[发明专利]一种基于信道测量的多径信号分量提取方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，具体涉及一种基于信道测量的多径信号分量提取方法及装置。 

背景技术

无线传播信道存在的反射体及散射体，构成了一个多径传播的环境。入射电磁波经由不同路径从不同的方向传播到达接收端，具有不同的传播时延。在空间中任一点的接收端收到的信号由这些多径信号叠加而成，它们具有随机分布的幅度、相位和入射角度。这些多径成分被接收端天线按向量合并，从而使接收信号产生衰落。 

信道冲激响应包含了用于模拟和分析信道中任何类型的无线电传播的全部信息，因而信道冲激响应的测量为通信系统的设计提供了重要的参考信息。同时，在通过信道测量了解无线信道特性的工作中，从信道测量结果中抽取信道特性参数是分析信道特性的关键步骤，准确的参数提取可用于建立适合的信道模型，并为传输技术研究、网络规划等提供参考和指导。而从信道冲激响应中提取有效的多径信号分量，是进一步获得路径损耗、时延扩展、角度扩展、空间相关性等信道特征参数的前提和基础。提取多径信号分量的准确性决定了此后获得信道特征参数乃至整个信道模型的准确性和可靠性。 

多径信号分量的提取一般通过划定一个门限来实现。目前，划定噪声分量门限的方法有统计特性判决法、峰值衰减法和噪底基准法。统计特性判决法利用噪声一般服从高斯分布这一特点，经数学分析估计出噪声门限；峰值衰减法的原理是以相关峰为基准向下衰减一个常数值来划定门限值，这一方法在噪声动态范围小的情况下会引入大量噪声，从而增大虚警概率，影响信道分析的准确性；噪底基准法先通过平均等方法对相关结果预处理计算出噪底，在此噪底基础上向上取一个常数作为门限值，这种方法的性能很大程度上取决于噪底选取的准确度以及常数选择的合理性。同时，峰值衰减法和噪底基准法在信噪比小的情况下都不具备鲁棒性。 

同时，如图1所示，扩频滑动相关信道检测器作为一种常用的多径信道测量仪器，发射端将载频信号与一个伪噪声序列(PN)相乘后发射出去。在接收端，由本地产生与发射端相同的PN序列进行滑动相关，从而得到相应的冲激响应，计算模值平方可进一步得到反应信道时间色散特性的功率延迟谱(Power Delay Profile，PDP)。由于多径信号具有不同时延，以及PN序列尖锐的自相关性，它们在不同时刻与PN序列达到最大相关。由于实际传播环境中，传输时延不一定是PN序列码片宽度的整数倍，因此为了提高多径搜索精度，功率延迟谱中的时延单位一般是1/α码片(功率时延谱中相邻样点的时延差为1/α码片)。在多径时延相差较大的信道环境下，一般可以给出合理的多径提取结果。但如果多径时延比较接近时，此时功率延迟谱中的相关峰的离散特性将不明显，多径提取性能明显下降。 

发明内容

本发明旨在提供一种基于信道测量的多径信号分量提取方法及其装置，充分利用数据的统计特性降低对某个特定参数值的依赖性，解决了多径时延分布过密时多径提取性能下降的问题，同时保障了多径信号分量提取的准确性和有效性。 

本发明实施例揭示的基于信道测量的多径信号分量提取方法，包括步骤： 

在预先设定的时间内对测量点进行测量，得到多组冲激响应样本，并筛选获得有效样本集； 

采用相关径合并法更新有效样本集，更新后的样本集消除了多径信道时延分布过密时造成的提取误差； 

依据功率延迟谱的负指数分布特性，对有效样本集的数据进行分布拟合，提取有效的多径信号分量； 

利用提取出的多径信号分量，估计路径损耗和信道时间色散参数(平均附加时延 均方根时延扩展σ_τ)等相关信道参数； 

对抽取的信道参数可进一步做统计分析。 

本发明实施例揭示了基于信道测量的多径信号分量提取的装置，包括： 

测量模块，用于在预先设定的时间内对信道上的测量点进行测量，采用扩频滑动相关器信道检测机制得到多组数据样本；并采用有效样本筛选机制对样本集进行筛选，以提高整个样本集的准确性和可靠性； 

多径提取模块，用于根据有效样本数据合并相关候选径，然后通过多次迭代进行分布拟合和修正过程，分离有效信号分量与噪声分量，提取出有效多径信号分量； 

参数处理模块，用于根据得到的信道冲激响应样本进一步抽取时间色散参数；可选地，可以利用参数拟合子模块将提取到的参数根据经验按一定的分布进行拟合，得到拟合参数。