[发明专利]一种超宽带无线信道品质因子估计方法

摘要

本发明属于无线通信技术领域，涉及的是一种用于UWB（Ultra Wide Band,超宽带）无线信道中对信道的品质因子（置信区间比例因子、置信区间和置信水平）进行估计的一种方法。主要分为四个步骤：1.通信前，初始化品质因子表；2.发送方T：发送数据进行通信；3.接收方R：根据收到信号的联合参数J，查品质因子表生成品质因子FoM（Figure of Merit，FoM）帧；4.接收方R：将生成的FoM帧发送给原发送方T；5.原发送方T：根据收到的FoM帧计算出信道品质。本发明首次将偏度和最大斜率融合用于FoM的估计，可用于基于UWB的物联网、无线传感网等应用的短距离通信、高精度无线定位等。

主权项

一种超宽带无线信道品质因子估计方法，其特征在于，包括以下步骤：1）通信前，初始化品质因子表A．建立指纹数据库通过在不同SNR（信噪比=信号能量/噪声能量）环境下多次发送信号、采集积分能量块的信息，建立联合参数J、TOA估计误差E两个参数的指纹数据库，即：对于给定范围的信噪比[ENRmin，ENRmax]按照StepENR的步长，循环测试Timesmax次，每次循环时判断波形上升沿到达时间的估计误差，并将其保存到指纹数据库，具体包括以下主要步骤：（1）UWB信号的产生、发送和接收：按照当前设定的ENR完成信号的发送和接收；（2）计算每个能量块的大小：主要包括一个低噪声放大器（LNA）、平方器（（.）2）、积分器和判决器；接收信号r经过低通滤波放大器后，信号再通过平方器，然后进行积分，积分步长为Tb；积分器的第n个输出Z[n]即为第n个能量块的能量大小；（3）统计所有能量块的偏度S和最大斜率K,并计算联合参数J（J=S‑K)；（4）计算TOA估计误差E；（5）将联合参数J和TOA估计误差E两个参数保存到指纹数据库中；B．建立品质因子表（1）建立J与平均误差（Ej）的关系：参数J进行取整，并统计指纹数据库中每个J所对应的所有样本的平均误差（Ej）和样本个数（Cj）；（2）建立J与置信区间比例因子（Fj）和置信区间（Ij）的关系：从16个候选的有效置信区间中找出最接近平均误差（Ej）的区间为该联合参数J所对应的有效置信区间（Ij'），该有效区间（Ij'）对应的置信区间比例因子和置信区间即为J对应的置信区间比例因子（Fj）和置信区间（Ij）；（3）计算J对应的置信度（Lj’）：求出每个联合参数J在对应的置信区间（Ij）中的样本个数（Cj'）占联合参数J对应的样本个数（Cj）的百分比为联合参数J对应的置信度（Lj’）；（4）建立J与置信水平（Lj）的关系：从候选的8个置信水平中找出最接近置信度（Lj’）的为该联合参数J对应的置信水平（Lj）；（5）建立品质因子表：将联合参数J、步骤2）中的置信区间比例因子（Fj）和置信区间（Ij）以及步骤4）中的置信水平（Lj）建立对应的品质因子表；2)发送方T：发送数据进行通信发送方向接收方发送UWB信号，进行数据通信；3)接收方R：根据收到信号的联合参数J,查品质因子表生成FoM帧(1)接收第i次UWB信号；(2)计算每个能量块的大小；(3）统计所有能量块的偏度Si和最大斜率Ki，并计算联合参数Ji；(4）利用Ji进行查表即可得到置信区间比例因子（Fj）、置信区间（Ij）以及置信水平（Lj）即得到品质因子对应的帧格式；4)接收方R：将生成的FoM帧发送给原发送方T接收方R将生成的FOM帧发送给原发送方，以便让原发送方得知信道的品质情况；5)原发送方T：根据收到的FoM帧计算出信道品质当原发送方接收到FoM帧时，可根据IEEE802.15.4a规定的格式解释并计算出对方接收时的信道品质。