[发明专利]一种场强测量系统及其测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及场强测量系统领域，尤其涉及一种基于GNURadio和USRP的场强测量系统及其测量方法。

背景技术

在通信信号传输的过程中，无线信道特性的测量是非常具有意义的。对比国际主流及国内的信道测量仪与建模现状，目前商用的无线信道测量仪不但价格高昂，而且其所提供的高速测量能力有限，与软件无线电平台相比，无论在数据存储速度、信道的采样速度还是在数据存储容量方面都没有优势。通过与国际上主流的无线信道测量仪进行对比，本测量仪器在价格成本以及连续数据存储方面优势明显。

发明内容

本发明提供了一种基于GNURadio和USRP的场强测量系统，本发明可以对室内无线信号场强进行测量，测量室内无线信号的场强分布和信道特性，详见下文描述：

一种场强测量系统，所述场强测量系统基于GNURadio和USRP，所述场强测量系统包括：发送装置和接收装置，

所述发送装置包括：第一PC机、第一USRP；

所述第一PC机为基带信号的产生器，将基带信号传输至所述第一USRP；

所述第一USRP完成基带信号的数字上变频处理，将中频信号转换为模拟信号，传输至射频前端，在所述射频前端经过处理后，获取处理后模拟信号；

所述接收装置包括：第二PC机、第二USRP，

所述第二USRP的子板将处理后模拟信号搬移到中频，转变为数字信号传入所述第二USRP的FPGA中，在所述FPGA中进行数字下变频和多级抽取滤波；

所述第二PC机将处理后数字信号分割为块，将每部分的数据进行相应的FFT变换，在频域内滤除带外噪声，将有用的带内信号进行能量的累积，求取场强的大小。

其中，所述发送装置还包括：

第一USB，用于将所述第一PC机产生的基带信号传输至所述第一USRP中。

其中，所述接收装置还包括：第二USB，

所述第二USRP的FPGA，用于将数据速率降至所述第二USB的处理范围之内；

所述第二USB将处理后数字信号传输到所述第二PC机。

一种场强测量系统的测量方法，所述场强测量方法包括以下步骤：

对FFT变换后数据进行场强计算；

对计算出的场强采用滑动平滑进行滤波处理，从阴影衰落中分离出快衰落和慢衰落；

将幅度与环路增益相乘后，与参考电平相减，根据得到的差值调节环路增益的大小；

输出输入复信号与环路增益的乘积。

其中，所述对FFT变换后数据进行场强计算具体为：

从功率频谱中选取功率最大频点，若功率最大频点在发送频率范围内，则记录功率最大频点对应的功率值；

寻找小于功率值3dB的所有频点，所有频点的范围即为所发送的频率带宽；

将所有频点对应的功率累加，求取此时的功率值，即为此时刻所有频点的功率值，经过校验值的处理即为场强的大小。

其中，所述将幅度与环路增益相乘后，与参考电平相减，根据得到的差值调节环路增益的大小的步骤具体为：

当差值Diff大于环路增益G时，G＝G-Diff*attack_rate；

当差值Diff小于环路增益G时，G＝G+Diff*attack_rate；

其中，attack_rate为补偿率，可以自己设定初始值，一般设置为1。

本发明提供的技术方案的有益效果是：本发明可以比较精确地测量无线信号的场强大小，它具有测量精度高、操作方便、可复制性高、成本低廉的优点，其次创新性地在接收端应用自动增益控制提升了可以测量的距离范围和提高了测量精度。对于研究室内场强分布和信道特性具有重要意义。

附图说明

图1为一种基于GNURadio和USRP的场强测量系统的结构原理图；

图2为无线信号发送装置结构框图；

图3为无线信号接收装置结构框图；

图4为接收信号的处理流程图；

图5为自动增益控制流程图；

图6为室内信号强度和运动距离的关系图。

附图中，各部件的列表如下：

1：发送装置；2：接收装置；

11：第一PC机；12：第一USRP；

13：第一USB；14：第一天线；

21：第二PC机；22：第二USRP；

23：第二USB；24：第二天线。

具体实施方式