DE19942208C1 - Verfahren zur nachbildenden Erzeugung von zeitabhängigen Signaldämpfungen oder von Größen vergleichbarer stochastischer Prozesse - Google Patents
Verfahren zur nachbildenden Erzeugung von zeitabhängigen Signaldämpfungen oder von Größen vergleichbarer stochastischer ProzesseInfo
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Abstract
Bei einem Verfahren zur nachbildenden Erzeugung zeitabhängiger Signaldämpfungen oder der Größen vergleichbarer stochastischer Prozesse in einem Signalmodell wird die nachzubildende Größe durch eine zeitdiskrete Folge nachgebildet, wobei die Art dieser Nachbildung Bedingungen genügt, die darin bestehen, daß der Wert der Folge zu einem bestimmten Zeitpunkt das Ergebnis einer einmaligen Auswürfelung einer Gaußschen Zufallsvariablen ist, die einen Erwartungswert und eine Standardabweichung hat, und daß sowohl der Erwartungswert als auch die Standardabweichung von einem Wert mit eingeschränktem Wertebereich zu einen früheren Zeitpunkt und von einem Wert abhängen, der aus der Differenz zweier früherer Werte gewonnen wird. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich insbesondere zur Nachbildung von atmosphärisch beeinflußten Signaldämpfungen anwenden.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur nachbildenden Erzeu
gung der zeitabhängigen Dämpfung von Signalen auf ihrem Über
tragungsweg oder einer Größe vergleichbarer stochastischer Pro
zesse in einem Signalmodell.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur
nachbildenden Erzeugung der Dämpfung von Signalen, die auf ih
rem Übertragungsweg durch die Atmosphäre durch meteorologische
Phänomene vor allem durch Niederschläge in Form von Regen,
Schnee, Hagel und Eis, aber auch durch Nebel oder Wolken in ih
rer Energie abgeschwächt werden.
In der älteren Anmeldung gemäß der DE 198 08 954 C1 ist zur Emulation von Mehrwegschwund-
Funkkanälen von einem sogenannten WSSUS (Wide-Sense Stationary
Uncorrelated Scattering)-Modell ausgegangen. Hierbei wird das
ursprüngliche Monte Carlo-Modell, bei welchem der Parametersatz
oder Elemente des Parametersatzes zufällig oder in gleichmäßi
ger Vorteilung deterministisch oder stochastisch mittels gleich
verteilter nichtlinearer Eingangsvariablen ausgewürfelt sind,
durch Verwenden eines frequenzmodulierten Rasters modifiziert,
welches wiederum durch ein deterministisches oder ein zufälli
ges (stochastisches) durch die nichtlineare Eingangsvariable
gebildetes Eingangsraster erzeugt wird.
Ferner ist aus DE 42 33 222 C2 ein Meßsystem zur Untersuchung
von Mobilfunkkanälen bekannt, bei welchem ein ein periodisches
analoges Testsignal abgebender Sender und ein Empfänger verwen
det sind, in welchem die zeitvariante komplexe Impulsantwort
eines Mobilfunkkanals in Realzeit bestimmt wird. Hierzu wird
ein speziell optimiertes komplexes Testsignal mit N Spektralli
nien vorgesehen, dessen komplexe Einhüllende im Zeitbereich
einen möglichst geringen Crest-Faktor aufweist. Im Empfänger
ist zur Kanalvermessung eine Einrichtung zur sogenannten erwar
tungstreuen Optimalschätzung vorgesehen, bei welcher zum einen
zur Ermittlung des Meßfrequenzganges eine Kalibrierung durchge
führt wird, während der Sender und der Empfänger unmittelbar
miteinander verbunden sind. Zum anderen wird der erwartungs
treuen Optimalschätzung die Impulsantwort des bandbegrenzten
Mobilfunkkanals nach dem Grundprinzip einer Division des Emp
fangsspektrums durch den Meßfrequenzgang bestimmt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, stochastische Pro
zesse und unter diesen insbesondere die zeitabhängige Dämpfung
von Signalen auf einem Übertragungsweg mit einem flexiblen Ver
fahren in einem stabilen Signalmodell abzubilden, ohne daß ein
großer Implementierungsaufwand erforderlich ist.
Gemäß der Erfindung, die sich auf ein Verfahren der eingangs
genannten Art bezieht, wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß
die im Signalmodell nachzubildende Größe, also insbesondere die
Signaldämpfung d(t), die eine Funktion der Zeit t ist, durch
eine zeitdiskrete Folge d(k) nachgebildet wird, wobei die Art
dieser Nachbildung folgenden Bedingungen genügt:
- a) Der Wert d(ki) der Folge d(k) zum Zeitpunkt ki ist das Er gebnis einer einmaligen Auswürfelung einer Gaußschen Zu fallsvariablen Γ(ki), die den Erwartungswert µi und die Standardabweichung σi hat;
- b) sowohl der Erwartungswert µi als auch die
Standardabweichung σi hängen ab:
- - zum einen vom Wert d(ka) zu einem früheren Zeitpunkt ka, und
- - zum anderen von einem Wert Z, der aus der Differenz Δ = [d(kb) - d(kc)] zweier früherer Werte d(kb) und d(kc) zu den Zeitpunkten kb und kc gewonnen wird, wobei gilt: ka < ki, kc < kb, kb < Ki;
- c) der Wert Z hat im Gegensatz zum Differenzwert Δ einen ein geschränkten Wertebereich.
Der Erwartungswert µi und die Standardabweichung σi, die beide
von der Dämpfung bzw. der betreffenden Größe zu einem früheren
Zeitpunkt und dem Wert Z abhängen, können beim Verfahren nach
der Erfindung aus gemessenen Daten bestimmt werden.
Werden für den Erwartungswert µi und die Standarddabweichung σi
geeignete Werte, die im folgenden als Parametersatz bezeichnet
werden, gewählt, so können die Charakteristika der gemessenen
Signaldämpfung bzw. der betreffenden Größe des stochastischen
Prozesses nachgebildet werden.
Das Verfahren nach der Erfindung ermöglicht eine rechnerge
stützte Auslegung von Nachrichtensystemen, insbesondere soge
nannter Schwundgegenmaßnahmen. Solche Maßnahmen dienen dazu,
auch im Falle des Auftretens starker Signaldämpfungen ein
Mindestmaß an Übertragungsqualität sicherzustellen. Die Aus
legung von Schwundgegenmaßnahmen mittels Rechnerunterstützung
erfordert eine genaue Nachbildung der Charakteristika der be
obachteten Signaldämpfung hinsichtlich zahlreicher Kriterien,
wie beispielsweise Dauer und Tiefe sowie Steilheit von Zu-
und Abnahme der Signaldämpfung. Das Verfahren nach der vor
liegenden Erfindung wird diesen Kriterien gerecht, so daß
sich Schwundgegenmaßnahmen auf der Grundlage dieses Verfah
rens problemlos in realistischen Rechnersimulationen dimen
sionieren lassen.
Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen sowie eine be
vorzugte Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung
sind in den Unteransprüchen angegeben.
Zur Berücksichtigung bekannter Schwankungen während eines
Zeitraumes, beispielsweise tageszeitlicher und jahreszeitli
cher Schwankungen, bei der Nachbildung der Dämpfung, werden
in vorteilhafter Weise verschiedene Parametersätze aus geeig
neten Werten für den Erwartungswert µi und die Standardabwei
chung σi benutzt, die entsprechend ihrer zeitlichen Gültig
keit angewandt werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens nach der Er
findung besteht darin, die nachzubildende Signaldämpfung d(t)
als zeitdiskrete Folge d(k) nachzubilden, wobei der zeitliche
Abstand benachbarter Elemente der Folge d(k) in der Größen
ordnung zwischen 10 und 100 Sekunden liegt.
Wie bereits vorher ausgeführt wurde, ist der Wert d(ki) der
Folge d(k) zum Zeitpunkt ki das Ergebnis einer einmaligen
Auswürfelung einer Gaußschen Zufallsvariablen Γ(ki) mit einem
Erwartungswert µi und einer Standardabweichung σi, die abhän
gen:
- - Zum einen vom Wert d(ka) zu einem früheren Zeitpunkt ka, der in typischer Weise 1 bis 2 Minuten zurückliegt, und
- - zum anderen vom Wert Z, der aus der Differenz Δ abgeleitet wird, wobei die Differenz aus in typischer Weise etwa 1 bis 5 Minuten auseinander liegenden Zeitpunkten kb und kc er mittelt wird und die Zeitpunkte ka und kb in der Regel identisch sind.
Der Wert Z hat in typischer Weise einen dreiwertigen Werte
bereich: Die drei Werte seien "Const", "Down" und "Up" und
werden dadurch ermittelt, daß Z den Wert: "Const" annimmt,
wenn die Differenz Δ nahezu null ist, daß Z den Wert "Down"
annimmt, wenn die Differenz Δ signifikant größer als null
ist, und ansonsten den Wert "Up" hat.
Claims (10)
1. Verfahren zur nachbildenden Erzeugung der zeitabhängigen
Dämpfung von Signalen auf ihrem Übertragungsweg oder einer
Größe vergleichbarer stochastischer Prozesse in einem Signal
modell, dadurch gekennzeichnet, daß die im Signalmodell nach
zubildende Größe, also insbesondere die Signaldämpfung d(t),
die eine Funktion der Zeit t ist, durch eine zeitdiskrete
Folge d(k) nachgebildet wird, wobei die Art dieser Nachbil
dung folgenden Bedingungen genügt:
- a) Der Wert d(ki) der Folge d(k) zum Zeitpunkt ki ist das Ergebnis einer einmaligen Auswürfelung einer Gaußschen Zufallsvariablen Γ(ki), die den Erwartungswert µi und die Standardabweichung σi hat;
- b) sowohl der Erwartungswert µi als auch die Standardabwei chung σi hängen ab:
- - zum einen vom Wert d(ka) zu einem früheren Zeitpunkt ka, und
- - zum anderen von einem Wert Z, der aus der Differenz
Δ = [d(kb) - d(kc)] zweier früherer Werte d(kb) und d(kc)
zu den Zeitpunkten kb und kc gewonnen wird,
wobei gilt: ka < ki, kc < kb, kb < ki;
- a) der Wert Z hat im Gegensatz zum Differenzwert Δ einen eingeschränkten Wertebereich.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Erwartungswert µi und die Standardabweichung σi, die bei
de von der Dämpfung bzw. der betreffenden Größe zu einem frü
heren Zeitpunkt und dem Wert Z abhängen, aus gemessenen Daten
bestimmt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Berücksichtigung bekannter Schwankungen während eines
Zeitraumes, beispielsweise tageszeitlicher und jahreszeitli
cher Schwankungen, bei der Nachbildung der Signaldämpfung
bzw. der betreffenden Größe eines stochastischen Prozesses
verschiedene Parametersätze aus geeigneten Werten für den Er
wartungswert µi und die Standardabweichung σi benutzt werden,
die entsprechend ihrer zeitlichen Gültigkeit angewandt wer
den.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß bei der Nachbildung zeitabhängiger Si
gnaldämpfungen der zeitliche Abstand benachbarter Elemente
der zeitdiskreten Folge d(k) in der Größenordnung zwischen 10
und 100 Sekunden liegt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß bei der Nachbildung zeitabhängiger Si
gnaldämpfungen der für den Wert d(ka) maßgebliche frühere
Zeitpunkt ka typischerweise etwa 1 bis 2 Minuten zurückliegt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß bei der Nachbildung zeitabhängiger Si
gnaldämpfungen die zur Ableitung des Wertes Z verwendete Dif
ferenz Δ aus typischerweise etwa 1 bis 5 Minuten auseinander
liegenden Zeitpunkten kb und kc ermittelt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der
Zeitpunkt ka mit dem Zeitpunkt kb identisch ist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Wert Z einen Wertebereich mit zwei,
drei oder fünf Werten hat.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei
der Nachbildung zeitabhängiger Signaldämpfungen bei einem
Wertebereich von typischerweise drei Werten für den Wert Z
diese drei, mit "Const", "Down" bzw. "Up" bezeichneten Werte
dadurch ermittelt werden, daß Z den Wert "Const" dann an
nimmt, wenn die Differenz Δ nahezu null ist, daß Z den Wert
"Down" annimmt, wenn die Differenz Δ signifikant größer als
null ist, und ansonsten Z den Wert "Up" hat.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ge
kennzeichnet durch eine Anwendung zur Nachbildung der Dämp
fung von Signalen, die auf ihrem Übertragungsweg durch die
Atmosphäre durch meteorologische Phänomene in ihrer Energie
abgeschwächt werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19942208A DE19942208C1 (de) | 1999-09-03 | 1999-09-03 | Verfahren zur nachbildenden Erzeugung von zeitabhängigen Signaldämpfungen oder von Größen vergleichbarer stochastischer Prozesse |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19942208C1 true DE19942208C1 (de) | 2001-01-25 |
Family
ID=7920775
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19942208A Expired - Fee Related DE19942208C1 (de) | 1999-09-03 | 1999-09-03 | Verfahren zur nachbildenden Erzeugung von zeitabhängigen Signaldämpfungen oder von Größen vergleichbarer stochastischer Prozesse |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19942208C1 (de) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4233222C2 (de) * | 1992-10-02 | 1995-07-20 | Siemens Ag | Meßsystem (Channel Sounder) zur Untersuchung von Mobilfunkkanälen |
DE19808954C1 (de) * | 1998-03-03 | 1999-11-04 | Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt | Verfahren zur Emulation von Mehrwegeschwund(Multipath Fading)-Funkkanälen sowie dessen Anwendung umd Implementierung |
-
1999
- 1999-09-03 DE DE19942208A patent/DE19942208C1/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
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---|---|---|---|---|
DE4233222C2 (de) * | 1992-10-02 | 1995-07-20 | Siemens Ag | Meßsystem (Channel Sounder) zur Untersuchung von Mobilfunkkanälen |
DE19808954C1 (de) * | 1998-03-03 | 1999-11-04 | Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt | Verfahren zur Emulation von Mehrwegeschwund(Multipath Fading)-Funkkanälen sowie dessen Anwendung umd Implementierung |
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Legal Events
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