基于非连续频谱信号的无线信道探测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种基于非连续频谱信号的无线信道探 测方法。
【背景技术】
[0002] 目前，常用的无线信道探测方法主要是利用连续频谱信号进行信道探测，虽然在 理论上可以达到准确探测信道的效果，但是在实际测量中难以使用一个不受外界环境影响 的宽频带连续频谱信号，上述常用的无线信道探测方法存在着无线信道探测信号的带宽有 限、信道探测系统设置不够灵活、不具备无线环境认知能力、数据处理量大、对现有频谱授 权用户（主用户）造成潜在有害干扰等诸多缺点。
[0003] 因此，如何开发一种基于非连续频谱信号的无线信道探测方法是一个亟待解决的 问题。
【发明内容】
[0004] 本发明的实施例提供了一种基于非连续频谱信号的无线信道探测方法，以实现对 无线信道进行有效地探测。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。
[0006] 根据本发明的一个方面，提供了一种基于非连续频谱信号的无线信道探测方法， 包括：
[0007] 根据频谱感知、信道特性预估的结果和先验知识，判断待测无线信道环境场景符 合的经典多径时延场景；
[0008] 当所述待测无线信道环境场景符合的经典多径时延场景的多径数不大于预先设 定的数值时，避开所述待测无线信道幅频响应的凹陷处选取非连续频谱信道探测信号的设 定频段；
[0009] 在所述待测无线通信环境中发射所述非连续频谱信道探测信号，对所述待测无线 通信环境中接收到的所述非连续频谱信道探测信号进行无线信道特性分析，获取所述待测 无线信道的特性参数。
[0010] 优选地，所述的根据频谱感知、信道特性预估的结果和先验知识，判断待测无线信 道环境场景符合的经典多径时延场景，包括：
[0011] 根据待测无线通信环境中已用的频谱信号，对待测无线信道环境进行频谱感知、 信道特性预估，根据所述频谱感知、信道特性预估的结果和先验知识，获取待测无线信道 环境场景符合的经典多径时延场景，并得到所述经典多径时延场景的信道时延经典模型 h( τ )，所述频谱感知、信道特性预估的结果包括待测无线信道的最大时延、典型的多径数、 均方根时延或者信道的时域冲激响应参数。
[0012] 优选地，所述的当所述待测无线信道环境场景符合的经典多径时延场景的多径数 不大于预先设定的数值时，避开所述待测无线信道幅频响应的凹陷处选取非连续频谱信道 探测信号的设定频段，包括：
[0013] 当所述待测无线信道环境场景符合的经典多径时延场景的多径数不大于预先设 定的数值时，对所述经典多径时延场景的信道时延经典模型h ( τ )做傅里叶变换可得：
[0015] 对所述H (f)的频谱求模，得到所述待测无线信道的幅频响应|H (f) I :
[0017] 将所述待测无线信道的幅频响应|H(f) I的深衰落所对应的频点作为所述待测无 线信道频谱的凹陷处，避开所述待测无线信道幅频响应的凹陷处选取非连续频谱信道探测 信号的设定频段。
[0018] 优选地，所述的方法还包括：
[0019] 当所述待测无线信道环境场景符合的经典多径时延场景的多径数大于预先设定 的数值时，在待测无线信道频谱的所有频段中采用等间隔均匀的选取非连续频谱信道探测 信号所在的频段。
[0020] 优选地，所述的在所述待测无线通信环境中发射所述非连续频谱信道探测信号， 对所述待测无线通信环境中接收到的所述非连续频谱信道探测信号进行无线信道特性分 析，获取所述待测无线信道的特性参数，包括：
[0021] 通过接收机在所述待测无线通信环境中接收所述非连续频谱信道探测信号，得到 接收信号，对所述接收信号进行IFFT变换，得到时域响应信号hi (η);
[0022] 在所述时域响应信号hi (η)中，对于η>30,则设置hi (η) = 0 ;对于h (η)〈0. 1，则 设置hi (η) = 0,所述η表示IFFT所得序列的序号；
[0023] 对所述时域响应信号hi (η)进行功率补偿，得到待测无线信道的时域冲击响应信 号 h (η):
[0025] BW1为非连续频谱信道探测信号所选频带的总带宽，BW为系统总带宽。
[0026] 优选地，所述的方法还包括：
[0027] 对所述待测无线信道的时域冲击响应信号h (η)进行FFT变换，得到待探测无线信 道的部分频段的频域响应信号H(m);
[0028] 对所述部分频段的频域响应信号H[m]再次进行IFFT变换，得到校准后的冲击响 应信号h (η)，对校准后的冲击响应信号h (η)进行分析得到信道的功率时延谱P (η)，获取所 述待测无线信道的无线信道特性参数。
[0029] 优选地，所述的方法还包括：
[0030] 所述校准后的冲击响应信号h (η)的计算公式如下：
[0032] N表示信道的采样点数，j是虚数单位；
[0033] 对于非时变信道，所述待测无线信道的功率时延谱Ph(n) = (h[η])2,所述功率时 延谱Ph (η)的每个峰值对应一个时延分量，根据所述功率时延谱Ph (η)得到所述待测无线信 道的多径分量；
[0034] 以计算零阶矩开始，即功率在时间上的积分：Pni= ΣΡΗ (η)
[0035] 归一化一阶矩为：
[0036] 归一化二阶中心劳
[0037] 由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例通过采用基于非 连续频谱的信道探测技术，根据无线环境的特点，对无线信道进行有效的探测，对信道幅频 响应进行插值等数据处理，得到接近于连续频谱信道探测一样的信道探测结果，可以提高 信道探测效率，降低信道探测的复杂度，尤其是研究如何根据具体的无线环境特点、并利用 信道的相关性进行更有效的频域插值等数据处理，以得到尽可能接近于连续频谱宽带无线 信道探测结果，达到提高信道探测高效性与实用性。
[0038] 本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变 得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0039] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用 的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
[0040] 图1为本发明实施例一提供的一种基于非连续频谱的无线信道探测方法的处理 流程图；
[0041] 图2a，b为本发明实施例一提供的一种探测方法中的信道的频域响应H(f)、选取 的频域响应H1(If)示意图；
[0042] 图3为本发明实施例提供的一种基于非连续频谱的无线信道探测方法的信道时 域时延分量示意图；
[0043] 图4为本发明实施例提供的一种探测方法中的信道探测时延分量示意图；
[0044] 图5为本发明实施例提供的一种基于非连续频谱的无线信道探测方法的所选频 谱与探测恢复的信道幅频特性示意图；
[0045] 图6为本发明实施例提供的一种基于非连续频谱的无线信道探测方法的探测恢 复的信道幅频特性与真实信道幅频特性示意图；
[0046] 图7为本发明实施例提供的一种基于非连续频谱的无线信道探测方法的仿真验 证中，验证信道模型，真实信道幅频特性与所选频谱的幅频特性示意图；
[0047] 图8为本发明实施例提供的一种基于非连续频谱的无线信道探测方法的仿真验 证中，验证信道模型，真实信道幅频特性与探测的信道幅频特性示意图；
[0048] 图9为本发明实施例提供的一种基于非连续频谱的无线信道探测方法的仿真验 证中，验证信道模型，真实信道相频特性与所选频谱的相频特性示意图；
[0049] 图10为本发明实施例提供的一种基于非连续频谱的无线信道探测方法的仿真验 证中，验证信道模型，真实信道相频特性与探测的信道相频特性示意图；
[0050] 图11为本发明实施例提供的一种基于非连续