[發明專利]一種Nakagami衰落信道的測試系統及其驗證方法

有效

• 申請號: 201810201309.5
• 申請日: 2018-03-12
• 公開（公告）號: CN108365904B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 何怡剛;黃源;張慧;李兵;尹柏強;段嘉珺
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: H04B17/391
• 分類號: H04B17/391
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮;楊曉燕

1.一種Nakagami衰落信道的測試系統驗證Nakagami衰落信道的方法，Nakagami衰落信道的測試系統包括信號發生器、Nakagami衰落信道模擬器和計算機，信號發生器通過SMA電纜線分別與Nakagami衰落信道模擬器及計算機單向連接，Nakagami衰落信道模擬器通過GPIB通用接口總線與計算機單向連接；

所述信號發生器用于輸出頻率為f的正弦波信號x，正弦波信號x分別通過SMA電纜線傳至Nakagami衰落信道模擬器和計算機；

所述Nakagami衰落信道模擬器用于產生Nakagami衰落信道y，測試過程中，Nakagami衰落信道模擬器設置最大多普勒頻移f_d、損耗、萊斯因子K、相角、Nakagami衰落因子m，其中m為1或(K+1)²/(2K+1)，且打開其中一條Nakagami衰落信道路徑通道，關閉其余路徑通道；

所述計算機用于對來自Nakagami衰落信道模擬器射頻輸出的Nakagami衰落信道y進行運算和分析，得出Nakagami衰落信道在時域和頻域上的性能指標，以驗證信道模型的準確性，

其特征在于，方法主要在計算機上進行運算和分析的數據處理，包括以下步驟：

步驟S1，程序開始，進行參數初始化，設定測試系統的采樣頻率和載波頻率；

步驟S2，驗證Nakagami衰落信道時域衰落特性，在不同的Nakagami衰落因子下，在時域上驗證波形波動速率和波動范圍，具體包括：

通過計算機得到的高頻信號y的包絡求得Nakagami衰落信道h，然后觀察Nakagami衰落信道h的幅值波形在時域上是否快速波動，并且該Nakagami衰落信道h的幅值波形的波動范圍為30dB至-60dB；當Nakagami衰落因子m為1時，驗證Nakagami衰落信道是否符合瑞利衰落信道的特點；當Nakagami衰落因子m為(K+1)²/(2K+1)時，驗證Nakagami衰落信道是否符合萊斯衰落信道的特點；

步驟S3，驗證Nakagami衰落信道一階統計特性；

步驟S4，驗證Nakagami衰落信道二階統計特性；

步驟S5，程序結束。

2.如權利要求1所述的Nakagami衰落信道的測試系統驗證Nakagami衰落信道的方法，其特征在于，所述步驟S3驗證Nakagami衰落信道一階統計特性，包括：分別對求得的Nakagami衰落信道h進行幅值和相角統計分析，由理論可知，瑞利衰落信道幅值統計服從瑞利分布，相角統計服從均勻分布；萊斯衰落信道幅值統計服從萊斯分布，相角統計服從高斯分布，假設瑞利分布、萊斯分布、均勻分布和高斯分布的概率密度函數的特征參數均用σ表示，工程上，在Kolmogorov Smirnov假設檢驗理論的基礎上對Nakagami衰落信道h進行統計驗證，其驗證方法為：

S31，分別求Nakagami衰落信道h的幅值序列H和相角序列θ；

S32，設定顯著性水平α；

S33，通過最小二乘估計法求得參數σ的理論值和對應的置信區間Ω；

S34，分別計算幅值序列H和相角序列θ實際和理論的累積分布函數；

S35，通過Kolmogorov Smirnov假設檢驗法進行隨機分布驗證。

3.如權利要求1所述的Nakagami衰落信道的測試系統驗證Nakagami衰落信道的方法，其特征在于，所述步驟S4驗證Nakagami衰落信道二階統計特性，具體包括：

分別對求得的Nakagami衰落信道h進行自相關和多普勒功率譜分析，主要驗證功率譜密度函數的形狀和帶寬，理論上，當Nakagami衰落因子m為1時，功率譜密度函數為“標準瑞利U型功率譜”，且頻譜帶寬約為2f_d；當Nakagami衰落因子m為(K+1)²/(2K+1)時，功率譜密度函數為“標準萊斯U型功率譜”并帶有多普勒頻移的直射信號，且頻譜帶寬約為2f_d。