本文選題：散射信道 + SAGE算法　； 參考：《西安電子科技大學》2014年碩士論文

【摘要】：信道在很大程度上決定了通信系統(tǒng)的性能,因此信道測量成為通信系統(tǒng)設計中首要的不可或缺的任務。而散射信道因其變幻莫測性,通常具有路徑損耗大、存在時變多徑、和因信道中散射體的移動帶來的多普勒頻移等特點,而導致信道環(huán)境比較差,一般的信道測量方法已不能滿足對散射信道的測量要求。本文首先分析了散射信道的特點,利用抽頭延遲線模型給出了散射信道的有效數(shù)學模型。此模型具有較強的概括性和實用性,眾多的測量方法和參數(shù)提取算法都是基于此數(shù)學模型進行的。同時,給出了用來描述信道特征的大尺度和小尺度參數(shù),其中,大尺度參數(shù)主要對散射信道的路徑損耗特征進行表述,達到對接收信號功率衰減情況的整體把握。小尺度參數(shù)包括了時延參數(shù)和多普勒參數(shù),分別對信道的時延功率分布情況和多普勒效應進行詳細描述。并且考慮到有可能存在較強徑的情況,研究了萊斯因子存在的可能性和常用的提取方法。其次,概括性地介紹了信道測量理論和基本要求,調(diào)研了已有的信道測量方法,包括時域信道測量方法和頻域信道測量方法。其中,重點介紹了備受青睞的滑動相關(guān)信道測量方法。根據(jù)散射信道的低信噪比且慢變化的特點,提取已有SAGE算法的核心并進行簡化,應用到相關(guān)測量中來改進滑動相關(guān)測量的性能。為了進一步的改進測量可靠性和尋找更高效的測量方法,研究了脈沖壓縮體制。通過比較已有脈沖壓縮的匹配濾波算法和外差處理算法,采用性能更好的基于chirp信號的脈沖壓縮信道測量方法,詳細分析了采用這種測量方法所要考慮的各種因素。根據(jù)散射信道測量指標,進行了脈沖壓縮測量方案的幀結(jié)構(gòu)設計和幀同步設計,并利用chirp信號的連續(xù)周期性,創(chuàng)新性地改進了已有的數(shù)據(jù)處理方法,使得單個周期的測量幀不只是得到一個而是多個信道沖擊響應樣本,從而對信道的時變特性進行更詳細的描述。最后,對已提出的數(shù)據(jù)處理算法和信道測量方法進行了仿真和實地測量實驗。其中,基于SAGE算法的滑動相關(guān)信道測量采用仿真分析,對比不同路徑數(shù)目下的測量性能,發(fā)現(xiàn)采用SAGE算法后提取的信道沖擊響應的均方誤差更小,且在極低信噪比下的相對收益更好。而在實地測量實驗中,采用已設計的chirp脈沖壓縮方案,對大尺度和小尺度特征進行了提取,較為完整的對被測散射信道進行了描述。經(jīng)仿真實驗和實地測量結(jié)果驗證了已設計的數(shù)據(jù)處理算法和信道測量方案的可行性及有效性。
[Abstract]:The channel determines the performance of the communication system to a great extent, so the channel measurement becomes the most important task in the design of the communication system. However, due to its uncertainty, high path loss, time-varying multipath and Doppler frequency shift caused by the movement of scatterers in the channel, the channel environment is poor. General channel measurement methods can not meet the requirements of scattering channel measurement. In this paper, the characteristics of the scattering channel are analyzed, and the effective mathematical model of the scattering channel is given by using the tap delay line model. The model has strong generality and practicability, and many measurement methods and parameter extraction algorithms are based on the mathematical model. At the same time, the large scale and small scale parameters are given to describe the channel characteristics, in which the large scale parameters are mainly used to describe the path loss characteristics of the scattering channel, so as to achieve the overall grasp of the power attenuation of the received signal. Small-scale parameters include delay parameters and Doppler parameters. The power distribution of delay and Doppler effect of the channel are described in detail. Considering the possible existence of strong paths, the possibility of the existence of Rice factor and the common extraction methods are studied. Secondly, the theory and basic requirements of channel measurement are introduced, and the existing channel measurement methods, including time-domain channel measurement and frequency-domain channel measurement, are investigated. Among them, the popular method of sliding correlation channel measurement is introduced. According to the characteristic of low signal-to-noise ratio (SNR) and slow variation of scattering channel, the core of existing SAGE algorithm is extracted and simplified, and applied to the correlation measurement to improve the performance of sliding correlation measurement. In order to improve the reliability of measurement and find a more efficient measurement method, the pulse compression system is studied. By comparing the existing matched filtering algorithm and heterodyne processing algorithm, the better performance of pulse compression channel measurement method based on chirp signal is adopted, and the various factors to be considered in this measurement method are analyzed in detail. According to the measurement index of scattering channel, the frame structure design and frame synchronization design of pulse compression measurement scheme are carried out, and the existing data processing methods are innovatively improved by using the continuous periodicity of chirp signal. The measurement frame of a single period is not only one but a number of channel impulse response samples so that the time-varying characteristics of the channel are described in more detail. Finally, the proposed data processing algorithms and channel measurement methods are simulated and measured in the field. Among them, the sliding correlation channel measurement based on SAGE algorithm is simulated and compared with the measurement performance under different path numbers. It is found that the mean square error of channel impulse response extracted by SAGE algorithm is smaller. And the relative profit is better at very low SNR. In the field measurement experiments, the large scale and small scale characteristics are extracted by using the designed chirp pulse compression scheme, and the scattering channel is described completely. The feasibility and effectiveness of the proposed data processing algorithm and channel measurement scheme are verified by simulation experiments and field measurements.
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TN926

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本文編號：1832829