信道时延扩展测量方法及测量系统技术方案

本发明专利技术适用于电磁波技术领域，提供了信道时延扩展测量方法及测量系统，测量方法包括以下步骤：发射线性调频连续波信号，发射信号通过功分器分别输出至发射天线和混频器；通过三个接收天线接收经过多径传播后的线性调频连续波信号；通过混频器将发射信号和接收信号混频得到中频信号，通过傅里叶变换将中频信号转换为频谱图；计算接收信号与第一参考线的夹角以及接收信号与第二参考线的夹角。由于在信号发射时，信号会同步传输至混频器，从而使得发射信号和对应的接收信号无需做时间同步，提高测量方法和测量系统的时延扩展测量精度。另外，本发明专利技术提供的测量方法不需要扫频信号源，数据记录和计算量较小，测量成本较低。测量成本较低。测量成本较低。

【技术实现步骤摘要】
信道时延扩展测量方法及测量系统


[0001]本专利技术属于电磁波
，尤其涉及信道时延扩展测量方法及测量系统。

技术介绍

[0002]在各种移动通信系统中，由于环境复杂造成的多径传播对于高速数字通信有非常大的影响。因此在建立通信系统之初需要对应用环境进行大量信道测量与统计进而建立信道模型。借助于典型的信道模型再进一步确定通信方案。因此信道测量是建立通信系统的最初的必要关键步骤。信道模型中的时延扩展情况是其中的重要组成部分，也是目前信道测量中的难点。
[0003]在时延扩展测量过程中需要测量的信息是信号由发射天线发射后经由不同路径到达接收天线时的对应于每一个路径的幅度、时间和角度。测量结束后所形成的数据为具有上述三个参数的数据列表。
[0004]现有的信道测量方案主要有以下两种：
[0005]1.一体式测量平台。一体式测量平台以矢量网络分析仪(VNA)为核心设备，通过对S12(或S21)参数的幅度、相位进行测量，得到信道频率响应以及相位信息。然后，利用傅里叶逆变换(IFFT)得到信道冲激响应(CIR)。一体式测量平台依赖于矢量网络分析仪(VNA)，其最大的缺点是重量大，通用性差，成本高。
[0006]从目前实际情况来看，VNA都是综合测量系统。时延扩展测量并非其主要功能反而是选件功能，因此系统的大部分硬件与软件都非用于时延扩展测量。因此其成本大部分都在其他功能上。从本质原理上，VNA采用扫频信号源，并且测量过程中记录扫频过程中各个频点的幅度和相位信息。因此需要对大量数据进行记录和计算，成本高。
[0007]2.短脉冲的测量方法。这种测量方法的具体实现方式是利用发射机发射短时调制脉冲数据，在接收机通过接收到的多组不同路径传来的信号建立当前信道的时延扩展数据列表。这种系统结构的发射部分和接收部分是独立的两个系统。首先，测量前发射机和接收机通过原子钟进行对时同步。测量过程中，发射机在规定时间发射短时脉冲，接收机接收脉冲并记录接收时间与信号强度。这样就可以计算出接收机收到的多径信号的每一组到达时间进而建立多径参数的数据列表。
[0008]基于短脉冲的测量方法比较适合远距离大范围的测量，换言之其精度较差。由于发射系统和接收系统是两个独立系统，其时间同步必然存在一定的误差。对于采用GPS授时的系统而言，其误差会随着发射机与接收机的距离增加而增加。对于采用原子钟对时的系统而言，其误差会随着测量时间的增加而累积。

技术实现思路

[0009]本专利技术实施例提供了信道时延扩展测量方法及测量系统，可以解决一体式测量平台测量成本高、短脉冲测量方法由于时间同步的误差导致测量精度低的技术问题。
[0010]第一方面，本专利技术实施例提供了一种信道时延扩展测量方法，包括：
[0011]发射线性调频连续波信号，发射信号通过功分器分别输出至发射天线和混频器；
[0012]通过三个接收天线接收经过多径传播后的线性调频连续波信号，三个所述接收天线分别为第一接收天线、第二接收天线和第三接收天线，所述第一接收天线和所述第二接收天线的连线为第一参考线，所述第一接收天线和所述第三接收天线的连线为第二参考线，所述第一参考线和所述第二参考线呈夹角设置；
[0013]通过混频器将发射信号和接收信号混频得到中频信号，通过傅里叶变换将中频信号转换为具有多径时延信息和幅度信息的频谱图；
[0014]计算接收信号与所述第一参考线的夹角以及接收信号与所述第二参考线的夹角。
[0015]在第一方面的一种可能的实现方式中，所述第一参考线和所述第二参考线相互垂直设置。
[0016]在第一方面的一种可能的实现方式中，所述第一接收天线和所述第二接收天线之间的距离为半波长，所述第一接收天线和所述第三接收天线之间的距离为半波长。
[0017]在第一方面的一种可能的实现方式中，通过混频器将发射信号和接收信号混频得到中频信号，通过傅里叶变换将中频信号转换为具有多径时延信息和幅度信息的频谱图的步骤包括：
[0018]通过混频器将发射信号和所述第一接收天线的接收信号混频得到中频信号，
[0019]对所述中频信号进行傅里叶变换，然后进行频率峰值搜索得到信号峰值点的位置，根据信号峰值点的位置进行频谱细分得到频谱峰值位置。
[0020]在第一方面的一种可能的实现方式中，计算接收信号与所述第一参考线的夹角以及接收信号与所述第二参考线的夹角的步骤包括：
[0021]根据频谱峰值位置对所述第二接收天线和所述第三接收天线的接收信号进行单点的傅里叶变换，得到频谱峰值位置对应的相位角；
[0022]根据所述第一接收天线和所述第二接收天线在频谱峰值位置的相位差计算得出接收信号与所述第一参考线的夹角，根据所述第一接收天线和所述第三接收天线在频谱峰值位置的相位差计算得出接收信号与所述第二参考线的夹角。
[0023]在第一方面的一种可能的实现方式中，所述第一接收天线和所述第二接收天线之间的距离为半波长，所述第一接收天线和所述第三接收天线之间的距离为半波长；
[0024]所述第一接收天线的接收信号相位角为所述第二接收天线的接收信号的相位角为所述接收信号的来波方向与所述第一参考线之间的夹角为θ1，所述第三接收天线的接收信号的相位角为所述接收信号的来波方向与所述第二参考线之间的夹角为θ2，
[0025]在第一方面的一种可能的实现方式中，所述第一接收天线的接收信号、所述第二接收天线的接收信号、所述第三接收天线的接收信号在傅里叶变换之前，均进行加窗。
[0026]第二方面，本专利技术实施例提供了一种信道时延扩展测量系统，使用上述的信道时延扩展测量方法，该测量系统包括：
[0027]测量主机，所述测量主机包括信号发射模块和三个信号处理模块；
[0028]发射天线，所述发射天线与所述信号发射模块电性连接；
[0029]三个接收天线，三个所述接收天线分别与三个所述信号处理模块对应电性连接，
三个所述接收天线分别为第一接收天线、第二接收天线和第三接收天线，所述第一接收天线和所述第二接收天线的连线为第一参考线，所述第一接收天线和所述第三接收天线的连线为第二参考线，所述第一参考线和所述第二参考线呈夹角设置。
[0030]在第二方面的一种可能的实现方式中，所述信号发射模块包括依次电性连接的信号调制电路、压控振荡器、功分器以及射频放大器，所述射频放大器与所述发射天线电性连接，所述压控振荡器由所述信号调制电路驱动，所述功分器用于将发射信号分别输送至所述射频放大器和三个所述信号处理模块。
[0031]在第二方面的一种可能的实现方式中，所述信号处理模块包括依次电性连接的低噪声放大器、混频器、滤波放大器和模拟数字转换器，所述接收天线与所述低噪声放大器电性连接。
[0032]可以理解的是，上述第二方面有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
[0033]本专利技术实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本专利技术实施例提出的信道时延扩展测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种信道时延扩展测量方法，其特征在于，包括：发射线性调频连续波信号，发射信号通过功分器分别输出至发射天线和混频器；通过三个接收天线接收经过多径传播后的线性调频连续波信号，三个所述接收天线分别为第一接收天线、第二接收天线和第三接收天线，所述第一接收天线和所述第二接收天线的连线为第一参考线，所述第一接收天线和所述第三接收天线的连线为第二参考线，所述第一参考线和所述第二参考线呈夹角设置；通过混频器将发射信号和接收信号混频得到中频信号，通过傅里叶变换将中频信号转换为具有多径时延信息和幅度信息的频谱图；计算接收信号与所述第一参考线的夹角以及接收信号与所述第二参考线的夹角。2.如权利要求1所述的信道时延扩展测量方法，其特征在于，所述第一参考线和所述第二参考线相互垂直设置。3.如权利要求1所述的信道时延扩展测量方法，其特征在于，所述第一接收天线和所述第二接收天线之间的距离为半波长，所述第一接收天线和所述第三接收天线之间的距离为半波长。4.如权利要求1所述的信道时延扩展测量方法，其特征在于，通过混频器将发射信号和接收信号混频得到中频信号，通过傅里叶变换将中频信号转换为具有多径时延信息和幅度信息的频谱图的步骤包括：通过混频器将发射信号和所述第一接收天线的接收信号混频得到中频信号，对所述中频信号进行傅里叶变换，然后进行频率峰值搜索得到信号峰值点的位置，根据信号峰值点的位置进行频谱细分得到频谱峰值位置。5.如权利要求4所述的信道时延扩展测量方法，其特征在于，计算接收信号与所述第一参考线的夹角以及接收信号与所述第二参考线的夹角的步骤包括：根据频谱峰值位置对所述第二接收天线和所述第三接收天线的接收信号进行单点的傅里叶变换，得到频谱峰值位置对应的相位角；根据所述第一接收天线和所述第二接收天线在频谱峰值位置的相位差计算得出接收信号与所述第一参考线的夹角，根据所述第一接收天线和所述第三接收天线在频谱峰值位置的相位差计算得出接收信号与所述第二参考线的夹角。6.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：张谅，胡勇，陈镓，丁同禹，韩崇志，
申请(专利权)人：集美大学，
类型：发明
国别省市：