[發(fā)明專利]一種超寬帶無線信道品質(zhì)因子估計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210545848.3
• 申請(qǐng)日: 2012-12-14
• 公開（公告）號(hào): CN103036628A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔學(xué)榮;張浩;李娟;李忠偉;劉建航;吳春雷;張國(guó)平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油大學(xué)（華東）
• 主分類號(hào): H04B17/00
• 分類號(hào): H04B17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及的是一種用于UWB（Ultra?Wide?Band,超寬帶）無線信道中對(duì)信道的品質(zhì)因子（置信區(qū)間比例因子、置信區(qū)間和置信水平）進(jìn)行估計(jì)的一種方法。

背景技術(shù)

隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，21世紀(jì)的世界將很快從網(wǎng)絡(luò)時(shí)代進(jìn)入無線互聯(lián)時(shí)代。新興的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，例如WiFi、WiMax、ZigBee、Ad?hoc、BlueTooth和UWB等，在辦公室、家庭、工廠、公園等方面得到了廣泛應(yīng)用。

UWB無線通信技術(shù)是一種不用載波，采用小于納秒時(shí)長(zhǎng)的不連續(xù)脈沖進(jìn)行通信的一種無線通信技術(shù)。由于UWB使用小于納秒時(shí)長(zhǎng)的超短脈沖進(jìn)行通信，其信號(hào)功率被擴(kuò)散在從0到數(shù)十GHz的超寬頻帶范圍內(nèi)，這種獨(dú)特的通信機(jī)制使其與目前頻域通信技術(shù)相比具有對(duì)信道衰落不敏感、發(fā)射功率低、與其它無線系統(tǒng)可以共存、多徑分辨能力強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、系統(tǒng)復(fù)雜度低、穿透能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因而在全球范圍內(nèi)受到廣泛關(guān)注，特別是在精確測(cè)距和定位、短距離高速通信（100Mbps–1Gbps）、雷達(dá)探測(cè)、防偵聽抗干擾保密通信等多個(gè)軍用和民用領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用前景。

IEEE?802.15.4a任務(wù)小組致力于為低等級(jí)工業(yè)市場(chǎng)開發(fā)一種無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（PAN）標(biāo)準(zhǔn)，802.15.4a被視為PAN內(nèi)的潛在核心UWB應(yīng)用之一，這種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)被設(shè)計(jì)用于實(shí)時(shí)精準(zhǔn)位置和感應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。IEEE802.15.4a中為了讓測(cè)距的發(fā)起者知道測(cè)距的質(zhì)量，增加了品質(zhì)因子（Figure?of?Merit，F(xiàn)oM），將FoM傳輸?shù)缴蠈踊蛘邆鬏數(shù)綄?duì)方節(jié)點(diǎn)（例如參考基站）則對(duì)方節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)該品質(zhì)因子確定如何使用此次的測(cè)距結(jié)果，例如：在多基站定位時(shí)可以根據(jù)不同的FoM賦予測(cè)距結(jié)果不同的權(quán)值，甚至棄用某次測(cè)距結(jié)果，因此可以避免大的測(cè)距誤差而導(dǎo)致的較大的定位誤差。

品質(zhì)因子，也叫可靠度，或置信度、置信系數(shù)，它是對(duì)信號(hào)上升沿到達(dá)時(shí)間（TOA）估計(jì)誤差的量度。包括三部分：置信區(qū)間比例因子、置信區(qū)間和置信水平，表示信號(hào)上升沿到達(dá)時(shí)間估計(jì)的誤差在給定的有效置信區(qū)間內(nèi)的百分比處于置信水平（%）以下。

●有效置信區(qū)間：包括置信區(qū)間（Confidence?Interval，CI）和置信區(qū)間比例因子（Confidence?Interval?Scaling?Factor，CISF）兩部分，其中置信區(qū)間與置信區(qū)間比例因子相乘即為有效置信區(qū)間的大小。根據(jù)IEEE802.15.4a的格式規(guī)定可知在FoM的格式中將置信區(qū)間的比例因子（4個(gè)：0.5倍、1倍、2倍、4倍）與置信區(qū)間（4個(gè):100ps、300ps、1ns、3ns）兩兩相乘可以得到共有4*4=16個(gè)不同的有效置信區(qū)間，分別是：0.05、0.15、0.5、1.5、0.1、0.3、1、3、0.2、0.6、2、6、0.4、1.2、4、12ns，對(duì)應(yīng)的幀格式的二進(jìn)制分別為00?00、00?01、00?10、00?11，01?00、01?01、01?10、01?11，10?00、10?01、10?10、10?11，11?00、11?01、11?10、11?11，其中前兩位為幀格式中的置信區(qū)間比例因子，后兩位為幀格式中的置信區(qū)間。

●置信水平（Confidence?Level，CL）：是脈沖上升沿到達(dá)時(shí)間估計(jì)誤差小于有效置信區(qū)間的概率，如果為0則表示無FoM。根據(jù)IEEE802.15.4a的格式規(guī)定可知置信水平有0%、20%、55%、75%、85%、92%、97%、99%共8個(gè)，對(duì)應(yīng)幀中置信水平的二進(jìn)制分別為000、001、010、011、100、101、110、111。

在IEEE802.15.4a中雖然規(guī)定了FoM幀的格式，但是如何計(jì)算或者產(chǎn)生置信區(qū)間比例因子、置信區(qū)間和置信水平卻沒有給出規(guī)定。因此，本發(fā)明提出了一種應(yīng)用在超寬帶無線信道中對(duì)品質(zhì)因子（置信區(qū)間比例因子、置信區(qū)間和置信水平）進(jìn)行估計(jì)的方法。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于目前超寬帶無線信道中缺乏對(duì)信道品質(zhì)因子進(jìn)行估計(jì)的方法，本發(fā)明提出了一種應(yīng)用在超寬帶無線信道中對(duì)品質(zhì)因子（置信區(qū)間比例因子、置信區(qū)間和置信水平）進(jìn)行估計(jì)的方法，從而可以為精確的測(cè)距定位提供參考。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種超寬帶無線信道品質(zhì)因子估計(jì)方法，包括以下步驟：

1.通信前，初始化品質(zhì)因子表

A．建立指紋數(shù)據(jù)庫