CN105933082B - 一种基于实际传输场景的信噪比优化方法 - Google Patents

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Ma Yonggang
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Abstract

本发明提出一种基于实际传输场景的信噪比优化方法。该方法充分考虑了无线通信中视距和非视距传输的特点，将非视距的影响通过散射体间的多径径数、每径跳数和对应不同的损耗因子作用到用户侧的接收功率中，在用户侧提高了信噪比(SNR)。该方法可以面向各种复杂的无线通信应用场景，得到比较真实的信道传输情况，获得更为准确的SNR。

Description

一种基于实际传输场景的信噪比优化方法
技术领域
本发明涉及无线通信领域，特别是接收端接收功率以及信噪比的计算方法。
背景技术
无线通信中，信噪比(SNR)是将信号的平均功率与信号带宽内噪声的平均功率进行相除的比值，是衡量一个通信系统质量优劣的重要参数。对于无线通信，SNR可作为通信频率和调制方式的切换依据。在调制解调领域，SNR对于调制信号能否成功解调具有重要意义。同时，SNR还对许多信号处理提供了重要的参考信息。
SNR的计算离不开接收功率。点对点接收功率的计算通常有以下两种情况。第一种是距离较远的大尺度衰落情况。当电波在自由空间传播时，设在与波束中心轴上相距L的地方，用增益为GR的天线接收，则接收信号功率可由下式表示
其中，Pt为天线发射功率，Gt为发射天线增益，Ar＝πd2/4为接收天线开口面积(d为天线直径)，η为天线效率，λ为波长。上式中的因子即为自由空间传播损耗(LP)。
第二种为距离较近的无线通信情况。一般通过计算只有视距波加一个地面反射波来计算接收功率。在不考虑地面反射波的情况下，可以假定功率以d-α损耗，则接收功率可表示为
Pr＝Ptd-α
其中，Pt为发送功率，α为路径损耗因子。
通过调研，我们发现，在现有的SNR表达式中，计算接收功率的方法主要有两类：
(1)只考虑了视距，忽略了非视距；
(2)即使考虑了非视距，但是其计算非视距的对传输信号的功率损耗影响时，并没有考虑经过不同的散射体时损耗因子的不同。
现有接收功率的计算方法都对用户侧接收到的实际功率造成了不准确的影响，特别是场景复杂、散射体丰富时，影响更为严重，进而影响到SNR的计算。
针对以上问题，本发明提出一种基于实际传输场景的信噪比优化方法。该方法充分将非视距的影响通过散射体间的多径径数、每径跳数和对应路径的损耗因子作用到用户侧的接收功率中，提高了SNR。该方法可以面向各种复杂的应用场景，获取比较真实的信道传输情况，得到更为准确的SNR。
发明内容
发明目的：提出一种基于实际传输场景的信噪比优化方法，针对传统的用接收功率表示SNR的计算方法不能准确表示实际功率对SNR的影响，将非视距的影响通过散射体间的多径径数、每径跳数和对应路径的损耗因子作用到用户侧的接收功率中，得到更为准确的SNR。
为实现本发明的目的，其特征包括：
(1)充分考虑了非视距多径多跳之间对应不同的路径损耗因子；
(2)在用户侧接收功率的表达式中考虑了多径径数、每径跳数和跳数间的路径损耗因子，对接收功率的表达式进行了优化，进而得到同时考虑视距和非视距的信噪比表达式。
本发明的技术方案：
方法流程图如附图1所示，具体过程如下：
步骤10、如附图2所示，定义散射体间的多径径数i、每径跳数j等和非视距视距多径中散射体多跳之间对应路径损耗因子βi,j，其中i＝2,…,M，j＝2,…,N。其中，在非视距传输中，存在大量的散射体，由于这些散射体的组成各不相同，对无线电波的吸收、反射和散射的能力各不相同，对应散射体之间构成的多径多跳中的路径损耗因子也各不相同；损耗因子的取值根据实际情况而定，一般在2-3.5范围内取值，损耗越大，取值越大。
此处，多径经数i的截止条件：接收端接收到的多径延迟超过1个符号判决周期，则对多径进行抑制。
步骤20、定义非视距第i径第j跳的距离表达式为
步骤30、非视距对应的接收功率可表示为
其中，Pt为发送功率，N为大于1的自然数，M为大于1的自然数，βi,j为第i经第j跳对应的损耗因子，取值一般在2-3.5之间。
步骤40、视距和非视距联合作用下的用户侧接收功率表达式Pr为：
其中，dLOS表示视距，α表示视距上的损耗因子，取值一般在2-3.5之间；
步骤50、实际传输场景的SNR表示为：
其中，B为信道带宽，N0为高斯白噪声单边功率谱密度。
附图说明
图1基于实际多径无线传输的信噪比优化流程图；
图2基于散射体的多径多跳传输示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的事物或具有相同或类似功能的事物。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
设定无线通信场景中，发送端和接收端存在一条视距和3条非视距多径，其中第1经有3跳，第2经有2跳。具体计算接收端信噪比的过程如下，如附图1所示：
开始；
步骤10、令i＝1，2，j＝3，2，对应的第1径的损耗因子为β1,1、β1,2和β1,3；对应的第2径的损耗因子为β2,1、β2,2。
步骤20、定义非视距第i径第j跳的距离表达式为
步骤30、非视距接收功率可表示为：
其中，Pt是发送端发送功率，βi,j表示上的损耗因子。
步骤40、视距和非视距联合作用下的接收功率Pr可表示为：
其中，dLOS表示视距，α表示视距上的损耗因子。
步骤50、由此得到信噪比SNR的表达式：
其中，B为信道带宽，N0为高斯白噪声单边功率谱密度。
在此说明书中，本发明已参照特定的实施实例做了描述。但是，很显然仍可以做出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (2)

1.一种基于实际传输场景的信噪比优化方法，其特征在于，包括：
S1，充分考虑了非视距多径多跳之间对应不同的路径损耗因子；
S2，在用户侧接收功率的表达式中考虑了多径径数、每径跳数和跳数间的路径损耗因子，对接收功率的表达式进行了优化，进而得到同时考虑视距和非视距的信噪比表达式；
S2-1，定义非视距第i径第j跳的距离表达式为
S2-2，非视距对应的接收功率可表示为其中Pt为发送端发送功率，N为大于1的自然数，M为大于1的自然数，βi,j为第i经第j跳对应的损耗因子；
S2-3，视距和非视距联合作用下的接收端接收功率Pr表达式为：
其中dLOS表示视距，α表示视距上的损耗因子；
S2-4，接收端实际的信噪比为：
其中，SNR表示接收端的信噪比，B为信道带宽，N0为高斯白噪声单边功率谱密度。
2.根据权利要求1所述的一种基于实际传输场景的信噪比优化方法，其特征在于，所述S1中充分考虑了非视距多径多跳之间对应不同的路径损耗因子包括：无线通信中，发送端和接收端除了视距传输，实际还有非视距传输；而非视距传输中，存在大量的散射体，由于这些散射体的组成各不相同，对无线电波的吸收、反射和散射的能力各不相同，对应散射体之间构成的多径多跳中的路径损耗因子也各不相同；损耗因子的取值根据实际情况而定，在2-3.5范围内取值，损耗越大，取值越大。
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