无线信道多径时延估计及信道建模

摘要

无线信道是整个无线通信的核心研究内容。研究无线信道传播特性最直接的方法就是对无线信道进行测量。各条路径的传播时延是无线信道测量主要的测量参数。
　　现有的信道测量方法中最常用的是扩频滑动相关法，主要思想是利用扩频码良好的自相关性来分辨多径。但是这种方法的分辨率受到码片间隔的限制，而码片间隔的大小决定了信号的带宽。在系统带宽受限的情况下依靠减小码片间隔来提高时间分辨率作用十分有限，这就需要研究能够提高时延分辨率的方法。
　　本文首先对扩频滑动相关法进行了研究，然后在扩频滑动相关法的基础上研究了能够提高时延分辨率的超分辨率算法。主要研究了 MPOC，EM，WRELAX等三种超分辨率时延估计算法，分别对以上三种算法的原理做了介绍，并分别在不同条件下进行了仿真和性能分析。研究了 EM算法的几种改进方法，对EM算法和WRELAX算法做了对比分析。
　　无线通信系统在进行外场测试的时候常常对信道环境有一定的要求，要寻找符合要求的信道环境有时候是比较困难的。而信道仿真器可以在实验室内模拟需要的无线信道环境，从而达到与外场测试同样的目的。
　　本文的另一部分研究内容是研究信道建模的方法和无线信道仿真器的设计。无线信道建模的方法主要有正弦波叠加法和成形滤波器法两种。其中成形滤波器法需要消耗大量滤波器资源，而软件无线电平台的资源有限，因此本文在设计信道仿真器时主要研究的是基于正弦波叠加法的Jakes仿真器。首先在Simulink中完成了Jakes仿真器的仿真链路的搭建，分析了仿真性能，然后利用软件无线电平台完成了平坦衰落信道和频率选择性信道的硬件实现，对仿真器的性能做了测试和分析。
　　本文最后利用实验室现有仪器设备搭建了无线信道多径时延测量系统，并且将超分辨率时延估计算法加入到系统中，提高了系统的时延分辨率。同时利用该系统对设计的信道仿真器的时延扩展特性进行了测量和分析，并且利用该系统对实际的外场信道进行了测量和分析。

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缩略词表

第一章 绪论

1.1引言

1.2课题的研究现状

1.3论文结构和主要工作

第二章 基于扩频滑动相关法的多径时延估计

2.1无线信道的多径传播

2.2扩频滑动相关法

2.3改进的扩频滑动相关法

2.4扩频滑动相关法的时间分辨率

2.5本章小结

第三章 超分辨率时延估计算法

3.1基于MPOC算法的超分辨率多径时延估计

3.2基于EM算法的超分辨率多径时延估计

3.3基于WRELAX算法的超分辨率多径时延估计

3.4本章小结

第四章 无线信道建模与仿真器设计

4.1平坦衰落信道建模与仿真

4.2频率选择性信道建模与仿真

4.3多径信道仿真器实现

4.4信道仿真器性能测试

4.5本章小节

第五章 时延估计算法在无线信道测量中的应用

5.1无线信道测量系统设计方案

5.2信道模拟器时延测试

5.3外场实测与结果分析

5.4本章小结

第六章 全文总结及未来研究工作

6.1全文总结

6.2未来研究工作

致谢

参考文献

个人简历

硕士研究生期间的研究成果