[发明专利]一种超宽带无线信道品质因子估计方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及的是一种用于UWB（Ultra Wide Band,超宽带）无线信道中对信道的品质因子（置信区间比例因子、置信区间和置信水平）进行估计的一种方法。

背景技术

随着无线通信技术的发展，21世纪的世界将很快从网络时代进入无线互联时代。新兴的无线网络技术，例如WiFi、WiMax、ZigBee、Ad hoc、BlueTooth和UWB等，在办公室、家庭、工厂、公园等方面得到了广泛应用。

UWB无线通信技术是一种不用载波，采用小于纳秒时长的不连续脉冲进行通信的一种无线通信技术。由于UWB使用小于纳秒时长的超短脉冲进行通信，其信号功率被扩散在从0到数十GHz的超宽频带范围内，这种独特的通信机制使其与目前频域通信技术相比具有对信道衰落不敏感、发射功率低、与其它无线系统可以共存、多径分辨能力强、抗干扰能力强、系统复杂度低、穿透能力强等优点，因而在全球范围内受到广泛关注，特别是在精确测距和定位、短距离高速通信（100Mbps–1Gbps）、雷达探测、防侦听抗干扰保密通信等多个军用和民用领域均有广泛的应用前景。

IEEE 802.15.4a任务小组致力于为低等级工业市场开发一种无线个人区域网络（PAN）标准，802.15.4a被视为PAN内的潜在核心UWB应用之一，这种网络技术被设计用于实时精准位置和感应网络。IEEE802.15.4a中为了让测距的发起者知道测距的质量，增加了品质因子（Figure of Merit，FoM），将FoM传输到上层或者传输到对方节点（例如参考基站）则对方节点可以根据该品质因子确定如何使用此次的测距结果，例如：在多基站定位时可以根据不同的FoM赋予测距结果不同的权值，甚至弃用某次测距结果，因此可以避免大的测距误差而导致的较大的定位误差。

品质因子，也叫可靠度，或置信度、置信系数，它是对信号上升沿到达时间（TOA）估计误差的量度。包括三部分：置信区间比例因子、置信区间和置信水平，表示信号上升沿到达时间估计的误差在给定的有效置信区间内的百分比处于置信水平（%）以下。

●有效置信区间：包括置信区间（Confidence Interval，CI）和置信区间比例因子（Confidence Interval Scaling Factor，CISF）两部分，其中置信区间与置信区间比例因子相乘即为有效置信区间的大小。根据IEEE802.15.4a的格式规定可知在FoM的格式中将置信区间的比例因子（4个：0.5倍、1倍、2倍、4倍）与置信区间（4个:100ps、300ps、1ns、3ns）两两相乘可以得到共有4*4=16个不同的有效置信区间，分别是：0.05、0.15、0.5、1.5、0.1、0.3、1、3、0.2、0.6、2、6、0.4、1.2、4、12ns，对应的帧格式的二进制分别为00 00、00 01、00 10、00 11，01 00、01 01、01 10、01 11，10 00、10 01、10 10、10 11，11 00、11 01、11 10、11 11，其中前两位为帧格式中的置信区间比例因子，后两位为帧格式中的置信区间。

●置信水平（Confidence Level，CL）：是脉冲上升沿到达时间估计误差小于有效置信区间的概率，如果为0则表示无FoM。根据IEEE802.15.4a的格式规定可知置信水平有0%、20%、55%、75%、85%、92%、97%、99%共8个，对应帧中置信水平的二进制分别为000、001、010、011、100、101、110、111。

在IEEE802.15.4a中虽然规定了FoM帧的格式，但是如何计算或者产生置信区间比例因子、置信区间和置信水平却没有给出规定。因此，本发明提出了一种应用在超宽带无线信道中对品质因子（置信区间比例因子、置信区间和置信水平）进行估计的方法。

发明内容

鉴于目前超宽带无线信道中缺乏对信道品质因子进行估计的方法，本发明提出了一种应用在超宽带无线信道中对品质因子（置信区间比例因子、置信区间和置信水平）进行估计的方法，从而可以为精确的测距定位提供参考。

本发明的技术方案如下：

一种超宽带无线信道品质因子估计方法，包括以下步骤：

1.通信前，初始化品质因子表

A．建立指纹数据库