= g(u)。调频的指数为h = 1/2,意味着 对应的调制数据源a i，一个码元最大的相移为n/2。
[0060] 公式（4)为GMSK调制符号的表达式。
[0061]
(4)
[0062] 其中，x(t)为经GMSK调制后的信号；E。为每个调制比特的能量，f。为中心频率，而 魏.是随机的初始相位。
[0063] 本发明实施例具体的实现方法为：让原始数据由0,1映射为+1、_1的形式，即进行 星座点的映射，在经过高斯滤波器的处理，这些信号的处理都是在第一 PC机11端完成，之 后送入第一 USRP12的FPGA进行内插，送入DA，最后传送给第一 USRP12的子板进行发送，测 试过程中的具体参数为：
[0064] 表1发送参数
[0065]
[0066] 将所产生的基带信号通过第一 USB 13传输到第一 USRP12中。在第一 USRP12中 完成数字上变频（CIC内插滤波、数字的混频）将基带信号的中心频率搬移到中频。最后中 频先后通过DA转换为模拟信号，送至射频前端，在射频前端经过模拟的混频、滤波和功率 放大经天线发送出去。
[0067] 实施例2
[0068] 一种基于GNU Radio和USRP的场强测量方法，参见图4、图5和图6,为了能够滤 除带外噪声准确测量场强的大小，在接收装置2中利用非相干检测的方法，来进行场强的 计算。接收装置2的数据处理需要在频域范围内进行处理，其具体的处理过程如图4所示。 [0069] FFT计算的基本原理是通过计算有限长序列x(n)的傅里叶变换得到X N(e#)，获取 功率谱。原始的模拟信号经过ADC采样之后，变为了数字信号（即实施例1中的处理后数 字信号），通过得到的数字信号就可以做FFT变换。
[0070] 其中，N个采样点，经过FFT之后，就可以得到N个点的FFT结果，为了计算的方便 通常N取2的整数次方，本发明实施例中采用1024个点。若采样的频率为Fs则FFT变换 之后的每个点所表示的频率为：Fn = (n-l)*Fs/N。由此可知采用N个点的能分辨的频率为 Fs/N，如果采样频率为1024Hz且采用1024个点进行FFT变换，那么所能分辨的最小频率为 1Hz，如果要提高频率分辨力，就必须增加采样点数，即采样的时间。
[0071] 由于x(n)是有限长的序列，所以XN(e]w)具有周期性，由此可以得出公式（5):
[0072] (5)
[0073] 其中，N为傅里叶变换序列长度即采样点个数；Pxx(co)为有限长序列x(n)的功率 谱；为X N(，）的复共辄变换。
[0074] 本方法通过计算有限长序列的傅里叶变换得到新的功率谱。另外通过快速傅里叶 变换（FFT)可以提高运算效率，所以通过本方法，可以快速的计算出当前环境下的场强信 息。
[0075] 在经过FFT变换之后得到信号的功率频谱分布，首先从功率频谱中选取功率最大 的频点，看是否在自己所设定的发送频率范围（2. 4G-2.6G)之内，如果符合，则记录该频点 的功率值，然后再寻找满足小于最大功率值3DB的所有的频点，这些频点的范围即为所发 送的频率的带宽，之后将满足这些要求的功率累加求取此时的功率，即为该时刻该频点的 功率值，最后经过校验值的处理即为场强的大小。
[0076] 例如：发送频率为2. 6GHZ的GMSK调制信号，带宽为100HZ，接收端接收到信号经 过FFT变换后得到信号的功率频谱分布，通过选取最大功率值来确定发送频率即2. 6GHZ， 然后再寻找满足小于最大功率值3DB的所有频点，这些频点的范围即为所发送的频率带 宽，即100HZ，然后将带宽内的所有频点对应的功率值相加得到该频点即2. 6GHZ的功率值。
[0077] 滤波处理中采用滑动平滑技术，为了能够从阴影衰落中分离出快衰落和慢衰落， 在一定距离上对接收电压V(X)的幅值和包络取平均，并将该平均值叫做区域平均值。通常 在数据获取期间对1S内的电压或接收功率进行平均来实现这种取平均，以便减少必须存 储的数据量。在1S内，按照1M/S的速度推进，行驶距离为1M，对应于2. 6GHZ的大约8个波 长。用这种方法可以获得个分离区域内的平均，之后将获取电压的整个记录通过使用一个 窗口长度2W为1M的滑动平均方法从快衰落中分离出阴影衰落，即：
[0078] (6)
[0079] 其中，V(x+s)为时间域S上的瞬时值；为接收到的场强值V(x)在窗口长度 2W内的平均值。
[0080] 在实际的测量过程之中，测量功率值的大小随着距离的增加而不断的减小，在超 过一定的距离之后会被附近的噪声功率所淹没。为了能够提高测量的范围和精度，本发明 实施例中采用AGC模式。即自动增益控制有一路输入数据流和一路输出数据流，它们的数 据类型均为32位复合浮点型，具体控制流程图如图5所示。
[0081] AGC初始化环路增益G= 1，初始化参考电平Ref= 1。根据输入复信号In的同相 和正交分量计算幅度：
[0082]
(7):
[0083] 式中，xjP x Q分别为输入复信号In的实部和虚部。将Amp与环路增益G相乘后 和参考电平Ref?相减，根据得到的差值DifT调节环路增益G的大小。
[0084] 即，当差值Diff大于环路增益G时，G=G_Diff*attack_rate;当差值Diff小于 环路增益G时，G=G+Diff*attack_rate;其中，attack_rate为补偿率，可以自己设定初始 值，一般设置为1。
[0085] AGC的最终输出为输入复信号与环路增益的乘积（即Out=In*G)。
[0086] 测量地点为天津大学26教学楼D区355实验室。其中测量条件为固定发射源位置 (14. 6, 1. 8, 2. 2)，接收点按照步长0. 02m沿直线从位置（2, 1. 8, 1)移动到位置（12, 1. 8, 1)。 图6表示接收端从2米移动到12米的接收信号强度和信号强度均值。
[0087] 本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本发明实施例 序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0088] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和 原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种场强测量系统，其特征在于，所述场强测量系统基于GNU Radio和USRP，所述场 强测量系统包括：发送装置和接收装置， 所述发送装置包括：第一 PC机、第一 USRP ; 所述第一 PC机为基带信号的产生器，将基带信号传输至所述第一 USRP ; 所述第一 USRP完成基带信号的数字上变频处理，将中频信号转换为模拟信号，传输至 射频前端，在所述射频前端经过处理后，获取处理后模拟信号； 所述接收装置包括：第二PC机、第二USRP， 所述第二USRP的子板将处理后模拟信号搬移到中频，转变为数字信号传入所述第二 USRP的FPGA中，在所述FPGA中进行数字下变频和多级抽取滤波； 所述第二PC机将处理后数字信号分割为块，将每部分的数据进行相应的FFT变换，在 频域内滤除带外噪声，将有用的带内信号进行能量的累积，求取场强的大小。2. 根据权利要求1所述的一种场强测量系统，其特征在于，所述发送装置还包括： 第一 USB，用于将所述第一 PC机产生的基带信号传输至所述第一 USRP中。3. 根据权利要求1所述的一种场强测量系统，其特征在于，所述接收装置还包括：第二 USB， 所述第二USRP的FPGA，用于将数据速率降至所述第二USB的处理范围之内； 所述第二USB将处理后数字信号传输到所述第二PC机。4. 一种用于权利要求1-3中任一权利要求所述的场强测量系统的测量方法，其特征在 于，所述场强测量方法包括以下步骤： 对FFT变换后数据进行场强计算； 对计算出的场强采用滑动平滑进行滤波处理，从阴影衰落中分离出快衰落和慢衰落； 将幅度与环路增益相乘后，与参考电平相减，根据得到的差值调节环路增益的大小； 输出输入复信号与环路增益的乘积。5. 根据权利要求4所述的场强测量方法，其特征在于，所述对FFT变换后数据进行场强 计算具体为： 从功率频谱中选取功率最大频点，若功率最大频点在发送频率范围内，则记录功率最 大频点对应的功率值； 寻找小于最大功率值3dB的所有频点，所有频点的范围即为所发送的频率带宽； 将所有频点对应的功率累加，求取此时的功率值，即为此时刻所有频点的功率值，经过 校验值的处理即为场强的大小。6. 根据权利要求4所述的场强测量方法，其特征在于，所述将幅度与环路增益相乘后， 与参考电平相减，根据得到的差值调节环路增益的大小的步骤具体为： 当差值DifT大于环路增益G时，G = G_DifT*attack_rate ; 当差值DifT小于环路增益G时，G = G+Diff*attack_rate ; 其中，attack_rate为补偿率，可以自己设定初始值，一般设置为1。
【专利摘要】本发明公开了一种场强测量系统及其测量方法，系统包括：第一USRP完成基带信号的数字上变频处理，将中频信号转换为模拟信号，传输至射频前端，获取处理后模拟信号；第二USRP的子板将处理后模拟信号搬移到中频，转变为数字信号传入FPGA中，进行数字下变频和多级抽取滤波；第二PC机将处理后数字信号分割为块，将每部分的数据进行相应的FFT变换，在频域内滤除带外噪声，将有用的带内信号进行能量累积，求取场强的大小。方法包括：对计算出的场强采用滑动平滑进行滤波处理；将幅度与环路增益相乘后，与参考电平相减，根据差值调节环路增益的大小；输出输入复信号与环路增益的乘积。本发明有测量精度高、操作方便、复制性高的优点。
【IPC分类】H04B17/318
【公开号】CN105071875
【申请号】CN201510532826
【发明人】杨晋生, 王西蒙, 李中品
【申请人】天津大学
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年8月26日