[發明專利]基于高超音速場景的頻域序列相關信道測量方法

有效

• 申請號: 201710116005.4
• 申請日: 2017-03-01
• 公開（公告）號: CN106850099B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 任光亮;仙冰冰;張會寧
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04B17/309
• 分類號: H04B17/309
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 韋全生;王品華

本發明提出了一種基于高超音速場景的頻域序列相關信道測量方法，用于解決現有時域序列相關信道測量方法在高超音速場景中因信道測量帶寬受限造成的信道參數測量精度低的技術問題，實施步驟為：選擇信道測量參數，生成頻域測量序列；對頻域測量序列進行逆傅里葉變換，生成時域測量序列；選擇高超音速信道頻偏并經過傅里葉變換，得到高超音速信道頻域參數，時域測量序列經過高超音速信道衰落和噪聲污染，得到時域信道測量數據；對時域信道測量數據進行傅里葉變換，得到信道測量頻域數據，將信道測量頻域數據與頻域測量序列滑動相關處理，得到信道頻域沖激響應；將信道頻域沖擊響應與高超音速信道頻域參數進行對比，得到信道測量歸一化均方誤差。

技術領域

本發明屬于通信技術領域，涉及一種頻域序列相關信道測量方法，具體涉及一種基于高超音速場景的頻域序列相關信道測量方法，可用于信道測量帶寬受限的高多普勒頻偏場景中的信道參數提取。

背景技術

無線信道作為通信系統中至關重要的環節，是設計通信系統的先決條件。信道質量的好壞直接影響通信性能，為得到精確的信道參數，需要運用不同方法對各類信道進行測量。早期的信道測量方法為脈沖信道測量法，但為滿足信道測量要求，該方法存在峰值功率較大和多徑分辨率較低等缺陷。針對脈沖信道測量方法的峰值功率限制等不足，后期無線信道測量運用脈沖壓縮方法，該方法在改善脈沖信道測量方法的不足的同時能得到較高的信道測量增益。編碼脈沖壓縮信號如Barker碼、偽隨機二進制碼(PBRS)等的自相關函數是脈沖函數，但Barker碼存在信道測量處理增益較低等問題，所以為提高信道測量處理增益，運用諸如m序列、Chirp序列及CAZAC序列等，在滿足序列自相關性能較好的同時提高信道測量處理增益，但是此類序列對信道變化頗為敏感，信道變化較快會破壞此類序列的自相關性，降低信道測量的精度。

近年來中國高速鐵路(HSR)的發展和建設取得巨大的進展，與此同時HSR的快速發展對寬帶無線通信速率的要求顯著提高，針對HSR的通信技術的研究引起學術界和工業界的極大關注。作為研究HSR的通信技術的先決條件，HSR的無線信道的精確測量尤為重要。由于應用場景、LOS優勢、大多普勒頻偏及快速多普勒轉換等因素影響，HSR信道與傳統蜂窩網絡無線信道有極大不同，大尺度衰落信道特點譬如路徑損耗和K因子已得到廣泛的研究。雖然當前對HSR信道已進行充分的研究，但是現存HSR信道測量方法及數據對研究未來的HSR通信技術是遠遠不夠的，有必要提出更多的信道測量方法以對未來HSR的信道特征進行提取。

隨著國家重點基礎研究發展計劃(973計劃)的展開，針對載人飛船及返回式衛星等返回大氣層時，飛行器與空氣的劇烈摩擦在飛行器表面形成等離子體阻斷實時通信和再入測控通信等問題，世界各航天強國均展開積極研究。此外，隨著諸如美國X-51A、中國“神舟”載人飛船系列及俄羅斯YU系列等計劃的展開，高超音速飛行器的測控通信對通信領域帶來全新的機遇和挑戰，作為通信技術研究的先決條件，對高超音速飛行器通信信道特征的研究和測量已成為重中之重。高超音速飛行器速度過快(6000Km/h以上)使得信道多普勒頻偏過大，等離子殼套的存在使信道的損耗增大，乘性干擾增大，已有的信道測量方法在處理增益、多普勒頻偏敏感度和時延分辨率等多個方面均不能滿足高超音速飛行器信道的測量工作，故無法直接進行高超音速信道測量。針對高多普勒頻偏信道的測量，近年來一種基于基擴展模型(BEM)的信道測量方法逐漸引起學術界的重視，該方法利用基函數的線性組合描述時變信道，可以大大減少信道測量的復雜度，常用的基函數為傅里葉基函數(CE-BEM)和橢圓基函數(DPS-BEM)。該方法能準確的逼近已知信道，但在實際信道測量中由于實際信道未知及符號同步等問題的存在，使得該方法在實際信道測量時存在較大的不足?，F有多數通信場景中信道測量的方法為基于時域序列相關的信道測量方法，該方法在提取信道時域沖激響應時，其時域序列長度與信道測量基帶帶寬、信道多普勒頻偏之間的經驗關系表達式為序列長度＝基帶帶寬/多普勒頻偏/10，