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专利号: 2024104734173
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-01-08
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种干扰下高精度多径时延测量方法,其特征在于,PC端一生成基带探测信号,并经过零中频处理后直接由无线电发射端进行射频发送,携带信道多径时延信息的基带探测信号被无线电接收端接收,并经PC端二进行参数提取,从而实现多径时延的测量,所述方法由PC端二执行,包括:在时域上接收若干组携带信道多径时延信息的基带探测信号,并使用卡尔曼滤波进行自适应降噪处理,得到降噪信号后进行滑动相关处理;

采用加权傅里叶变换松弛对滑动相关后信号进行参数提取,得到信道多径时延信息;

其中,所述基带探测信号包括:过采样序列 ,其中, 表示过采样序列的码元个数, 为 序列 的长度 与过采样倍率 的乘积,对应如下公式:,

其中, 表示取整符号,过采样序列 经过成型滤波器后生成基带探测信号 ,基带探测信号经过零中频处理后直接由无线电发射端进行射频发送;

在时域上接收若干组携带信道多径时延信息的基带探测信号,并使用卡尔曼滤波进行自适应降噪处理,包括:无线电接收端所接收到的无线信号序列 中,第 个码元 如下式所示:,

其中, 表示发射无线信号序列中第 个码元,表示第条径所对应的信道衰减因子, 表示第 条径对应的时延, 为上采样频率, 表示延迟在离散域的点数, 为混叠在接收信号中的噪声;

在时域上接收 组无线信号序列 ,然后对 组中的第 个码元进行一维卡尔曼滤波,如下式所示:,

其中,在一维卡尔曼滤波中,状态转移矩阵 为[1],控制输入矩阵 为[0],观测转换矩阵 为[1], 为测量噪声协方差, 为滤波的输入值, 为第 组第 个接收码元的先验状态估计值, 为第 组第 个接收码元的后验状态估计值, 为接收第 组第个码元的外部输入, 为第 组第 个码元的先验估计协方差, 为第 组第个码元的后验估计协方差, 为 矩阵转置, 为过程噪声协方差, 为卡尔曼系数,为接收第 个码元的滤波后结果,滤波后信号 记为 ;

在卡尔曼滤波后,还包括:以长度 为滑动窗口,基带探测信号与滤波后信号和自身进行滑动相关,得到滑动相关结果 和 :滑动相关的公式为:

其中, 为基带探测信号序列 中第 个码元, 为卡尔曼滤波后的第个码元, 是滑动窗口 的第 个互相关结果, 是滑动窗口 的第 个自相关结果;

采用加权傅里叶变换松弛对降噪后信号进行参数提取,得到信道多径时延信息,包括:对滑动相关结果进行频域转换:,

其中, 为噪声的频域变换, 为 的频域变换, 为 的频域变换, 、 为第 条径的幅值衰减与相对时延;

使用加权傅里叶变换松弛对混叠信号进行时延估计,即求出使下式中的非线性最小均方代价函数最小化的参数值:,

求解代价函数 在未知参数下的最小化问题是一个非线性的最优化问题,令,

从而,将 表示为下式:

其中,与 根据下面两式进行估计:,

对 和 的表达式进行迭代计算,即得到信道多径时延信息。

2.根据权利要求1所述的干扰下高精度多径时延测量方法,其特征在于,PC端一使用成型滤波器对过采样信号滤波后,生成基带探测信号,用于限制发射信号的带宽。

3.一种干扰下高精度多径时延测量装置,其特征在于,PC端一生成基带探测信号,并经过零中频处理后直接由无线电发射端进行射频发送,携带信道多径时延信息的基带探测信号被无线电接收端接收,并经PC端二进行参数提取,从而实现多径时延的测量,所述装置被配置在PC端二,包括:降噪模块,用于在时域上接收若干组携带信道多径时延信息的基带探测信号,并使用卡尔曼滤波进行自适应降噪处理,得到降噪信号后进行滑动相关处理;

测量模块,用于采用加权傅里叶变换松弛对滑动相关后信号进行参数提取,得到信道多径时延信息;

其中,所述基带探测信号包括:过采样序列 ,其中, 表示过采样序列的码元个数, 为 序列 的长度 与过采样倍率 的乘积,对应如下公式:,

其中, 表示取整符号,过采样序列 经过成型滤波器后生成基带探测信号 ,基带探测信号经过零中频处理后直接由无线电发射端进行射频发送;

在时域上接收若干组携带信道多径时延信息的基带探测信号,并使用卡尔曼滤波进行自适应降噪处理,包括:无线电接收端所接收到的无线信号序列 中,第 个码元 如下式所示:,

其中, 表示发射无线信号序列中第 个码元,表示第条径所对应的信道衰减因子, 表示第 条径对应的时延, 为上采样频率, 表示延迟在离散域的点数, 为混叠在接收信号中的噪声;

在时域上接收 组无线信号序列 ,然后对 组中的第 个码元进行一维卡尔曼滤波,如下式所示:,

其中,在一维卡尔曼滤波中,状态转移矩阵 为[1],控制输入矩阵 为[0],观测转换矩阵 为[1], 为测量噪声协方差, 为滤波的输入值, 为第 组第 个接收码元的先验状态估计值, 为第 组第 个接收码元的后验状态估计值, 为接收第 组第个码元的外部输入, 为第 组第 个码元的先验估计协方差, 为第 组第个码元的后验估计协方差, 为 矩阵转置, 为过程噪声协方差, 为卡尔曼系数,为接收第 个码元的滤波后结果,滤波后信号 记为 ;

在卡尔曼滤波后,还包括:以长度 为滑动窗口,基带探测信号与滤波后信号和自身进行滑动相关,得到滑动相关结果 和 :滑动相关的公式为:

其中, 为基带探测信号序列 中第 个码元, 为卡尔曼滤波后的第个码元, 是滑动窗口 的第 个互相关结果, 是滑动窗口 的第 个自相关结果;

采用加权傅里叶变换松弛对降噪后信号进行参数提取,得到信道多径时延信息,包括:对滑动相关结果进行频域转换:,

其中, 为噪声的频域变换, 为 的频域变换, 为 的频域变换, 、 为第 条径的幅值衰减与相对时延;

使用加权傅里叶变换松弛对混叠信号进行时延估计,即求出使下式中的非线性最小均方代价函数最小化的参数值:,

求解代价函数 在未知参数下的最小化问题是一个非线性的最优化问题,令,

从而,将 表示为下式:

其中,与 根据下面两式进行估计:,

对 和 的表达式进行迭代计算,即得到信道多径时延信息。