基于奇點(diǎn)展開法構(gòu)建超寬帶信道模型的制作方法
【專利摘要】基于奇點(diǎn)展開法構(gòu)建超寬帶信道模型是通過研究時域散射響應(yīng)模型分析超寬帶脈沖信號在室內(nèi)傳輸?shù)亩嗦窂叫诺赖奈锢砘A(chǔ)、脈沖信號失真問題和脈沖信號的相位問題以及噪聲對復(fù)極點(diǎn)估計(jì)的影響，根據(jù)系統(tǒng)散射響應(yīng)的隨機(jī)統(tǒng)計(jì)特性，分析影響信道模型的因素，使用用周期的納秒級脈沖激勵信道，接收信號是窄脈沖經(jīng)過多徑播后疊加得到，在接收端采用適當(dāng)?shù)脑O(shè)備記錄下信道的沖激響應(yīng)。
【專利說明】基于奇點(diǎn)展開法構(gòu)建超寬帶信道模型
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利屬于超寬帶【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種基于奇點(diǎn)展開法構(gòu)建超寬帶信道模型。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著Internet、多媒體和無線通信技術(shù)的發(fā)展，人們對實(shí)現(xiàn)高速率、高質(zhì)量無線多媒體業(yè)務(wù)的需要越來越迫切，而WPAN越來越受到人們的重視。實(shí)現(xiàn)WPAN的技術(shù)有藍(lán)牙(Bluetooth)技術(shù)、IrDA(Infrared Data Association)、Home RF 以及超寬帶(Ultra-wideband, UffB)等技術(shù)。超寬帶技術(shù)以信號功率譜密度低、不易檢測、系統(tǒng)復(fù)雜度低等獨(dú)特的優(yōu)勢，成為短距離、高速無線網(wǎng)絡(luò)最熱門的物理層技術(shù)之一的超寬帶通信技術(shù)，為無線局域網(wǎng)和個人局域網(wǎng)的接入帶來低功耗、高帶寬并且相對簡單的解決方案。并且可以有效的解決企業(yè)、家庭公共場所等高速Internet接入的需要和越來越擁擠的頻率資源分配的矛盾。建立準(zhǔn)確，完整的信道模型，是系統(tǒng)設(shè)計(jì)、性能優(yōu)越以及其它核心內(nèi)容的重要基礎(chǔ)。
發(fā)明專利內(nèi)容
[0003]本發(fā)明專利所要解決的技術(shù)問題在于針對現(xiàn)在技術(shù)模型都不能較好的寬成超寬帶信道的復(fù)雜特征的現(xiàn)狀，通過研究時域散射響應(yīng)模型分析超寬帶脈沖信號在室內(nèi)傳輸?shù)亩嗦窂叫诺赖奈锢砘A(chǔ)、脈沖信號失真問題和脈沖信號的相位問題以及噪聲對復(fù)極點(diǎn)估計(jì)的影響，根據(jù)系統(tǒng)散射響應(yīng)的隨機(jī)統(tǒng)計(jì)特性，分析影響信道模型的因素，最終建立適合于超寬帶通信系統(tǒng)的信道模型。
[0004]上述是一種基于奇點(diǎn)展開法構(gòu)建超寬帶信道模型。
[0005]上述模型是用周期的納秒級脈沖激勵信道，接收信號是窄脈沖經(jīng)過多徑播后疊加得到，在接收端采用適當(dāng)?shù)脑O(shè)備記錄下信道的沖激響應(yīng)。一般采用頻譜分析儀和網(wǎng)絡(luò)分析儀。由于信道的沖激響應(yīng)與傳輸函數(shù)互為傅立葉變換對，因此可以在頻域和時域?qū)π诺赖奶匦赃M(jìn)行測量。
[0006]上述模型時域測量數(shù)據(jù)處理的目的已經(jīng)為了得到信道的沖激響應(yīng)h(t)，因此需要對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行解卷積處理，設(shè)置時間零點(diǎn)和確定系統(tǒng)的分辯率，從而得到的沖激響應(yīng)。
[0007]上述模型頻域測量是通過不同頻率的短脈沖沖激信道得到信道的頻域響應(yīng)，要通過對頻域數(shù)據(jù)的處理，經(jīng)過傅立葉反變掙得到時域的沖激響應(yīng)。
[0008]基于奇點(diǎn)展開法構(gòu)建超寬帶信道模型其特點(diǎn)是:信道沖激響應(yīng)可以直接通過接收信號與發(fā)射脈沖去卷積得到。
[0009]由于UWB信道模型的建立將直接影響設(shè)計(jì)UWB系統(tǒng)的性能，所以基于UWB室內(nèi)無線信道電波傳播獨(dú)特性建立的UWB信道模型對研究室內(nèi)UWB無線通信系統(tǒng)有非常重要的意乂:
[0010](I)實(shí)現(xiàn)對信號傳播特性的預(yù)測，根據(jù)脈沖信號傳播機(jī)理和環(huán)境特性建立相應(yīng)的UWB信道電波傳播預(yù)測模型。要給定頻率、距離、收發(fā)信機(jī)天線高度和環(huán)境特性等參數(shù)時，可以預(yù)測出傳播路徑損耗，用來指導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和規(guī)劃:根椐模型中接收信號的幅度、多徑分量到達(dá)的時間和功率等的分布特性，可以研究更有效抗信號畸變的理論和方法，來保證系統(tǒng)傳輸質(zhì)量和傳輸容量等方面的性能要求；
[0011](2)為實(shí)現(xiàn)信道仿真提供基礎(chǔ)。根據(jù)對傳播特性的理論研究結(jié)果、測量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果得到的信道模型，可用硬件或軟件實(shí)現(xiàn)電波的傳播過程和傳播特性的仿真。應(yīng)用仿真器，可以進(jìn)行無線傳輸系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)，更有效地進(jìn)行高效高速調(diào)制解調(diào)技術(shù)、抗多徑技術(shù)、分集接收技術(shù)等無線傳輸技術(shù)的研究與開發(fā)。
[0012]綜上所述，本發(fā)明專利為評估各種UWB通信實(shí)現(xiàn)方案的性能以及標(biāo)準(zhǔn)化工作，建立了一個比較精確完整的信道模型。
[0013]下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明專利進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【專利附圖】

【附圖說明】 [0014]附圖為本發(fā)明專利的系統(tǒng)模型圖。
[0015]附圖標(biāo)記說明:
[0016]1-測量系統(tǒng)
[0017]2-后期數(shù)據(jù)處理
【具體實(shí)施方式】
[0018]圖中I中，發(fā)射端由脈沖發(fā)生器直接發(fā)射窄脈沖，脈沖信號經(jīng)功率放大器、發(fā)射天線后進(jìn)入信道，接收信號經(jīng)接收天線、低噪放后直接送數(shù)字抽樣示波器，并轉(zhuǎn)存到計(jì)算機(jī)中。
[0019]脈沖發(fā)生器和數(shù)字抽樣示波器均由觸發(fā)信號發(fā)生器發(fā)出的信號觸發(fā)。
[0020]圖中2中，后期處理中使用Matlab軟件利用CLEAN算法對接收信號進(jìn)行去卷積，再通過對數(shù)據(jù)的處理就可以得到信道的沖激響應(yīng)h (t)，具體如下:
[0021]后期處理中，時域中脈沖發(fā)生器發(fā)了的脈沖信號波形p(t)，抽樣示波器得到的接受信號波形r (T)的連續(xù)形式為:
r (t) =p (t) *T (t) *h (t) *r (t) *n (t)
[0022]其中，T(t)和R(t)的分別是發(fā)射和接收天線的時域沖激影響，h(t)是信道沖激影響，n(t)是加性高斯白噪聲。
[0023]時域信道測量的后期數(shù)據(jù)處理的主要任務(wù)就是從接收信號r(t)中提取出信道沖激響應(yīng)h(t).如圖所示。該過程主要包括利用CLEAN算法對對接收信號進(jìn)行卷積、設(shè)置時間零點(diǎn)和確定系統(tǒng)分辨率，并重新計(jì)算多徑幅度三部分。
[0024]1.利用CLEAN算法對對接收信號進(jìn)行卷積；
[0025]2.設(shè)置時間零點(diǎn)；
確定去卷積后的信道沖激響應(yīng)的時間起點(diǎn)，并設(shè)置時間為零點(diǎn)(一般均為計(jì)算得到的時間位置靠前的多徑為首徑)，以確定后續(xù)到達(dá)的多徑分量的到達(dá)時間。
[0026]3.確定系統(tǒng)分辨率，并重新計(jì)算多徑幅度。
[0027]CLEAN算法處理得到的信道沖激響應(yīng)中的多徑分量的時間間隔遠(yuǎn)小于系統(tǒng)的時間分辨率，需要按照系統(tǒng)的時間分辨率重新計(jì)算多徑幅度。在確定系統(tǒng)分辨率后，將沖激響應(yīng)按系統(tǒng)分辨率分成相等的時間片(bin);將每個時間片內(nèi)的所有的多徑幅度相加作為此片
多徑分量幅度。
[0028]以上所述，僅是本發(fā)明專利較佳實(shí)施例，并非對本發(fā)明專利作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明專利技術(shù)實(shí)質(zhì)以上實(shí)施所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均屬于本發(fā)明專利技術(shù)方法的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.基于奇點(diǎn)展開法構(gòu)建超寬帶信道模型，信道沖激響應(yīng)可以直接通過接收信號與發(fā)射脈沖去卷積得到。
2.基于奇點(diǎn)展開法構(gòu)建超寬帶信道模型是用周期的納秒級脈沖激勵信道，接收信號是窄脈沖經(jīng)過多徑播后疊加得到，在接收端采用適當(dāng)?shù)脑O(shè)備記錄下信道的沖激響應(yīng)。
【文檔編號】H04B17/00GK103546219SQ201210235870
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2012年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月9日
【發(fā)明者】鄭玉山, 鄧正宏, 夏杰 申請人:西安秦碼軟件科技有限公司