一种测量通信物理层信道频率幅度响应的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种测量通信物理层信道频率幅度响应的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.产生数字基带测试信号；步骤2.将数字基带测试信号转换为模拟基带测试信号；步骤3.对模拟基带测试信号进行滤波、上变频和放大的模拟前端处理，并输入到被测试信道；步骤4.对从被测试信道接收到的模拟接收信号进行放大、下变频和滤波的模拟前端处理，形成模拟基带接收信号；步骤5.对模拟基带接收信号进行采样并转化为数字基带接收信号；步骤6.对数字基带接收信号进行分析计算，得到被测试信道的传输特性频率幅度响应特性。本发明专利技术能够解决在强噪声和弱信号条件下的物理层信道传输特性的测量分析难题，并且效率高，操作方便。

【技术实现步骤摘要】
一种测量通信物理层信道频率幅度响应的方法和系统
本专利技术涉及通信领域，尤其涉及一种测量通信物理层信道频率幅度响应的方法和系统。
技术介绍
在有些应用场景，通信线路的物理层信道传输特性非常复杂，信号衰减严重，噪声非常大，使物理层信道传输特性测量分析非常困难。例如在电力线通信领域，电力线信道对信号的衰减是色散的，信号频率越高，衰减越大。同时，由于受到电力线各种分支线路和插头的影响，信号传输还因反射而导致信号畸变。此外，电力线上各种不同衰减特性的开关导致物理层信道传输特性变得更复杂。电力线信道除了对信号传输的影响非常复杂外，电力线信道的噪声也非常复杂而且噪声强度很大。以上原因导致电力线通信网路各处的物理层信道传输特性差异极大，并且由于强噪声和弱信号的原因，对物理层信道传输特性的测量分析变得非常困难。
技术实现思路
本专利技术所要解决在通信线路的极低信噪比环境下对物理层信道传输特性进行测量分析的技术问题，提供一种测量通信物理层信道频率幅度响应的方法和系统。 本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下:一种测量通信物理层信道频率幅度响应的方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1，产生数字基带测试信号； 步骤2，将数字基带测试信号转换为模拟基带测试信号； 步骤3，对模拟基带测试信号进行滤波、上变频和放大的模拟前端处理，并输入到被测试信道； 步骤4，对从被测试信道接收到的模拟接收信号进行放大、下变频和滤波的模拟前端处理，形成模拟基带接收信号； 步骤5，对模拟基带接收信号进行采样并转化为数字基带接收信号； 步骤6，对数字基带接收信号进行分析计算，得到被测试信道的传输特性频率幅度响应特性。 步骤I具体包括: 步骤11，确定测试信号的循环周期N，FFT的点数即Nfft，数字基带测试信号的平均幅度Am和随机数字序列SO ； N= ceil((F2-Fl)/ffi/K);其中ceil为向上取整函数，F1、F2为被测试信道的传输特性需要测量的频率范围，且F2 > Fl -M为被测试信道的传输特性需要达到的分辨率；K为测试信号包含的单频信号的数量，且I彡K彡(F2-Fl)/ffi ； Nfft 为满足 Nfft>2*K*N 的整数； SO = (s。，S1,...，s-h)，SO为取值为I或-1且长度为Nfft的随机数字序列； Am根据步骤2中数模转换的位宽确定，即步骤2中将数字基带测试信号转换为模拟基带测试信号时，根据数模转换的位宽，会确定一个平均幅度Am ； 步骤12，确定频域基带测试信号SI，频域基带测试信号具体表示为Sl(i，j),其中i =0,1,2,......，表示时域上的第i次频域基带测试信号，j = 0,1,2,..., Nfft-Ι,表示频域基带测试信号的第j个频率位置，当K*N彡j<Nfft时，SI (i, j) = 0，当O彡j〈K*N时，如果jmodN = imodN,则SI (i, j) = S」,其中Sj为步骤11中数字随机序列SO中位置为j时的取值，否则Sl(i，j) = O ； 步骤13，根据频域基带测试信号SI产生时域基带测试信号S2，时域基带测试信号S2具体表示为S2(t, i, j),其中t = 0，1，2，…，T-1,表示时域信号的第t次重复,i = O, 1,2,……，表示时域上的第i次时域基带测试信号，j = 0，1，2，…，Nfft-1，表示时域基带测试信号的第j个时域位置；S2 (t, i,:) = (Am*Nfft*Ki5)*IFFT(Sl(i，:))，即时域基带测试信号由频域基带测试信号通过IFFT变换得到并重复T次，其中SI (i，:)为SI (i, O)，Sl(i, I), Sl(i, 2),…，SI (i，Nfft-Ι)的简化表示，S2(t, i,..)为 S2(t, i，O)，S2 (t, i, I),S2(t, i，2)，…，S2(t, i,Nfft-l)的简化表示，Sl(i,:)表示第i次产生的频域基带测试信号，其中S2(t，i,..)表示时域上第i次产生的时域基带测试信号的第t次重复。 所述步骤2中数模转换和步骤5中模数转换的采样频率均为Fs = Nfft^ffi,其中Nfft为FFT的点数，且Nfft为满足Nfft>2*K*N的整数，Wi为被测试信道的传输特性需要达到的分辨率。 所述步骤3中对模拟基带测试信号进行低通滤波。 所述步骤6具体包括: 步骤61，将P (n)、D (η)和C初始化，即P (η) = 0，η为满足O彡η〈Κ*Ν的整数;D (η) = O, η为满足O彡η〈Κ*Ν的整数；C = 0，其中P (η)表示被测试信道传输特性的频率幅度响应特性，D(n)为一临时状态序列，N为测试信号的循环周期，N = ceil((F2-Fl)/ffi/K), ceil为向上取整函数，F1、F2为被测试信道的传输特性需要测量的频率范围，且F2 >Fl, Wi为被测试信道的传输特性需要达到的分辨率，K为测试信号包含的单频信号的数量，且I彡K彡(F2-Fl)/ffi ；C为一临时计数器； 步骤62，初始化后对数字基带接收信号Rl进行分段，分段后得到R2(i，j)，R2 (i, j) = Rl (i*Nfft+j)，其中 Nfft 为 FFT 的点数，且 Nfft 为满足 Nfft>2*K*N 的整数，i= 0,1,2,……，表示第i个时间分段；j =0，1，2，…，Nfft-1，表示分段里的第j个时间位置； 步骤63，对R2 (i，:)进行快速傅立叶变换得到R3 (i,:)，即R3 (i,:)=FFT(R2(i,:))，其中R2(i，:)为第i个时间分段上的数字基带接收信号，R2(i,..)为R2(i，0)，R2(i，l)，R2(i，2)，..., R2 (i, Nfft-1)的简化表示，R3(i，:)为 R3 (i，O)，R3 (i，I),R3(i，2)，..., R3(i, Nfft-1)的简化表示； 步骤64，对R3(i，:)计算不同频率模式的信号能量E(i，η) = R3(i，n) 2+|R3(i，N+n) 2+|R3(i, 2*N+n) 2+…+|R3(i, (K_l)*N+n) 2，其中 n = 0，1，...，N_1，N = ceil ((F2-F1)/Wi/K);其中ceil为向上取整函数，F1、F2为被测试信道的传输特性需要测量的频率范围，且F2 > Fl ；ffi为被测试信道的传输特性需要达到的分辨率；K为测试信号包含的单频信号的数量，且I彡K彡(F2-Fl)/ffi ； 步骤65，根据步骤64得到E(i，η)后求A(i)和B⑴，A(i)=E(i，B⑴)^Ε(?,η),O彡η〈Ν且η关B(i)，即A(i)和B(i)分别为E(i，n)的最大值及相对应的序号;如果有C=O 或 B (i) ^ B (1-Ι)，设置 R4 (n) = abs (R3 (i, n*N+B (i))), O ^ n〈K, C= 1，其中 abs O表示取绝对值；如果 B (i) =B (1-Ι)，则 R4 (n) = R4 (n) +abs (R3 (i本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量通信物理层信道频率幅度响应的方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,产生数字基带测试信号；步骤2,将数字基带测试信号转换为模拟基带测试信号；步骤3,对模拟基带测试信号进行滤波、上变频和放大的模拟前端处理,并输入到被测试信道；步骤4,对从被测试信道接收到的模拟接收信号进行放大、下变频和滤波的模拟前端处理，形成模拟基带接收信号；步骤5,对模拟基带接收信号进行采样并转化为数字基带接收信号；步骤6,对数字基带接收信号进行分析计算，得到被测试信道的传输特性频率幅度响应特性。

【技术特征摘要】
1.一种测量通信物理层信道频率幅度响应的方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1，产生数字基带测试信号； 步骤2，将数字基带测试信号转换为模拟基带测试信号； 步骤3，对模拟基带测试信号进行滤波、上变频和放大的模拟前端处理，并输入到被测试信道； 步骤4，对从被测试信道接收到的模拟接收信号进行放大、下变频和滤波的模拟前端处理，形成模拟基带接收信号； 步骤5，对模拟基带接收信号进行采样并转化为数字基带接收信号； 步骤6，对数字基带接收信号进行分析计算，得到被测试信道的传输特性频率幅度响应特性。2.根据权利要求1所述的一种测量通信物理层信道频率幅度响应的方法，其特征在于，所述步骤I具体包括: 步骤11，确定测试信号的循环周期N，FFT的点数即Nfft，数字基带测试信号的平均幅度Am和随机数字序列SO ； N = ceil((F2-Fl)/ffi/K);其中ceil为向上取整函数，F1、F2为被测试信道的传输特性需要测量的频率范围，且F2 > Fl ；ffi为被测试信道的传输特性需要达到的分辨率；K为测试信号包含的单频信号的数量，且I彡K彡(F2-Fl)/ffi ； Nfft为满足Nfft>2*K*N的整数； SO = (s0, S1,...，Sm)，SO为取值为I或-1且长度为Nfft的随机数字序列； Am根据步骤2中数模转换的位宽确定，即步骤2中将数字基带测试信号转换为模拟基带测试信号时，根据数模转换的位宽，会确定一个平均幅度Am ； 步骤12，确定频域基带测试信号SI，频域基带测试信号具体表示为SI (i，j)，其中i =0,1,2,......，表示时域上的第i次频域基带测试信号，j = O, I, 2,..., Nfft-Ι,表示频域基带测试信号的第j个频率位置，当K*N彡j<Nfft时，SI (i, j) = 0，当O彡j〈K*N时，如果jmodN = i modN,则SI (i, j) = S」,其中Sj为步骤11中数字随机序列SO中位置为j时的取值，否则SI (i, j) = O ； 步骤13，根据频域基带测试信号SI产生时域基带测试信号S2，时域基带测试信号S2具体表示为S2(t, i, j),其中t = 0，I, 2，…，T-1,表示时域信号的第t次重复，i = O, I,2,......，表示时域上的第i次时域基带测试信号，j = O, I, 2,..., Nfft-1,表示时域基带测试信号的第j个时域位置；S2(t, i,:) = (Am*Nfft*K-a5)*IFFT(Sl(i，:))，即时域基带测试信号由频域基带测试信号通过IFFT变换得到并重复T次，其中Sl(i，:)为Sl(i，0)，Sl(i, I), Sl(i，2)，…，Sl(i,Nfft-l)的简化表示，S2(t, i,:)为 S2 (t, i，O)，S2 (t, i, I),S2(t, i，2)，…，S2(t, i,Nfft-l)的简化表示，Sl(i,:)表示第i次产生的频域基带测试信号，其中S2(t，i,:)表示时域上第i次产生的时域基带测试信号的第t次重复。3.根据权利要求1所述的一种测量通信物理层信道频率幅度响应的方法，其特征在于，所述步骤2中数模转换和步骤5中模数转换的采样频率均为Fs = Nfft^ffi,其中NfTt为FFT的点数，且Nfft为满足Nfft>2*K*N的整数，W i为被测试信道的传输特性需要达到的分辨率。4.根据权利要求1所述的一种测量通信物理层信道频率幅度响应的方法，其特征在于，所述步骤3中对模拟基带测试信号进行低通滤波。5.根据权利要求1所述的一种测量通信物理层信道频率幅度响应的方法，其特征在于，所述步骤6具体包括: 步骤61，将P (n)、D (η)和C初始化，即P (η) = O, η为满足O ( η〈Κ*Ν的整数；D(n)=O，η为满足O < η〈Κ*Ν的整数；C = O，其中P (η)表示被测试信道传输特性的频率幅度响应特性，D(η)为一临时状态序列，N为测试信号的循环周期，N = ceil((F2-Fl)/Wi/K), ceil为向上取整函数，F1、F2为被测试信道的传输特性需要测量的频率范围，且F2 >Fl, Wi为被测试信道的传输特性需要达到的分辨率，K为测试信号包含的单频信号的数量，且I...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚飞，
申请(专利权)人：南京芯度电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32