專利名稱：一種移動(dòng)通信系統(tǒng)中非可視傳播路徑的識(shí)別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于移動(dòng)通信領(lǐng)域，尤其涉及碼分多址移動(dòng)通信系統(tǒng)中，用于移動(dòng)終端定位的一種利用陣列天線接收實(shí)現(xiàn)非可視傳播路徑的識(shí)別方法。
背景技術(shù)：
在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，由于非可視傳播路徑使得移動(dòng)終端和基站之間的路徑傳播時(shí)延估計(jì)誤差增加，嚴(yán)重影響移動(dòng)終端定位精度，因此非可視傳播路徑(NLOS)識(shí)別是提高移動(dòng)終端定位精度的一個(gè)有效技術(shù)途徑。
移動(dòng)終端定位系統(tǒng)中的NLOS識(shí)別技術(shù)首先由M.P.Wylie在題為“Non-Line of Sight Problem in Mobile Location Estimation”(以下稱文獻(xiàn)1)的論文中討論，在1997年9月，M.P.Wylie向美國(guó)專利局遞交了一份矯正移動(dòng)終端定位中NLOS誤差的專利申請(qǐng)US 5,974,329(以下稱文獻(xiàn)2)，該專利將NLOS識(shí)別技術(shù)作為構(gòu)成其發(fā)明的一個(gè)要素，文獻(xiàn)1和文獻(xiàn)2中所述的NLOS識(shí)別方法的基本思路是(1)對(duì)各個(gè)基站測(cè)量得到的移動(dòng)終端到該基站間的距離進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的記錄；(2)對(duì)記錄的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理；(3)利用NLOS情況下測(cè)量方差(相對(duì)于平滑后的數(shù)據(jù)，該方差由地貌特怔和系統(tǒng)測(cè)量誤差造成)遠(yuǎn)大于LOS時(shí)的測(cè)量方差(該方差由系統(tǒng)測(cè)量誤差造成)這個(gè)事實(shí)進(jìn)行NLOS識(shí)別。
文獻(xiàn)1和文獻(xiàn)2中提出的NLOS識(shí)別方法需要利用移動(dòng)終端的時(shí)間相關(guān)性，對(duì)運(yùn)動(dòng)中的移動(dòng)終端的軌跡進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的跟蹤和平滑才可以輸出NLOS識(shí)別結(jié)果，需要較長(zhǎng)的數(shù)據(jù)積累時(shí)間，因此易產(chǎn)生大的時(shí)延，難以滿足FCC(聯(lián)邦通信委員會(huì))對(duì)響應(yīng)時(shí)間的要求，不具備實(shí)時(shí)性，只適用于移動(dòng)終端運(yùn)動(dòng)時(shí)的可視路徑識(shí)別。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種移動(dòng)通信系統(tǒng)中非可視傳播路徑的識(shí)別方法，以在移動(dòng)終端快速準(zhǔn)確地進(jìn)行NLOS識(shí)別，提高NLOS識(shí)別的實(shí)時(shí)性。
本發(fā)明通過(guò)以下具體方案實(shí)現(xiàn)一種移動(dòng)通信系統(tǒng)中非可視傳播路徑的識(shí)別方法，其特征在于包括以下處理步驟A)在使用陣列天線的接收端獲取每個(gè)陣列天線所接收信號(hào)對(duì)應(yīng)的多徑時(shí)延分布；B)挑選每個(gè)多徑時(shí)延分布的樣本，獲得樣本總體，計(jì)算樣本離散系數(shù)；C)將樣本離散系數(shù)與預(yù)定的門(mén)限相比較，識(shí)別非可視傳播路徑。
其中，所述步驟A包括A01)每個(gè)陣列天線獨(dú)立地同時(shí)接收每一路信號(hào)；A02)匹配濾波器分別匹配濾波每個(gè)陣列天線所接收的每一路信號(hào)。
較佳地，所述步驟A02包括對(duì)每個(gè)陣列天線接收的信號(hào)并行地進(jìn)行匹配濾波，同時(shí)地得到每個(gè)陣列天線對(duì)應(yīng)的多徑時(shí)延分布。
較佳地，所述步驟A02包括對(duì)每個(gè)陣列天線接收的信號(hào)逐個(gè)地進(jìn)行匹配濾波，逐一地得到每個(gè)陣列天線對(duì)應(yīng)的多徑時(shí)延分布。
另，較佳地，所述步驟B所述計(jì)算樣本離散系數(shù)包括根據(jù)樣本總體計(jì)算樣本的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，求取標(biāo)準(zhǔn)差與均值的比值，獲得樣本離散系數(shù)。
較佳地，所述步驟B所述計(jì)算樣本離散系數(shù)包括B01)根據(jù)樣本總體計(jì)算樣本的均值；B02)計(jì)算每個(gè)樣本與均值差的絕對(duì)值，并計(jì)算該絕對(duì)值的平均值，將該平均值作為近似標(biāo)準(zhǔn)差；B03)求取近似標(biāo)準(zhǔn)差與均值的比值，獲得樣本離散系數(shù)。
較佳地，所述步驟C包括判斷樣本離散系數(shù)是否不小于預(yù)定的判決門(mén)限，如果是，則判決為非可視傳播路徑，否則，判決為可視傳播路徑。
較佳地，所述步驟C包括C01)預(yù)先設(shè)置判決門(mén)限1和判決門(mén)限2，并設(shè)置門(mén)限1大于判決門(mén)限2；C02)將樣本離散系數(shù)與判決門(mén)限1和判決門(mén)限2相比較，如果樣本離散系數(shù)大于門(mén)限1，則判為非可視傳播路徑；如果樣本離散系數(shù)小于門(mén)限2，則判為可視傳播路徑；如果樣本離散系數(shù)大于門(mén)限2并且小于門(mén)限1，則判為準(zhǔn)可視傳播路徑。
上述多徑時(shí)延分布可以是功率時(shí)延分布，也可以是幅度時(shí)延分布。
上述樣本可以是多徑時(shí)延分布上的最強(qiáng)徑，也可以是多徑時(shí)延分布上的首徑。
本發(fā)明由于采用陣列天線接收發(fā)射信號(hào)，并分別進(jìn)行匹配濾波以獲取每個(gè)天線接收到的信號(hào)對(duì)應(yīng)的多徑時(shí)延分布，不需對(duì)各個(gè)基站測(cè)量得到的移動(dòng)終端到該基站間的距離進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的記錄，也無(wú)須對(duì)記錄的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理，能夠快速準(zhǔn)確地進(jìn)行NLOS識(shí)別，提高了實(shí)時(shí)性，實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單，識(shí)別率高；通過(guò)采用雙門(mén)限判決，不僅能夠有效的區(qū)分NLOS、可視傳播路徑(LOS)傳播，而且可區(qū)分準(zhǔn)LOS傳播，提高了NLOS識(shí)別的準(zhǔn)確性；由于本發(fā)明根據(jù)最強(qiáng)徑衰落特性或首徑衰落特性在LOS和NLOS環(huán)境下的差異，不僅適用于移動(dòng)終端運(yùn)動(dòng)的情況，也適用于移動(dòng)終端靜止的情況。


圖1包括了圖1a和圖1b，表示陣列天線中各天線接收到的信號(hào)強(qiáng)度分布特性在LOS和NLOS環(huán)境下的差異，其中，圖1a為L(zhǎng)OS環(huán)境下同一時(shí)刻陣列天線接收到的信號(hào)強(qiáng)度曲線，圖1b為NLOS環(huán)境下同一時(shí)刻陣列天線接收到的信號(hào)強(qiáng)度曲線；圖2為利用陣列天線接收實(shí)現(xiàn)非可視傳播路徑識(shí)別的流程。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案、及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
參見(jiàn)圖1所示，圖1表示了陣列天線中各天線接收到的信號(hào)強(qiáng)度分布特性在LOS和NLOS環(huán)境下的差異。圖1a為L(zhǎng)OS環(huán)境下同一時(shí)刻陣列天線接收到的信號(hào)強(qiáng)度曲線，圖1b為NLOS環(huán)境下同一時(shí)刻陣列天線接收到的信號(hào)強(qiáng)度曲線。從圖1可見(jiàn)，同一時(shí)刻陣列天線不同天線上的信號(hào)強(qiáng)度分布特性分別存在差異，在LOS環(huán)境下信號(hào)強(qiáng)度分布特性曲線101服從萊斯衰落特性，在NLOS環(huán)境下信號(hào)強(qiáng)度分布特性曲線102服從瑞利衰落特性，這種衰落特性的差異主要是由信道的衰落造成的，最直接的表現(xiàn)就是樣本離散系數(shù)σ/μ在NLOS環(huán)境下的值顯著大于LOS環(huán)境下的值。本發(fā)明就是利用陣列天線中各天線接收到的信號(hào)強(qiáng)度分布特性的樣本離散系數(shù)的差異性進(jìn)行NLOS識(shí)別的。
參見(jiàn)圖2所示，圖2為利用陣列天線接收實(shí)現(xiàn)非可視傳播路徑識(shí)別的流程，分為4步第一步201，利用陣列天線接收到的多路信號(hào)得到多個(gè)多徑時(shí)延分布。陣列天線的每個(gè)天線獨(dú)立地接收每一路信號(hào)，匹配濾波器對(duì)每一路信號(hào)分別進(jìn)行匹配濾波以得到每一路信號(hào)對(duì)應(yīng)的多徑時(shí)延分布。上述多徑時(shí)延分布可以是功率時(shí)延分布，也可以是幅度時(shí)延分布；可以是經(jīng)過(guò)多次非相干累加的，也可以是單次非相干累加結(jié)果；上述匹配濾波器可以對(duì)每個(gè)天線接收到的信號(hào)并行進(jìn)行匹配濾波，同時(shí)地得到每個(gè)天線對(duì)應(yīng)的多徑時(shí)延分布，也可以是逐個(gè)處理，在對(duì)一個(gè)天線的接收信號(hào)進(jìn)行匹配濾波獲取一個(gè)多徑時(shí)延分布后，再對(duì)另一個(gè)天線的接收信號(hào)進(jìn)行匹配濾波以獲取另一個(gè)多徑時(shí)延分布。
第二步202，從第一步得到的每個(gè)多徑時(shí)延分布中挑選樣本，對(duì)每個(gè)多徑時(shí)延分布進(jìn)行最強(qiáng)徑(或首徑)判決，并存儲(chǔ)最強(qiáng)徑(或首徑)的功率(或幅度)，將存儲(chǔ)的每個(gè)多徑時(shí)延分布上最強(qiáng)徑(或首徑)的功率(或幅度)作為樣本離散系數(shù)計(jì)算所需要的樣本總體。
第三步203，根據(jù)第二步得到的樣本總體即多個(gè)最強(qiáng)徑(或首徑)的功率(或幅度)，按統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算這些樣本的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，樣本離散系數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)差與均值的比值。也可以首先計(jì)算每個(gè)樣本與它們均值的差，并求這些差的絕對(duì)值之和，然后將該和值的平均得到近似標(biāo)準(zhǔn)差，將該近似標(biāo)準(zhǔn)差除以均值得到近似的樣本離散系數(shù)。
第四步204，將203輸出的樣本離散系數(shù)與從經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲取的判決門(mén)限比較，進(jìn)行NLOS識(shí)別，識(shí)別時(shí)可以使用單門(mén)限，如門(mén)限取0.1，也可以使用雙門(mén)限，并設(shè)置門(mén)限1＞門(mén)限2，如門(mén)限1取0.2，門(mén)限2取0.1。當(dāng)采用單門(mén)限，將樣本離散系數(shù)與單門(mén)限進(jìn)行比較，如果樣本離散系數(shù)大于或等于門(mén)限，就判為NLOS，如果樣本離散系數(shù)小于門(mén)限，判為L(zhǎng)OS。當(dāng)采用雙門(mén)限，如果樣本離散系數(shù)大于門(mén)限1，就判為NLOS，如果樣本離散系數(shù)小于門(mén)限2，就判為L(zhǎng)OS，如果在兩個(gè)門(mén)限之間，就判為準(zhǔn)LOS。對(duì)于上述判決結(jié)果的后續(xù)處理，不屬于本發(fā)明所要解決的問(wèn)題，在此不再描述。
除了利用徑的功率(或幅度)的樣本離散系數(shù)之外，還可以利用徑的信干比的樣本離散系數(shù)進(jìn)行NLOS識(shí)別。
權(quán)利要求
1.一種移動(dòng)通信系統(tǒng)中非可視傳播路徑的識(shí)別方法，其特征在于包括以下處理步驟A)在使用陣列天線的接收端獲取每個(gè)陣列天線所接收信號(hào)對(duì)應(yīng)的多徑時(shí)延分布；B)挑選每個(gè)多徑時(shí)延分布的樣本，獲得樣本總體，計(jì)算樣本離散系數(shù)；C)將樣本離散系數(shù)與預(yù)定的門(mén)限相比較，識(shí)別非可視傳播路徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的識(shí)別方法，其特征在于，所述步驟A包括A01)每個(gè)陣列天線獨(dú)立地同時(shí)接收每一路信號(hào)；A02)匹配濾波器分別匹配濾波每個(gè)陣列天線所接收的每一路信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的識(shí)別方法，其特征在于，所述步驟A02包括對(duì)每個(gè)陣列天線接收的信號(hào)并行地進(jìn)行匹配濾波，同時(shí)地得到每個(gè)陣列天線對(duì)應(yīng)的多徑時(shí)延分布。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的識(shí)別方法，其特征在于，所述步驟A02包括對(duì)每個(gè)陣列天線接收的信號(hào)逐個(gè)地進(jìn)行匹配濾波，逐一地得到每個(gè)陣列天線對(duì)應(yīng)的多徑時(shí)延分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的識(shí)別方法，其特征在于，所述步驟B所述計(jì)算樣本離散系數(shù)包括根據(jù)樣本總體計(jì)算樣本的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，求取標(biāo)準(zhǔn)差與均值的比值，將該比值作為樣本離散系數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的識(shí)別方法，其特征在于，所述步驟B所述計(jì)算樣本離散系數(shù)包括B01)根據(jù)樣本總體計(jì)算樣本的均值；B02)計(jì)算每個(gè)樣本與均值差的絕對(duì)值，并計(jì)算該絕對(duì)值的平均值，將該平均值作為近似標(biāo)準(zhǔn)差；B03)求取近似標(biāo)準(zhǔn)差與均值的比值，將該比值作為樣本離散系數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的識(shí)別方法，其特征在于，所述步驟C包括判斷樣本離散系數(shù)是否不小于預(yù)定的判決門(mén)限，如果是，則判決為非可視傳播路徑，否則，判決為可視傳播路徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的識(shí)別方法，其特征在于，所述步驟C包括C01)預(yù)先設(shè)置判決門(mén)限1和判決門(mén)限2，并設(shè)置門(mén)限1大于判決門(mén)限2；C02)將樣本離散系數(shù)與判決門(mén)限1和判決門(mén)限2相比較，如果樣本離散系數(shù)大于門(mén)限1，則判為非可視傳播路徑；如果樣本離散系數(shù)小于門(mén)限2，則判為可視傳播路徑；如果樣本離散系數(shù)大于門(mén)限2并且小于門(mén)限1，則判為準(zhǔn)可視傳播路徑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的識(shí)別方法，其特征在于，所述多徑時(shí)延分布可以是功率時(shí)延分布，也可以是幅度時(shí)延分布。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的識(shí)別方法，其特征在于，所述樣本可以是多徑時(shí)延分布上的最強(qiáng)徑，也可以是多徑時(shí)延分布上的首徑。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種移動(dòng)通信系統(tǒng)中非可視傳播路徑的識(shí)別方法，包括以下處理步驟A)在使用陣列天線的接收端獲取每個(gè)陣列天線所接收信號(hào)對(duì)應(yīng)的多徑時(shí)延分布；B)挑選每個(gè)多徑時(shí)延分布的樣本，獲得樣本總體，計(jì)算樣本離散系數(shù)；C)將樣本離散系數(shù)與預(yù)定的門(mén)限相比較，識(shí)別非可視傳播路徑、可視識(shí)別路徑以及準(zhǔn)可視識(shí)別路徑。本發(fā)明能夠快速準(zhǔn)確地進(jìn)行NLOS識(shí)別，提高了實(shí)時(shí)性，實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單，識(shí)別率高。
文檔編號(hào)H04B7/02GK1499849SQ0214669
公開(kāi)日2004年5月26日 申請(qǐng)日期2002年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月5日
發(fā)明者刁心璽, 王衛(wèi)鋒 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司