[发明专利]时域信号冲激响应的提取方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种时域信号冲激响应的提取方法及装置。

背景技术

无线通信正朝着宽带化和多点融合化的方向发展，目前，发射/接收宽带(或者超宽带)的硬件条件已经成熟，无线信道的研究成为制约无线通信发展的瓶颈。

信道是指传输信息的物理性通道，不同的信道对信号的传输有不同的影响，而信道的各个参数决定了信道对信号的影响程度。通过信道建模可以了解信道对传输信号的影响，发掘系统容量，优化系统性能。信道建模是指通过对接收信号的分析处理，将信道内影响信号传输的参数估计出来的过程，而好的信道模型是使估计误差最小化的估计算法。

室内无线信道模型通常可分为经验模型和确定性模型。其中，信道的统计性建模使用广泛且较为常见，属于经验模型。该模型的建模方法是在测量环境中布置大量的测量点进行测量、分析及统计，得到该环境下接收信号的统计规律。该模型是一个模拟线性滤波系统的时域脉冲响应公式，统计的对象为接收点的信道冲激响应，因此，准确提取信号的冲激响应是建立信道模型的关键。

实测信号的冲激响应可以通过直接发射单脉冲信号，并在接收端接收信号的时域响应波形，通过某些算法将信道冲激响应提取而得到，也可以先直接获得频域冲激响应，经傅里叶反变换得到，即，室内信道测量系统主要分为时域与频域。其中，时域测量系统的后期处理主要解决由时域接收信号到时域信道冲激响应的变换，即从时域接收信号中去除发射信号波形及收发天线的影响；频域测量系统的后期处理主要解决信道频域冲激响应到信道时域冲激响应的变换，即对频域实测数据进行傅里叶反变换。

图1是根据相关技术的实际测量的接收信号时域波形的示意图，如图1所示，图中的平行的两条直线代表判定冲激响应的门限值，在门限之内的波形信号当作噪声处理，不予提取冲激响应。在相关技术中，用于提取时域信号冲激响应的CLEAN算法是通过对模板信号的自相关和模板信号与接收信号的互相关进行比较来解卷积，从而提取信道的冲激响应，主要应用在超宽带信号中。图2是根据相关技术的采用CLEAN算法对接收信号提取信道冲激响应的示意图，如图2所示，该方法的具体实施方案如下：

假设时域接收信号波形r(t)为：

r(t)＝p(t)*T_X(t)*h(t)*R_X(t)+n(t)；

其中，*代表卷积，T_X(t)和R_X(t)分别是发射天线和接收天线的时域冲激响应，h(t)是信道冲激响应，n(t)是加性高斯白噪声。

在CLEAN算法中，首先通过实测获得模板信号s(t)＝T_X(t)*p(t)*R_X(t)+n′(t)，其中，n′(t)是模板测量中的高斯白噪声；继而通过迭代算法，利用模板信号s(t)从接收信号r(t)中去掉T_X(t)、R_X(t)和n(t)的影响，计算信道冲激响应h(t)的近似值。具体地，模板信号s(t)的获得方法是：在暗室中将收发天线对齐，在满足远场要求的距离进行测量，并从接收信号中直接分离出完整的最强脉冲信号作为模板信号s(t)。

单模板CLEAN算法迭代过程如下：

1)计算模板信号s(t)的自相关函数r_ss(t)，

2)计算接收信号和模板脉冲的互相关函数r_sr(t)，

3)寻找互相关函数r_sr(t)中的幅度极大值，取其时延ζ_k，用此极大值除r_ss(t)的最大值得幅度值a_k，保存数据a_k和ζ_k；

4)在ζ_k位置做r_sr(t)＝r_sr(t)-a_k*r_ss(t)，并更新r_sr(t)；寻找r_sr(t)极大值，若此值大于门限则转到3)，若小于门限则转5)；

5)信道冲激响应为N为多径总数。

可见，该方法是通过解卷积的方式估计出信道冲激响应的，这种方法对带宽和仪器精度都有很高的要求，且要求接收信号的波形无失真或失真度较小。