大似然估计，获得每条多径的时延参数初始化值。其中最大似然估计函数为所述信道的实时频域冲激响与相应的信道估计匹配函数对应频点数据相乘后求和取模平方。

步骤302’，根据步骤1’建立的无线通信信道的频域参数化模型，令时延为步骤301’估计的时延参数值，令复幅度参数归一，令除多普勒频移参数以外的其他参数为0，以多普勒频移参数为做最大似然估计变量，利用测量信道的实时频域冲激响应作最大似然估计，获得每条多径的多普勒频移参数初始化值。其中最大似然估计函数为所述信道的实时频域冲激响与相应的信道估计匹配函数对应频点数据相乘后求和取模平方。

步骤303’，根据步骤1’建立的无线通信信道的频域参数化模型，令时延为步骤301’估计的时延参数值，令多普勒频移为步骤302’估计的多普勒频移参数值，令复幅度参数归一，令除波束到达方向矢量(即：波速到达俯仰角、波束到达方位角)参数以外的其他参数为0，以波束到达方向矢量参数为做最大似然估计变量，利用测量信道的实时频域冲激响应作最大似然估计，获得每条多径的波束到达方向矢量参数初始化值；其中最大似然估计函数为所述信道的实时频域冲激响与相应的信道估计匹配函数对应频点数据相乘后求和取模平方。

步骤304’，根据步骤1’建立的无线通信信道的频域参数化模型，令时延为步骤301’估计的时延参数值，令多普勒频移为步骤302’估计的多普勒频移参数值，令波束到达方向矢量为步骤303’估计的波束到达方向矢量参数值，令复幅度参数归一，以波束离开方向矢量参数为做最大似然估计变量，利用测量信道的实时频域冲激响应作最大似然估计，获得每条多径的波束离开方向矢量参数初始化值。其中最大似然估计函数为所述信道的实时频域冲激响与相应的信道估计匹配函数对应频点数据相乘后求和取模平方。

步骤305’，根据步骤1’建立的无线通信信道的频域参数化模型，采用以上301’至304’步骤估计的时延参数值、多普勒频移参数值、波束到达方向矢量参数值、波束离开方向矢量参数值，令复幅度参数归一，重构信道频域冲激响应，并用重构后的信道频域冲激响应除以测量信道的实时频域冲激响应，获得每条多径的复幅度值。

步骤306’，判断各参数值是否满足循环结束条件，如果满足条件则输出初始化参数结果，如果不满足条件则继续进行步骤307’。循环结束条件是：判断循环执行的次数是否等于需要估计的多径数目；

步骤307’，根据步骤1’建立的无线通信信道的频域参数化模型，采用以上301’至305’步骤估计的时延参数值、多普勒频移参数值、波束到达方向矢量参数值、波束离开方向矢量参数值，复幅度参数值，重构信道频域冲激响应，并将重构后的信道频域冲击响应负反馈给测量信道的实时频域冲激响应，获得更新的测量信道的实时频域冲激响应，以备下一轮初始化估计。

循环执行以上步骤，直至步骤306’判断结束初始化，其中循环结束条件可以是：判断循环执行的次数是否等于需要估计的多径数目。

步骤4’：根据步骤1’建立的无线通信信道的频域参数化模型，利用步骤2’获得的测量信道的实时频域冲激响应和步骤3’获得的各初始化参数值，迭代估计频域模型各参数值，直至满足收敛条件。本实施例中七个信道参数迭代估计方法的流程如图5所示。

步骤401’，根据步骤1建立的无线通信信道的频域参数化模型，令待迭代估计的所有多径的多维参数值为上一次迭代估计的结果值，如果为首次迭代，则令所述各估计参数值为步骤3输出的相应初始化值，重构信道频域冲激响应，并将除本次迭代估计的多径外的其他多径的重构信道频域冲击响应负反馈给测量信道的实时频域冲激响应，获得更新的测量信道的实时频域冲激响应H_update(f)，以备迭代估计。

步骤402’，根据步骤1’建立的无线通信信道的频域参数化模型，令除时延参数外的其他各估计参数值为上一次迭代估计的结果值(如果为首次迭代，则令其他各估计参数值为步骤3’输出的相应初始化值)，复幅度参数归一，以时延参数为最大似然估计变量，利用更新的测量信道的实时频域冲激响应作最大似然估计，获得本次迭代估计的多径的时延参数值。其中最大似然估计函数为所述信道的实时频域冲激响与相应的信道估计匹配函数对应频点数据相乘后求和取模平方。

步骤403’，根据步骤1’建立的无线通信信道的频域参数化模型，令除多普勒频移参数外的其他各估计参数值为上一次迭代估计的结果值(如果为首次迭代，则令其他各估计参数值为步骤3’输出的相应初始化值)，复幅度参数归一，以多普勒频移参数为最大似然估计变量，利用更新的测量信道的实时频域冲激响应作最大似然估计，获得本次迭代估计的多径的多普勒频移参数值。其中最大似然估计函数为所述信道的实时频域冲激响与相应的信道估计匹配函数对应频点数据相乘后求和取模平方。

步骤404’，根据步骤1’建立的无线通信信道的频域参数化模型，令除波束到达方向矢量参数外的其他各估计参数值为上一次迭代估计的结果值(如果为首次迭代，则令其他各估计参数值为步骤3’输出的相应初始化值)，复幅度参数归一，以波束到达方向矢量参数为最大似然估计变量，利用更新的测量信道的实时频域冲激响应作最大似然估计，获得本次迭代估计的多径的波束到达方向矢量参数值。其中最大似然估计函数为所述信道的实时频域冲激响与相应的信道估计匹配函数对应频点数据相乘后求和取模平方。

步骤405’，根据步骤1’建立的无线通信信道的频域参数化模型，令除波束离开方向矢量参数外的其他各估计参数值为上一次迭代估计的结果值(如果为首次迭代，则令其他各估计参数值为步骤3’输出的相应初始化值)，复幅度参数归一，以波束离开方向矢量参数为最大似然估计变量，利用更新的测量信道的实时频域冲激响应作最大似然估计，获得本次迭代估计的多径的波束离开方向矢量参数值。其中最大似然估计函数为所述信道的实时频域冲激响与相应的信道估计匹配函数对应频点数据相乘后求和取模平方。

步骤406’，根据步骤1’建立的无线通信信道的频域参数化模型，采用步骤402’至405’估计的时延参数值、多普勒频移参数值、波束到达方向矢量参数值、波束离开方向矢量参数值，令复幅度参数归一，重构信道频域冲激响应，并将重构后的信道频域冲激响应与更新的测量信道的实时频域冲激响应H_update(步骤401’输出结果)相除，获得本次迭代估计的多径的复幅度值。

步骤407’，判断本次迭代估计的多径的各参数值是否满足收敛条件，如果满足条件则输出本次迭代的参数估计结果；如果不满足条件则返回步骤402’，其中，收敛条件可以是：判断各参数的迭代次数是否等于需要估计的多径数目。

步骤5’：判断步骤4’输出的参数估计结果是否满足稳定性迭代条件，如果满足稳定性迭代条件，则输出估计的信道模型参数值；如果不满足稳定性迭代条件，则循环执行步骤4’。

本发明可以根据实际需求选取以下七个参数中的一部分，该七个参数为：时延、复幅度、多普勒频移、波束离开俯仰角、波束离开方位角、波速到达俯仰角、波束到达方位角。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其他形式、结构、布置、比例，以及用其他元件、材料和部件来实现。