李永成　王滿喜　耿利飛

摘 要： 提出了某場(chǎng)區(qū)室外典型場(chǎng)景的無線信道測(cè)試方法及其信道傳播特性，主要采用擴(kuò)頻滑動(dòng)相關(guān)算法，對(duì)試驗(yàn)場(chǎng)區(qū)附近的辦公樓外的2.4 GHz頻段以及場(chǎng)區(qū)的低頻段（1.5 GHz）和高頻段（4 GHz）共2個(gè)場(chǎng)景、3個(gè)典型應(yīng)用頻段進(jìn)行了實(shí)際測(cè)試，并通過離線的數(shù)據(jù)處理方式，給出了不同環(huán)境下對(duì)應(yīng)不同通信應(yīng)用頻段的信道傳播特征，旨在為今后該試驗(yàn)場(chǎng)區(qū)開展通信試驗(yàn)任務(wù)前的場(chǎng)景選址提供參考。

關(guān)鍵詞： 無線信道測(cè)試； 擴(kuò)頻滑動(dòng)相關(guān)算法； 信道傳播特性； 數(shù)據(jù)處理

中圖分類號(hào)： TN921?34； TP391.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2014）09?0026?04

0 引 言

2.4 GHz作為無線通信技術(shù)如無線局域網(wǎng)、無線接入系統(tǒng)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)擴(kuò)頻通信系統(tǒng)等各類無線電臺(tái)站的公用頻段，已成為當(dāng)前科技、工業(yè)等領(lǐng)域必不可少的通信頻段[1?3]；而在某軍用通信試驗(yàn)場(chǎng)區(qū)內(nèi)，因?yàn)槿蝿?wù)量的不斷增多，經(jīng)常多項(xiàng)試驗(yàn)任務(wù)并行，通信的頻段有高有低，鑒于環(huán)境的復(fù)雜性，給出一個(gè)通信信道在不同頻段的信道傳播特征顯得尤為重要，以便為今后的通信測(cè)試試驗(yàn)提供參考。

信道測(cè)量是研究無線信道傳輸特性的技術(shù)基礎(chǔ)，通過對(duì)真實(shí)的無線信道進(jìn)行測(cè)試，可以對(duì)信道進(jìn)行更為深入的建模，從而對(duì)無線信道傳輸特性進(jìn)行數(shù)值化的描述，為通信系統(tǒng)的性能評(píng)估提供量化的信道模型，也為今后的優(yōu)化傳輸技術(shù)提供可靠的依據(jù)，以便找到更為先進(jìn)的對(duì)抗信道或者利用信道的方法來提高無線通信的傳輸質(zhì)量[4?6]。

本文主要采用擴(kuò)頻滑動(dòng)相關(guān)測(cè)試方法，對(duì)當(dāng)前辦公樓附近區(qū)域的2.4 GHz頻段以及試驗(yàn)場(chǎng)區(qū)的低頻段（1.5 GHz）和高頻段（4 GHz）進(jìn)行了測(cè)試，并通過數(shù)據(jù)處理分析了3個(gè)典型場(chǎng)景下的信道傳播特性。

1 測(cè)量系統(tǒng)

測(cè)試方法采用擴(kuò)頻滑動(dòng)相關(guān)原理，即發(fā)射端發(fā)射PN序列，信號(hào)通過無線信道后被接收機(jī)接收，接收機(jī)同時(shí)采用一個(gè)相同的PN序列進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，基于PN序列良好的自相關(guān)特性，可以從噪聲中分離出多徑信息[7?10]。

發(fā)射端包括一個(gè)矢量信號(hào)發(fā)生器E8267D、一個(gè)功率放大器和一個(gè)喇叭天線。設(shè)置發(fā)射端的PN序列為PN11碼，長(zhǎng)為1 023 b，分別以不同的碼片速率發(fā)送（對(duì)應(yīng)不同的碼片速率其時(shí)間分辨率不同，因此多徑信息不同），信號(hào)首先采用經(jīng)過升余弦（SRC）濾波，滾降系數(shù)設(shè)為0.35，然后上變頻并放大到20 dBm經(jīng)天線發(fā)射出去。

接收端包括一個(gè)矢量信號(hào)分析儀89600S，一個(gè)功率放大器（20 dBm）和一個(gè)喇叭天線。設(shè)置接收端的Span對(duì)應(yīng)不同的碼速率分別為30 MHz和33 MHz，接收信號(hào)經(jīng)天線接收后濾波、放大、下變頻至中頻（IF），然后經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡采集，下變頻為數(shù)字基帶信號(hào)。接收端事先通過注入連接方式存儲(chǔ)著與發(fā)射端相同的PN序列，以便進(jìn)行后處理運(yùn)算。

2 2.4 GHz頻段城市場(chǎng)景下的信道測(cè)試及其傳

播特性

某辦公區(qū)新辦公樓附近，應(yīng)用在2.4 GHz頻段的無線通信設(shè)備較多，因此對(duì)試驗(yàn)場(chǎng)區(qū)辦公樓附近測(cè)試近距離小尺度效應(yīng)，以分析其無線信道的鏈路質(zhì)量。其測(cè)試場(chǎng)景分布如圖1所示。

發(fā)射端位于圖1中辦公樓樓頂，高度為30 m；接收端位于新辦公樓下距離辦公樓70 m處。發(fā)射端的碼速率依次設(shè)定為12.8 Mb/s，19.2 Mb/s，14.08 Mb/s，21.12 Mb/s，接收端的Span分別對(duì)應(yīng)不同的碼速率設(shè)定為30 MHz和33 MHz，測(cè)量結(jié)果如圖2和圖3所示。

經(jīng)過計(jì)算得到碼速率為21.12 Mb/s下的信道參數(shù)見表1。

[碼速率 /（Mb/s）＼&多徑數(shù)目＼&平均附加時(shí)延 /s＼&RMS擴(kuò)展時(shí)延 /s＼&21.12＼&9＼&1.019 8e-005＼&1.264 8e-005＼&]

由上述數(shù)據(jù)處理結(jié)果可以看出，隨著碼速率的增大，多徑的數(shù)目也在增加，這是因?yàn)榇a速率越高，其對(duì)應(yīng)的時(shí)間分辨率越高，因此，可以分辨的多徑越多。

3 某試驗(yàn)場(chǎng)區(qū)的信道測(cè)試及其傳播特性

近年來，由于試驗(yàn)場(chǎng)區(qū)的通信測(cè)試試驗(yàn)較多，因此測(cè)試其信道小尺度效應(yīng)，可為今后的天線測(cè)試和相關(guān)通信試驗(yàn)提供基礎(chǔ)參考數(shù)據(jù)。該試驗(yàn)場(chǎng)區(qū)的測(cè)試場(chǎng)景分布如圖4所示。

發(fā)射端與接收端的位置如圖4所示，發(fā)射天線與接收天線朝向試驗(yàn)場(chǎng)區(qū)，同時(shí)向場(chǎng)區(qū)傾斜15°，接收端利用天線尾瓣接收主徑信號(hào)，利用天線主瓣接收多徑信號(hào)。

設(shè)置發(fā)射端采用BPSK調(diào)制方式，載波頻率設(shè)定為1.5 GHz，PN序列為PN9碼，碼速率分別為12.8 Mb/s，19.2 Mb/s，14.08 Mb/s，21.12 Mb/s；接收端的Span分別對(duì)應(yīng)不同的碼速率設(shè)定為30 MHz和33 MHz，接收時(shí)間設(shè)為4 s，提取800個(gè)周期的數(shù)據(jù)進(jìn)行累加平均后的處理結(jié)果如圖5，圖6所示。

[碼速率 /（Mb/s）＼&多徑數(shù)目＼&平均附加時(shí)延 /s＼&RMS擴(kuò)展時(shí)延 /s＼&21.12＼&8＼&9.454 8e-007＼&2.724 5e-007＼&]

根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，相比于圖3、圖4的數(shù)據(jù)結(jié)果，經(jīng)過累加平均后處理的時(shí)延功率譜可以有效抑制底噪的影響，使曲線更加平滑，相關(guān)峰更明顯。

更換高頻段天線，并將載波頻率設(shè)為4 GHz，保持上述參數(shù)和收發(fā)設(shè)置不變，接收數(shù)據(jù)時(shí)間設(shè)為4 s，數(shù)據(jù)處理結(jié)果如圖7，圖8所示。

[碼速率 /（Mb/s）＼&多徑數(shù)目＼&平均附加時(shí)延 /s＼&RMS擴(kuò)展時(shí)延 /s＼&21.12＼&7＼&9.154 2e-007＼&3.679 7e-007＼&]

通過上述數(shù)據(jù)處理結(jié)果可以看出，4 GHz頻段的多徑數(shù)量較1 GHz頻段的多徑數(shù)量多，這是因?yàn)轭l段低的情況下，電波在傳輸過程中更容易發(fā)生繞射和衍射，造成反射的電波數(shù)量減少，因此，多徑的數(shù)量也相對(duì)較少。

4 總結(jié)與展望

本文給出了典型城市場(chǎng)景下，在辦公樓附近和試驗(yàn)場(chǎng)區(qū)附近的室外無線信道的測(cè)試方法及其信道傳播特性。利用偽隨機(jī)序列的尖銳自相關(guān)特性，通過滑動(dòng)相關(guān)算法可以得到延時(shí)功率譜，在此基礎(chǔ)上，通過數(shù)據(jù)處理可以得到無線信道的各項(xiàng)特征參數(shù)，從而建立信道模型，為今后的試驗(yàn)場(chǎng)區(qū)中進(jìn)行的通信試驗(yàn)提供理論及數(shù)據(jù)參考。

參考文獻(xiàn)

[1] 王朕.無線通信系統(tǒng)的信道測(cè)量與建模關(guān)鍵技術(shù)研究[D].上海：中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所，2008.

[2] 王永川，田慶民.寬帶無線移動(dòng)信道特性測(cè)量方法研究[J].軍械工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，20（5）：50?54.

[3] 周希元，陳衛(wèi)東，畢見鑫.通信系統(tǒng)仿真：建模、方法和技術(shù)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2004.

[4] 高林毅.室內(nèi)寬帶無線信道測(cè)量與建模技術(shù)研究[D].北京：北京交通大學(xué)，2011.

[5] 王萍，勾天杭.室內(nèi)走廊環(huán)境高頻段寬帶無線信道測(cè)量與建模[J].電波科學(xué)學(xué)報(bào)，2011，27（3）：496?500.

[6] 徐松毅，姜韜.散射信道測(cè)量方法研究[J].無線電通信技術(shù)，2003，29（3）：5?7.

[7] 張建華，盛楠，朱禹濤.信道測(cè)量與建模技術(shù)研究及其應(yīng)用[J].通信技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)，2011（4）：37?41.

[8] 陳迅軼，王萍，陳劍，等.一種微小區(qū)多徑信道的測(cè)試方法[J].移動(dòng)通信，2006（5）：89?92.

[9] 陸建東.基于Matlab的無線信道傳播特性分析[J].科技傳播，2010（10）：193?196.

[10] 隋占菊.散射信道特征參數(shù)測(cè)量技術(shù)[D].西安：西安電子科技大學(xué)，2009.

摘 要： 提出了某場(chǎng)區(qū)室外典型場(chǎng)景的無線信道測(cè)試方法及其信道傳播特性，主要采用擴(kuò)頻滑動(dòng)相關(guān)算法，對(duì)試驗(yàn)場(chǎng)區(qū)附近的辦公樓外的2.4 GHz頻段以及場(chǎng)區(qū)的低頻段（1.5 GHz）和高頻段（4 GHz）共2個(gè)場(chǎng)景、3個(gè)典型應(yīng)用頻段進(jìn)行了實(shí)際測(cè)試，并通過離線的數(shù)據(jù)處理方式，給出了不同環(huán)境下對(duì)應(yīng)不同通信應(yīng)用頻段的信道傳播特征，旨在為今后該試驗(yàn)場(chǎng)區(qū)開展通信試驗(yàn)任務(wù)前的場(chǎng)景選址提供參考。

關(guān)鍵詞： 無線信道測(cè)試； 擴(kuò)頻滑動(dòng)相關(guān)算法； 信道傳播特性； 數(shù)據(jù)處理

中圖分類號(hào)： TN921?34； TP391.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2014）09?0026?04

0 引 言

2.4 GHz作為無線通信技術(shù)如無線局域網(wǎng)、無線接入系統(tǒng)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)擴(kuò)頻通信系統(tǒng)等各類無線電臺(tái)站的公用頻段，已成為當(dāng)前科技、工業(yè)等領(lǐng)域必不可少的通信頻段[1?3]；而在某軍用通信試驗(yàn)場(chǎng)區(qū)內(nèi)，因?yàn)槿蝿?wù)量的不斷增多，經(jīng)常多項(xiàng)試驗(yàn)任務(wù)并行，通信的頻段有高有低，鑒于環(huán)境的復(fù)雜性，給出一個(gè)通信信道在不同頻段的信道傳播特征顯得尤為重要，以便為今后的通信測(cè)試試驗(yàn)提供參考。

信道測(cè)量是研究無線信道傳輸特性的技術(shù)基礎(chǔ)，通過對(duì)真實(shí)的無線信道進(jìn)行測(cè)試，可以對(duì)信道進(jìn)行更為深入的建模，從而對(duì)無線信道傳輸特性進(jìn)行數(shù)值化的描述，為通信系統(tǒng)的性能評(píng)估提供量化的信道模型，也為今后的優(yōu)化傳輸技術(shù)提供可靠的依據(jù)，以便找到更為先進(jìn)的對(duì)抗信道或者利用信道的方法來提高無線通信的傳輸質(zhì)量[4?6]。

本文主要采用擴(kuò)頻滑動(dòng)相關(guān)測(cè)試方法，對(duì)當(dāng)前辦公樓附近區(qū)域的2.4 GHz頻段以及試驗(yàn)場(chǎng)區(qū)的低頻段（1.5 GHz）和高頻段（4 GHz）進(jìn)行了測(cè)試，并通過數(shù)據(jù)處理分析了3個(gè)典型場(chǎng)景下的信道傳播特性。

1 測(cè)量系統(tǒng)

測(cè)試方法采用擴(kuò)頻滑動(dòng)相關(guān)原理，即發(fā)射端發(fā)射PN序列，信號(hào)通過無線信道后被接收機(jī)接收，接收機(jī)同時(shí)采用一個(gè)相同的PN序列進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，基于PN序列良好的自相關(guān)特性，可以從噪聲中分離出多徑信息[7?10]。

發(fā)射端包括一個(gè)矢量信號(hào)發(fā)生器E8267D、一個(gè)功率放大器和一個(gè)喇叭天線。設(shè)置發(fā)射端的PN序列為PN11碼，長(zhǎng)為1 023 b，分別以不同的碼片速率發(fā)送（對(duì)應(yīng)不同的碼片速率其時(shí)間分辨率不同，因此多徑信息不同），信號(hào)首先采用經(jīng)過升余弦（SRC）濾波，滾降系數(shù)設(shè)為0.35，然后上變頻并放大到20 dBm經(jīng)天線發(fā)射出去。

接收端包括一個(gè)矢量信號(hào)分析儀89600S，一個(gè)功率放大器（20 dBm）和一個(gè)喇叭天線。設(shè)置接收端的Span對(duì)應(yīng)不同的碼速率分別為30 MHz和33 MHz，接收信號(hào)經(jīng)天線接收后濾波、放大、下變頻至中頻（IF），然后經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡采集，下變頻為數(shù)字基帶信號(hào)。接收端事先通過注入連接方式存儲(chǔ)著與發(fā)射端相同的PN序列，以便進(jìn)行后處理運(yùn)算。

2 2.4 GHz頻段城市場(chǎng)景下的信道測(cè)試及其傳

播特性

某辦公區(qū)新辦公樓附近，應(yīng)用在2.4 GHz頻段的無線通信設(shè)備較多，因此對(duì)試驗(yàn)場(chǎng)區(qū)辦公樓附近測(cè)試近距離小尺度效應(yīng)，以分析其無線信道的鏈路質(zhì)量。其測(cè)試場(chǎng)景分布如圖1所示。

發(fā)射端位于圖1中辦公樓樓頂，高度為30 m；接收端位于新辦公樓下距離辦公樓70 m處。發(fā)射端的碼速率依次設(shè)定為12.8 Mb/s，19.2 Mb/s，14.08 Mb/s，21.12 Mb/s，接收端的Span分別對(duì)應(yīng)不同的碼速率設(shè)定為30 MHz和33 MHz，測(cè)量結(jié)果如圖2和圖3所示。

經(jīng)過計(jì)算得到碼速率為21.12 Mb/s下的信道參數(shù)見表1。

[碼速率 /（Mb/s）＼&多徑數(shù)目＼&平均附加時(shí)延 /s＼&RMS擴(kuò)展時(shí)延 /s＼&21.12＼&9＼&1.019 8e-005＼&1.264 8e-005＼&]

由上述數(shù)據(jù)處理結(jié)果可以看出，隨著碼速率的增大，多徑的數(shù)目也在增加，這是因?yàn)榇a速率越高，其對(duì)應(yīng)的時(shí)間分辨率越高，因此，可以分辨的多徑越多。

3 某試驗(yàn)場(chǎng)區(qū)的信道測(cè)試及其傳播特性

近年來，由于試驗(yàn)場(chǎng)區(qū)的通信測(cè)試試驗(yàn)較多，因此測(cè)試其信道小尺度效應(yīng)，可為今后的天線測(cè)試和相關(guān)通信試驗(yàn)提供基礎(chǔ)參考數(shù)據(jù)。該試驗(yàn)場(chǎng)區(qū)的測(cè)試場(chǎng)景分布如圖4所示。

發(fā)射端與接收端的位置如圖4所示，發(fā)射天線與接收天線朝向試驗(yàn)場(chǎng)區(qū)，同時(shí)向場(chǎng)區(qū)傾斜15°，接收端利用天線尾瓣接收主徑信號(hào)，利用天線主瓣接收多徑信號(hào)。

設(shè)置發(fā)射端采用BPSK調(diào)制方式，載波頻率設(shè)定為1.5 GHz，PN序列為PN9碼，碼速率分別為12.8 Mb/s，19.2 Mb/s，14.08 Mb/s，21.12 Mb/s；接收端的Span分別對(duì)應(yīng)不同的碼速率設(shè)定為30 MHz和33 MHz，接收時(shí)間設(shè)為4 s，提取800個(gè)周期的數(shù)據(jù)進(jìn)行累加平均后的處理結(jié)果如圖5，圖6所示。

[碼速率 /（Mb/s）＼&多徑數(shù)目＼&平均附加時(shí)延 /s＼&RMS擴(kuò)展時(shí)延 /s＼&21.12＼&8＼&9.454 8e-007＼&2.724 5e-007＼&]

根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，相比于圖3、圖4的數(shù)據(jù)結(jié)果，經(jīng)過累加平均后處理的時(shí)延功率譜可以有效抑制底噪的影響，使曲線更加平滑，相關(guān)峰更明顯。

更換高頻段天線，并將載波頻率設(shè)為4 GHz，保持上述參數(shù)和收發(fā)設(shè)置不變，接收數(shù)據(jù)時(shí)間設(shè)為4 s，數(shù)據(jù)處理結(jié)果如圖7，圖8所示。

[碼速率 /（Mb/s）＼&多徑數(shù)目＼&平均附加時(shí)延 /s＼&RMS擴(kuò)展時(shí)延 /s＼&21.12＼&7＼&9.154 2e-007＼&3.679 7e-007＼&]

通過上述數(shù)據(jù)處理結(jié)果可以看出，4 GHz頻段的多徑數(shù)量較1 GHz頻段的多徑數(shù)量多，這是因?yàn)轭l段低的情況下，電波在傳輸過程中更容易發(fā)生繞射和衍射，造成反射的電波數(shù)量減少，因此，多徑的數(shù)量也相對(duì)較少。

4 總結(jié)與展望

本文給出了典型城市場(chǎng)景下，在辦公樓附近和試驗(yàn)場(chǎng)區(qū)附近的室外無線信道的測(cè)試方法及其信道傳播特性。利用偽隨機(jī)序列的尖銳自相關(guān)特性，通過滑動(dòng)相關(guān)算法可以得到延時(shí)功率譜，在此基礎(chǔ)上，通過數(shù)據(jù)處理可以得到無線信道的各項(xiàng)特征參數(shù)，從而建立信道模型，為今后的試驗(yàn)場(chǎng)區(qū)中進(jìn)行的通信試驗(yàn)提供理論及數(shù)據(jù)參考。

參考文獻(xiàn)

[1] 王朕.無線通信系統(tǒng)的信道測(cè)量與建模關(guān)鍵技術(shù)研究[D].上海：中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所，2008.

[2] 王永川，田慶民.寬帶無線移動(dòng)信道特性測(cè)量方法研究[J].軍械工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，20（5）：50?54.

[3] 周希元，陳衛(wèi)東，畢見鑫.通信系統(tǒng)仿真：建模、方法和技術(shù)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2004.

[4] 高林毅.室內(nèi)寬帶無線信道測(cè)量與建模技術(shù)研究[D].北京：北京交通大學(xué)，2011.

[5] 王萍，勾天杭.室內(nèi)走廊環(huán)境高頻段寬帶無線信道測(cè)量與建模[J].電波科學(xué)學(xué)報(bào)，2011，27（3）：496?500.

[6] 徐松毅，姜韜.散射信道測(cè)量方法研究[J].無線電通信技術(shù)，2003，29（3）：5?7.

[7] 張建華，盛楠，朱禹濤.信道測(cè)量與建模技術(shù)研究及其應(yīng)用[J].通信技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)，2011（4）：37?41.

[8] 陳迅軼，王萍，陳劍，等.一種微小區(qū)多徑信道的測(cè)試方法[J].移動(dòng)通信，2006（5）：89?92.

[9] 陸建東.基于Matlab的無線信道傳播特性分析[J].科技傳播，2010（10）：193?196.

[10] 隋占菊.散射信道特征參數(shù)測(cè)量技術(shù)[D].西安：西安電子科技大學(xué)，2009.

摘 要： 提出了某場(chǎng)區(qū)室外典型場(chǎng)景的無線信道測(cè)試方法及其信道傳播特性，主要采用擴(kuò)頻滑動(dòng)相關(guān)算法，對(duì)試驗(yàn)場(chǎng)區(qū)附近的辦公樓外的2.4 GHz頻段以及場(chǎng)區(qū)的低頻段（1.5 GHz）和高頻段（4 GHz）共2個(gè)場(chǎng)景、3個(gè)典型應(yīng)用頻段進(jìn)行了實(shí)際測(cè)試，并通過離線的數(shù)據(jù)處理方式，給出了不同環(huán)境下對(duì)應(yīng)不同通信應(yīng)用頻段的信道傳播特征，旨在為今后該試驗(yàn)場(chǎng)區(qū)開展通信試驗(yàn)任務(wù)前的場(chǎng)景選址提供參考。

關(guān)鍵詞： 無線信道測(cè)試； 擴(kuò)頻滑動(dòng)相關(guān)算法； 信道傳播特性； 數(shù)據(jù)處理

中圖分類號(hào)： TN921?34； TP391.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2014）09?0026?04

0 引 言

2.4 GHz作為無線通信技術(shù)如無線局域網(wǎng)、無線接入系統(tǒng)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)擴(kuò)頻通信系統(tǒng)等各類無線電臺(tái)站的公用頻段，已成為當(dāng)前科技、工業(yè)等領(lǐng)域必不可少的通信頻段[1?3]；而在某軍用通信試驗(yàn)場(chǎng)區(qū)內(nèi)，因?yàn)槿蝿?wù)量的不斷增多，經(jīng)常多項(xiàng)試驗(yàn)任務(wù)并行，通信的頻段有高有低，鑒于環(huán)境的復(fù)雜性，給出一個(gè)通信信道在不同頻段的信道傳播特征顯得尤為重要，以便為今后的通信測(cè)試試驗(yàn)提供參考。

信道測(cè)量是研究無線信道傳輸特性的技術(shù)基礎(chǔ)，通過對(duì)真實(shí)的無線信道進(jìn)行測(cè)試，可以對(duì)信道進(jìn)行更為深入的建模，從而對(duì)無線信道傳輸特性進(jìn)行數(shù)值化的描述，為通信系統(tǒng)的性能評(píng)估提供量化的信道模型，也為今后的優(yōu)化傳輸技術(shù)提供可靠的依據(jù)，以便找到更為先進(jìn)的對(duì)抗信道或者利用信道的方法來提高無線通信的傳輸質(zhì)量[4?6]。

本文主要采用擴(kuò)頻滑動(dòng)相關(guān)測(cè)試方法，對(duì)當(dāng)前辦公樓附近區(qū)域的2.4 GHz頻段以及試驗(yàn)場(chǎng)區(qū)的低頻段（1.5 GHz）和高頻段（4 GHz）進(jìn)行了測(cè)試，并通過數(shù)據(jù)處理分析了3個(gè)典型場(chǎng)景下的信道傳播特性。

1 測(cè)量系統(tǒng)

測(cè)試方法采用擴(kuò)頻滑動(dòng)相關(guān)原理，即發(fā)射端發(fā)射PN序列，信號(hào)通過無線信道后被接收機(jī)接收，接收機(jī)同時(shí)采用一個(gè)相同的PN序列進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，基于PN序列良好的自相關(guān)特性，可以從噪聲中分離出多徑信息[7?10]。

發(fā)射端包括一個(gè)矢量信號(hào)發(fā)生器E8267D、一個(gè)功率放大器和一個(gè)喇叭天線。設(shè)置發(fā)射端的PN序列為PN11碼，長(zhǎng)為1 023 b，分別以不同的碼片速率發(fā)送（對(duì)應(yīng)不同的碼片速率其時(shí)間分辨率不同，因此多徑信息不同），信號(hào)首先采用經(jīng)過升余弦（SRC）濾波，滾降系數(shù)設(shè)為0.35，然后上變頻并放大到20 dBm經(jīng)天線發(fā)射出去。

接收端包括一個(gè)矢量信號(hào)分析儀89600S，一個(gè)功率放大器（20 dBm）和一個(gè)喇叭天線。設(shè)置接收端的Span對(duì)應(yīng)不同的碼速率分別為30 MHz和33 MHz，接收信號(hào)經(jīng)天線接收后濾波、放大、下變頻至中頻（IF），然后經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡采集，下變頻為數(shù)字基帶信號(hào)。接收端事先通過注入連接方式存儲(chǔ)著與發(fā)射端相同的PN序列，以便進(jìn)行后處理運(yùn)算。

2 2.4 GHz頻段城市場(chǎng)景下的信道測(cè)試及其傳

播特性

某辦公區(qū)新辦公樓附近，應(yīng)用在2.4 GHz頻段的無線通信設(shè)備較多，因此對(duì)試驗(yàn)場(chǎng)區(qū)辦公樓附近測(cè)試近距離小尺度效應(yīng)，以分析其無線信道的鏈路質(zhì)量。其測(cè)試場(chǎng)景分布如圖1所示。

發(fā)射端位于圖1中辦公樓樓頂，高度為30 m；接收端位于新辦公樓下距離辦公樓70 m處。發(fā)射端的碼速率依次設(shè)定為12.8 Mb/s，19.2 Mb/s，14.08 Mb/s，21.12 Mb/s，接收端的Span分別對(duì)應(yīng)不同的碼速率設(shè)定為30 MHz和33 MHz，測(cè)量結(jié)果如圖2和圖3所示。

經(jīng)過計(jì)算得到碼速率為21.12 Mb/s下的信道參數(shù)見表1。

[碼速率 /（Mb/s）＼&多徑數(shù)目＼&平均附加時(shí)延 /s＼&RMS擴(kuò)展時(shí)延 /s＼&21.12＼&9＼&1.019 8e-005＼&1.264 8e-005＼&]

由上述數(shù)據(jù)處理結(jié)果可以看出，隨著碼速率的增大，多徑的數(shù)目也在增加，這是因?yàn)榇a速率越高，其對(duì)應(yīng)的時(shí)間分辨率越高，因此，可以分辨的多徑越多。

3 某試驗(yàn)場(chǎng)區(qū)的信道測(cè)試及其傳播特性

近年來，由于試驗(yàn)場(chǎng)區(qū)的通信測(cè)試試驗(yàn)較多，因此測(cè)試其信道小尺度效應(yīng)，可為今后的天線測(cè)試和相關(guān)通信試驗(yàn)提供基礎(chǔ)參考數(shù)據(jù)。該試驗(yàn)場(chǎng)區(qū)的測(cè)試場(chǎng)景分布如圖4所示。

發(fā)射端與接收端的位置如圖4所示，發(fā)射天線與接收天線朝向試驗(yàn)場(chǎng)區(qū)，同時(shí)向場(chǎng)區(qū)傾斜15°，接收端利用天線尾瓣接收主徑信號(hào)，利用天線主瓣接收多徑信號(hào)。

設(shè)置發(fā)射端采用BPSK調(diào)制方式，載波頻率設(shè)定為1.5 GHz，PN序列為PN9碼，碼速率分別為12.8 Mb/s，19.2 Mb/s，14.08 Mb/s，21.12 Mb/s；接收端的Span分別對(duì)應(yīng)不同的碼速率設(shè)定為30 MHz和33 MHz，接收時(shí)間設(shè)為4 s，提取800個(gè)周期的數(shù)據(jù)進(jìn)行累加平均后的處理結(jié)果如圖5，圖6所示。

[碼速率 /（Mb/s）＼&多徑數(shù)目＼&平均附加時(shí)延 /s＼&RMS擴(kuò)展時(shí)延 /s＼&21.12＼&8＼&9.454 8e-007＼&2.724 5e-007＼&]

根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，相比于圖3、圖4的數(shù)據(jù)結(jié)果，經(jīng)過累加平均后處理的時(shí)延功率譜可以有效抑制底噪的影響，使曲線更加平滑，相關(guān)峰更明顯。

更換高頻段天線，并將載波頻率設(shè)為4 GHz，保持上述參數(shù)和收發(fā)設(shè)置不變，接收數(shù)據(jù)時(shí)間設(shè)為4 s，數(shù)據(jù)處理結(jié)果如圖7，圖8所示。

[碼速率 /（Mb/s）＼&多徑數(shù)目＼&平均附加時(shí)延 /s＼&RMS擴(kuò)展時(shí)延 /s＼&21.12＼&7＼&9.154 2e-007＼&3.679 7e-007＼&]

通過上述數(shù)據(jù)處理結(jié)果可以看出，4 GHz頻段的多徑數(shù)量較1 GHz頻段的多徑數(shù)量多，這是因?yàn)轭l段低的情況下，電波在傳輸過程中更容易發(fā)生繞射和衍射，造成反射的電波數(shù)量減少，因此，多徑的數(shù)量也相對(duì)較少。

4 總結(jié)與展望

本文給出了典型城市場(chǎng)景下，在辦公樓附近和試驗(yàn)場(chǎng)區(qū)附近的室外無線信道的測(cè)試方法及其信道傳播特性。利用偽隨機(jī)序列的尖銳自相關(guān)特性，通過滑動(dòng)相關(guān)算法可以得到延時(shí)功率譜，在此基礎(chǔ)上，通過數(shù)據(jù)處理可以得到無線信道的各項(xiàng)特征參數(shù)，從而建立信道模型，為今后的試驗(yàn)場(chǎng)區(qū)中進(jìn)行的通信試驗(yàn)提供理論及數(shù)據(jù)參考。

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