专利名称：超宽带压缩感知无线信道建模方法
技术领域：
本发明基于压缩感知(CS，Compressive knsing)理论，提出了超宽带(UWB，Ultra Wide-Band)无线信道建模方法，属于通信领域。
背景技术：
UWB技术是一种衬叠式使用频谱资源的新型无线通信技术，其发送信号带宽可高达数吉赫兹(GHz)。按照美国FCC与2002年颁布的UWB频谱掩模规范，其绝对带宽可达 7. 5Ghz0目前，IEEE针对UWB诸多应用场景颁布了相关标准，其中包括高速无线个域网标准IEEE802. 15. 3和低速无线传感器网络标准IEEE802. 15. 4，以及目前广泛研究的用于医疗监测领域的无线体域网(WBAN, Wireless Body Area Network)。2008年12月6日，为满足社会各行业对短距离、高速率数据通信的应用需求，提高频率的利用率，中国无线电管理部门发布了《超宽带(UWB)技术频率使用规定》，为UWB技术划分的可用频段为6-9GHz和 4. 2-4. 8GHz (需要检测干扰避让(DAA)技术辅助)。由于UWB信号的极高带宽，因而其时域信号具有极强的多径分辨力，通过先进的Rake接收技术充分利用多径分量，在无线个域网 (WPAN,Wireless Personal Local Network)中极具应用潜力。另外，巨大带宽致使UWB信号具备高精度定位与测距能力，在军事领域也具有广泛应用场景，例如高分辨力雷达和穿墙成像系统。具有众多技术优势的UWB技术被认为是短距离无线通信技术的未来主流，而UWB 信道模型是评估各类UWB技术的基础。信道建模是UWB技术研究的基础工作，可以为各类 UffB技术提案提供一个公平的评测工具，UffB系统的设计、测试和改进都依赖于对信道的理解。在研究UWB与其它无线通信系统兼容性时，UWB信道也是影响兼容性分析的主要因素之一，决定着UWB系统的链路预算。在UWB技术的研究领域，所使用的通信系统的天线、接收机的设计与分析、通信系统仿真等都需要一个准确且通用的信道模型。UffB的信道建模可以分为两种类型统计式模型(Statistical Model)和确定式 (Deterministic Model)模型。由于确定式信道模型需要墙体、各种障碍物的特性参数来设定电波传播过程的环境参数，因此UWB信道更多采用统计式信道模型来表示。统计式信道模型是对信号无线传播环境统计特性的描述，往往通过结合统计分析和实验方法而得到， IEEE 802. 15. 3a 和 IEEE 802. 15. 4a 信道模型都是基于 Saleh-Valenzuela(S-V)分簇的修正S-V模型，如IEEE 802. 15. 4a信道模型可表示为
权利要求
1.一种超宽带压缩感知无线信道建模实现方法，包括利用频域加窗方式截取目标频段操作来获得信道测量数据；基于压缩感知的UWB信道频域测量数据处理操作，用于估计离散信道响应；以及建立CS的观测点数与UWB信道平均多径个数关系模型。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用频域加窗方式截取目标频段操作来获得信道测量数据包括在UWB信道频域测量方式下，实际测量频段大于目标频段，将窗函数的过渡带设计在目标频段之外，窗函数在目标频段内的幅度频率特性为平坦直线， 在目标频段外的过渡带为光滑曲线。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于压缩感知的UWB频域测量数据处理操作包括利用频域窗函数对应的时域窗脉冲构造参数化波形字典，增强时域测量信号的稀疏表达，利用压缩感知对时域测量信号进行解卷积，得到离散信道响应估计。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用频域窗函数对应的时域窗脉冲构造参数化波形字典包括将窗脉冲按照等间隔的方式排列，并由排列间隔参数决定压缩感知解卷积结果的多径最小间隔。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述增强时域测量信号的稀疏表达，利用压缩感知解卷积得到离散信道响应估计包括将频域信道测量信号对应的时域测量信号表示为时域窗脉冲与离散信道响应的卷积形式，采用贪婪追踪算法作为压缩感知的重构算法，使压缩感知在信号重构的同时完成解卷积，得到离散信道响应估计。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立压缩感知的观测点数与UWB信道平均多径个数的关系模型包括对信道实测数据按照场景类型、是否视距、测量距离范围等因素进行分类，对时域测量信号利用压缩感知进行重构，不断改变CS的观测点数，记录该观测点数下的实测数据重构概率，得到多组实测数据的CS观测点数与重构概率对应关系曲线，每一条曲线都对应一个实测数据分组的平均多径个数，得到CS的观测点数与UWB信道平均多径个数关系模型。
全文摘要
本发明公开了一种超宽带压缩感知频域信道测量数据处理方法，属于通信领域。包括对于频域测量方式下的UWB信道测量数据，设计窗函数截取目标频段的信道测量数据；将窗函数对应的时域脉冲作为先验信息构建超完备的波形字典，使时域信道测量信号具有更稀疏的表示；将贪婪追踪算法作为压缩感知的重构算法，通过对时域信道测量信号的重构，完成信号的解卷积，在不降低解卷积准确性的前提下，降低测量设备的采样率。本发明还公开一种UWB压缩感知多径信道模型建模方法，利用在压缩感知理论中一组信道测量数据的成功重构概率与观测样本数的对应关系特性，以及成功重构概率受限于信道平均多径个数特性，建立观测样本数与信道平均多径个数的关系模型。
文档编号H04W16/22GK102421105SQ201210007930
公开日2012年4月18日 申请日期2012年1月12日 优先权日2012年1月12日
发明者周正, 李德建, 李斌, 蒋挺 申请人:北京邮电大学