【摘要】：自然災(zāi)害時(shí)刻影響著人們的生命安全,如何在災(zāi)后搜救工作中快速完成傷員定位更是重中之重�；谝苿有盘柕亩ㄎ患夹g(shù)因其基礎(chǔ)設(shè)施完善、可快速布設(shè)基站的特性在災(zāi)后搜救領(lǐng)域有著不錯(cuò)的發(fā)展前景。手機(jī)隨身攜帶率和LTE手機(jī)使用率逐年升高,LTE相比GSM和CDMA有著更大的帶寬同時(shí)使用了MIMO技術(shù)提高了時(shí)延估計(jì)的精度,使用OFDM技術(shù)提升了抗多徑和符號間干擾的能力,因此LTE信號已可作為一種災(zāi)后搜救資源。針對災(zāi)后環(huán)境下LTE信號的信道建模與定位技術(shù)的研究較少,而災(zāi)后環(huán)境下LTE頻段的信道模型需要實(shí)地測量,定位精度受到災(zāi)后非視距環(huán)境的影響嚴(yán)重等問題,對LTE頻段的信道進(jìn)行了建模與實(shí)地測量,取得的研究成果如下:1)對災(zāi)后環(huán)境的信道建模進(jìn)行了研究,提出了一種普適的信道衰落模型。對大尺度衰落模型與小尺度衰落中的多徑信道沖激響應(yīng)模型進(jìn)行了建模,使用基于空間平滑的ESPRIT算法估計(jì)了信道參數(shù)并進(jìn)行了參數(shù)擬合,得出了標(biāo)準(zhǔn)化多徑時(shí)延符合指數(shù)分布,其幅值符合高斯分布的結(jié)論。得到了基于空間平滑的ESPRIT算法相比于AR模型法和ESPRIT參數(shù)估計(jì)方法在模型階數(shù)和歸一化均方根誤差方面評價(jià)更高的結(jié)論。基于兩種實(shí)際災(zāi)后環(huán)境建立了針對LTE信號頻段的多徑?jīng)_激響應(yīng)模型,可以模擬災(zāi)后場景下的信道模型。另外獲得的三種參數(shù)的概率分布可以用于非視距識別,降低非視距對測量值的影響,對位置精確解算有著重要的作用。2)提出了一種TDOA精確估計(jì)算法,減弱了非視距造成的影響,經(jīng)過仿真驗(yàn)證了其性能。提出了一種基于非視距誤差識別和抑制的定位算法,該方法先使用基于峰度、平均超量時(shí)延和均方根時(shí)延擴(kuò)展參數(shù)的似然比率測試法進(jìn)行非視距識別,之后進(jìn)行了 TDOA精確估計(jì)以抑制非視距誤差,再將TDOA測量值帶入EFIR濾波算法中求解位置,相比其他算法以犧牲計(jì)算時(shí)間為代價(jià)得到了更好的定位精度。本文基于LTE信號頻段對災(zāi)后層疊和混亂倒塌環(huán)境進(jìn)行了信道建模,大尺度衰落模型的誤差在2dB以內(nèi),小尺度多徑?jīng)_激響應(yīng)模型的評價(jià)指標(biāo)平均超量時(shí)延、均方根時(shí)延擴(kuò)展和峰度等參數(shù)與實(shí)際測得參數(shù)的誤差在9%以內(nèi),可用于模擬兩種倒塌情況下的信道。使用兩種倒塌環(huán)境的數(shù)據(jù)對提出的算法進(jìn)行了仿真,相比非視距識別、抑制后使用EKF算法和進(jìn)行非視距識別后使用加權(quán)最小二乘算法以N倍計(jì)算時(shí)間為代價(jià)降低了非視距誤差的影響,定位誤差在兩種災(zāi)后場景中降低了約20%-3 0%。
【圖文】：

圖２－１無線信道的衰落特性逡逑大尺度衰落特性逡逑度衰落特性主要有兩部分組成：路徑損耗和陰影效應(yīng)。逡逑損耗是由電磁波在信道中傳播所引發(fā)的損耗，隨著發(fā)射端與接接收端收到信號的強(qiáng)度漸漸減少。根據(jù)這種特性，已知發(fā)射信號輸?shù)木嚯x，就可以根據(jù)路徑損耗模型求得接收信號的強(qiáng)度；若收信號的信號強(qiáng)度，就可以估計(jì)出信號傳輸?shù)木嚯x。這是路徑損空間傳播是最根本的信號傳播方式，它是指在發(fā)射端與接收端任何的障礙物對傳播進(jìn)行阻擋，除了因距離本身產(chǎn)生的衰減沒有傳播造成影響。目前關(guān)于自由空間傳播損耗模型的研究已有很傳輸方程表示如下：逡逑Ｐｒ＝ＰｔＧ，Ｇｒ｛ｒ＾－ｆ４；ｚｒ逡逑

并且只在為該信號發(fā)送的下行子幀的資源塊中進(jìn)行發(fā)送，是一種用于定逡逑位的參考信號。具體對ＰＲＳ信號進(jìn)行的設(shè)置參照引用普通循環(huán)前綴、單天逡逑線端口情況下的ＰＲＳ映射為圖２－２。逡逑￣Ｉ￣Ｉ＂＂＂￣＂＂＂＂￣￣逡逑｜邐榦逡逑單—邐１３邐ｉｉ＂逡逑物邐１邐逡逑理邋邐邐邐邐逡逑爰邐｜邋ＲＳ邐１６；逡逑送邐Ｒ＊３邐Ｍ逡逑ＩＳ邐ｉｌ逡逑退邐邐邐逡逑端邐邐ｉｉ邐逡逑ｐ邐Ｒｅ｜邐Ｍ逡逑Ｍ逡逑１＝０邋１＝６邋１＝０邐１＝６逡逑Ａ邐ＫＡ邐＼逡逑（邐ｒａｂｉｅｓ邐＞：邐苛；？逡逑＼邐／邋＼邐Ｖ逡逑天線端口邋６逡逑圖２－２定位參考信號映射圖逡逑ＰＲＳ信號的生成序列定義為：逡逑ｒｉ．ｎｓ邋＝邐（１邋￣邋２邋ｘ邋ｃ（２ｏｔ））邋＋邋ｊ邐（１邋—邋２邋ｘ邋ｃ（２ｗ邋＋１）），”７邋＝邋０，１邋…，—１邐（２－１９）逡逑其中ｎｓ作為無線幀中的時(shí)隙數(shù)，１是時(shí)隙中的ＯＦＤＭ符號數(shù)。ｃ（ｉ）作為偽隨逡逑機(jī)序列開始于Ｃｉｎｉｔ，其表達(dá)式如下所示：逡逑ｃｉｎｉｔ邋＝邋２１０邋ｘ邋（７邋ｘ邋（＾邋＋１）邋＋邋／邋＋１）邋ｘ邋（２邋ｘ邋Ｎ＾１邋＋１）邋＋邋２邋ｘ邋Ｎ＾！邋＋邋ＮＣＰ邐（２－２０）逡逑只要通過主同步信號（Ｐｒｉｍａｒｙ邋Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ邋Ｓｉｇｎａｌ，ＰＳＳ）與輔同步信號逡逑（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ邋Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ邋Ｓｉｇｎａｌ，，ＳＳＳ）得到物理小區(qū)邋ＩＤ％＂即可構(gòu)造邋ｃ（ｉ）起始逡逑序列ｃｉｎｉｔ
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN929.5

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本文編號：2684921