DE19942208C1 - Transmission path signal attenuation simulation method has signal values and signal attenuation provided by discrete sequence of values provided by Gauss distribution - Google Patents
Transmission path signal attenuation simulation method has signal values and signal attenuation provided by discrete sequence of values provided by Gauss distributionInfo
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Abstract
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.The invention relates to a method for reproducing ore time-dependent attenuation of signals on their over path or a size comparable stochastic pro processes in a signal model.
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 particular, the invention relates to a method for simulating generation of the attenuation of signals based on ih rem transmission path through the atmosphere through meteorological Phenomena mainly due to rainfall in the form of rain, Snow, hail and ice, but also through fog or clouds in it energy are weakened.
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.In the older application according to DE 198 08 954 C1, emulation of reusable shrinkage is Radio channels from a so-called WSSUS (Wide-Sense Stationary Uncorrelated scattering) model. Here is the original Monte Carlo model, in which the parameter set or elements of the parameter set randomly or evenly This is determined deterministically or stochastically using the same distributed nonlinear input variables are thrown out, modified using a frequency modulated grid, which in turn is determined by a deterministic or a coincidence tot (stochastic) by the nonlinear input variable formed input grid is generated.
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.Furthermore, DE 42 33 222 C2 is a measuring system for examination known from mobile radio channels, in which a periodic use analog test signal emitting transmitter and a receiver det in which the time-variant complex impulse response of a mobile radio channel is determined in real time. To do this a specially optimized complex test signal with N spectrali nien provided, its complex envelope in the time domain has the lowest possible crest factor. In the receiver is a device for so-called erwar for channel measurement loyal optimal estimate is provided, in which on the one hand calibrated to determine the measurement frequency response leads while the sender and the receiver are immediate are interconnected. On the other hand, the expectation faithful optimal estimate the impulse response of the band-limited Mobile radio channel according to the basic principle of a division of the Emp Start spectrum determined by the frequency response.
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.The invention has for its object stochastic pro processes and especially the time-dependent damping of signals on a transmission path with a flexible ver map in a stable signal model without a great implementation effort is required.
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:
According to the invention, which relates to a method of the type mentioned at the outset, this object is achieved in that the variable to be simulated in the signal model, that is to say in particular the signal attenuation d (t), which is a function of the time t, by a time-discrete sequence d (k) is reproduced, the type of this replication satisfying the following conditions:
- 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; a) The value d (k i ) of the sequence d (k) at the time k i is the result of a one-time throwing of a Gaussian random variable Γ (k i ), which has the expected value µ i and the standard deviation σ i ;
-
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;
- - on the one hand of the value d (k a ) at an earlier point in time k a , and
- - on the other hand from a value Z, which is obtained from the difference Δ = [d (k b ) - d (k c )] of two previous values d (k b ) and d (k c ) at the times k b and k c , where: k a <k i , k c <k b , k b <K i ;
- c) der Wert Z hat im Gegensatz zum Differenzwert Δ einen ein geschränkten Wertebereich.c) in contrast to the difference value Δ, the value Z has one restricted range of values.
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.The expected value μ i and the standard deviation σ i , both of which depend on the damping or the relevant size at an earlier point in time and the value Z, can be determined from measured data in the method according to the invention.
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.If suitable values are chosen for the expected value µ i and the standard deviation σ i , which are referred to below as a parameter set, the characteristics of the measured signal attenuation or the relevant size of the stochastic process can be simulated.
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.The method according to the invention enables arithmetic supported design of message systems, especially so-called countermeasures mentioned. Such measures serve also in the event of strong signal attenuation Ensure minimum level of transmission quality. The out setting of shrinkage countermeasures using computer support requires an exact replication of the characteristics of the be observed signal attenuation with regard to numerous criteria, such as duration and depth as well as steepness of and decrease in signal attenuation. The procedure after the before lying invention meets these criteria, so that countermeasures against shrinkage based on this procedure rens can easily dimension in realistic computer simulations let sion.
Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen sowie eine be vorzugte Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous and expedient training and a be preferred embodiment of the method according to the invention are specified in the subclaims.
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.To take account of known fluctuations during a period, for example daily and seasonal fluctuations, when simulating the damping, various parameter sets from suitable values for the expected value μ i and the standard deviation σ i are used in an advantageous manner, and these correspond to their temporal validity be applied.
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.A preferred embodiment of the method according to the Er is to simulate the signal attenuation d (t) to reproduce as a discrete-time sequence d (k), the temporal Distance of adjacent elements in the sequence d (k) in size order is between 10 and 100 seconds.
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:
As already explained above, the value d (k i ) of the sequence d (k) at the time k i is the result of a one-time throwing of a Gaussian random variable Γ (k i ) with an expected value µ i and a standard deviation σ i , which depend gene:
- - Zum einen vom Wert d(ka) zu einem früheren Zeitpunkt ka, der in typischer Weise 1 bis 2 Minuten zurückliegt, und - On the one hand, the value d (k a ) at an earlier point in time k a , which was typically 1 to 2 minutes ago, and
- - 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.- on the other hand from the value Z, which is derived from the difference Δ, the difference being determined from times k b and k c er that are typically about 1 to 5 minutes apart and the times k a and k b are generally identical are.
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.The value Z typically has three values range: The three values are "Const", "Down" and "Up" and are determined by Z assuming the value: "Const", if the difference Δ is almost zero, that Z is the value "Down" assumes if the difference Δ is significantly greater than zero is, and otherwise has the value "Up".
Claims (10)
- 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.
- a) The value d (k i ) of the sequence d (k) at the time k i is the result of a one-time throwing of a Gaussian random variable Γ (k i ), which has the expected value µ i and the standard deviation σ i ;
- b) both the expected value µ i and the standard deviation σ i depend:
- - on the one hand of the value d (k a ) at an earlier point in time k a , and
- - on the other hand from a value Z, which is obtained from the difference Δ = [d (k b ) - d (k c )] of two previous values d (k b ) and d (k c ) at the times k b and k c , where: k a <k i , k c <k b , k b <k i ;
- a) the value Z, in contrast to the difference value Δ, has a restricted range of values.
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Citations (2)
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DE4233222C2 (en) * | 1992-10-02 | 1995-07-20 | Siemens Ag | Measuring system (channel sounder) for the investigation of mobile radio channels |
DE19808954C1 (en) * | 1998-03-03 | 1999-11-04 | Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt | Method for emulating multipath fading radio channels and its application and implementation |
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