基于奇点展开法构建超宽带信道模型的制作方法
【专利摘要】基于奇点展开法构建超宽带信道模型是通过研究时域散射响应模型分析超宽带脉冲信号在室内传输的多路径信道的物理基础、脉冲信号失真问题和脉冲信号的相位问题以及噪声对复极点估计的影响，根据系统散射响应的随机统计特性，分析影响信道模型的因素，使用用周期的纳秒级脉冲激励信道，接收信号是窄脉冲经过多径播后叠加得到，在接收端采用适当的设备记录下信道的冲激响应。
【专利说明】基于奇点展开法构建超宽带信道模型
【技术领域】
[0001]本发明专利属于超宽带【技术领域】，尤其是涉及一种基于奇点展开法构建超宽带信道模型。
【背景技术】
[0002]近年来，随着Internet、多媒体和无线通信技术的发展，人们对实现高速率、高质量无线多媒体业务的需要越来越迫切，而WPAN越来越受到人们的重视。实现WPAN的技术有蓝牙(Bluetooth)技术、IrDA(Infrared Data Association)、Home RF 以及超宽带(Ultra-wideband, UffB)等技术。超宽带技术以信号功率谱密度低、不易检测、系统复杂度低等独特的优势，成为短距离、高速无线网络最热门的物理层技术之一的超宽带通信技术，为无线局域网和个人局域网的接入带来低功耗、高带宽并且相对简单的解决方案。并且可以有效的解决企业、家庭公共场所等高速Internet接入的需要和越来越拥挤的频率资源分配的矛盾。建立准确，完整的信道模型，是系统设计、性能优越以及其它核心内容的重要基础。
发明专利内容
[0003]本发明专利所要解决的技术问题在于针对现在技术模型都不能较好的宽成超宽带信道的复杂特征的现状，通过研究时域散射响应模型分析超宽带脉冲信号在室内传输的多路径信道的物理基础、脉冲信号失真问题和脉冲信号的相位问题以及噪声对复极点估计的影响，根据系统散射响应的随机统计特性，分析影响信道模型的因素，最终建立适合于超宽带通信系统的信道模型。
[0004]上述是一种基于奇点展开法构建超宽带信道模型。
[0005]上述模型是用周期的纳秒级脉冲激励信道，接收信号是窄脉冲经过多径播后叠加得到，在接收端采用适当的设备记录下信道的冲激响应。一般采用频谱分析仪和网络分析仪。由于信道的冲激响应与传输函数互为傅立叶变换对，因此可以在频域和时域对信道的特性进行测量。
[0006]上述模型时域测量数据处理的目的已经为了得到信道的冲激响应h(t)，因此需要对测量数据进行解卷积处理，设置时间零点和确定系统的分辩率，从而得到的冲激响应。
[0007]上述模型频域测量是通过不同频率的短脉冲冲激信道得到信道的频域响应，要通过对频域数据的处理，经过傅立叶反变挣得到时域的冲激响应。
[0008]基于奇点展开法构建超宽带信道模型其特点是:信道冲激响应可以直接通过接收信号与发射脉冲去卷积得到。
[0009]由于UWB信道模型的建立将直接影响设计UWB系统的性能，所以基于UWB室内无线信道电波传播独特性建立的UWB信道模型对研究室内UWB无线通信系统有非常重要的意乂:
[0010](I)实现对信号传播特性的预测，根据脉冲信号传播机理和环境特性建立相应的UWB信道电波传播预测模型。要给定频率、距离、收发信机天线高度和环境特性等参数时，可以预测出传播路径损耗，用来指导系统设计和规划:根椐模型中接收信号的幅度、多径分量到达的时间和功率等的分布特性，可以研究更有效抗信号畸变的理论和方法，来保证系统传输质量和传输容量等方面的性能要求；
[0011](2)为实现信道仿真提供基础。根据对传播特性的理论研究结果、测量数据统计分析结果得到的信道模型，可用硬件或软件实现电波的传播过程和传播特性的仿真。应用仿真器，可以进行无线传输系统的实验，更有效地进行高效高速调制解调技术、抗多径技术、分集接收技术等无线传输技术的研究与开发。
[0012]综上所述，本发明专利为评估各种UWB通信实现方案的性能以及标准化工作，建立了一个比较精确完整的信道模型。
[0013]下面通过附图和实施例，对本发明专利进一步的详细描述。
【专利附图】
【附图说明】 [0014]附图为本发明专利的系统模型图。
[0015]附图标记说明:
[0016]1-测量系统
[0017]2-后期数据处理
【具体实施方式】
[0018]图中I中，发射端由脉冲发生器直接发射窄脉冲，脉冲信号经功率放大器、发射天线后进入信道，接收信号经接收天线、低噪放后直接送数字抽样示波器，并转存到计算机中。
[0019]脉冲发生器和数字抽样示波器均由触发信号发生器发出的信号触发。
[0020]图中2中，后期处理中使用Matlab软件利用CLEAN算法对接收信号进行去卷积，再通过对数据的处理就可以得到信道的冲激响应h (t)，具体如下:
[0021]后期处理中，时域中脉冲发生器发了的脉冲信号波形p(t)，抽样示波器得到的接受信号波形r (T)的连续形式为:
r (t) =p (t) *T (t) *h (t) *r (t) *n (t)
[0022]其中，T(t)和R(t)的分别是发射和接收天线的时域冲激影响，h(t)是信道冲激影响，n(t)是加性高斯白噪声。
[0023]时域信道测量的后期数据处理的主要任务就是从接收信号r(t)中提取出信道冲激响应h(t).如图所示。该过程主要包括利用CLEAN算法对对接收信号进行卷积、设置时间零点和确定系统分辨率，并重新计算多径幅度三部分。
[0024]1.利用CLEAN算法对对接收信号进行卷积；
[0025]2.设置时间零点；
确定去卷积后的信道冲激响应的时间起点，并设置时间为零点(一般均为计算得到的时间位置靠前的多径为首径)，以确定后续到达的多径分量的到达时间。
[0026]3.确定系统分辨率，并重新计算多径幅度。
[0027]CLEAN算法处理得到的信道冲激响应中的多径分量的时间间隔远小于系统的时间分辨率，需要按照系统的时间分辨率重新计算多径幅度。在确定系统分辨率后，将冲激响应按系统分辨率分成相等的时间片(bin);将每个时间片内的所有的多径幅度相加作为此片
多径分量幅度。
[0028]以上所述，仅是本发明专利较佳实施例，并非对本发明专利作任何限制，凡是根据本发明专利技术实质以上实施所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均属于本发明专利技术方法的保护范围。
【权利要求】
1.基于奇点展开法构建超宽带信道模型，信道冲激响应可以直接通过接收信号与发射脉冲去卷积得到。
2.基于奇点展开法构建超宽带信道模型是用周期的纳秒级脉冲激励信道，接收信号是窄脉冲经过多径播后叠加得到，在接收端采用适当的设备记录下信道的冲激响应。
【文档编号】H04B17/00GK103546219SQ201210235870
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2012年7月9日 优先权日:2012年7月9日
【发明者】郑玉山, 邓正宏, 夏杰 申请人:西安秦码软件科技有限公司