登录站点

用户名

密码

信号传播误差

已有 957 次阅读  2009-11-30 13:30   标签误差  信号 
信号传播误差

    (1)多径误差

    多径是信号以多条路径,经过周围许多物体的反射和衍射,到达接收机的现象。图11-22给出了一个典型的多径传播环境。多径的存在可能使一个信号在相位、幅度和延迟上发生变化,由于接收机不能区分直达信号和多径信号,导致在时间检测的估计中相关信号发生偏差或污损,TOA的估计产生误差。多径造成的误差的严重程度由多径信号的相对幅度、相位、延迟等确定。

 

    如果存在很多反射波时,接收信号就会变得不稳定。这一现象通常称为多径衰落。经反射的多径信号有以下重要特征:

      由于反射时的能量损失,多径信号通常比LOS信号弱。

      LOS信号通常较反射的多径信号提前。

    电磁波的反射通常包括镜面反射和漫反射。当电磁波被一个平滑的反射面反射时,产生镜面反射,得到的反射信号称为镜面多径。经过镜面反射的电磁波在相位和幅度上变化很小,相对于其他的反射而言,具有一定的确定性。如果传播路径上有其尺寸可以和信号波长相比拟的(若干)物体时,信号入射在尖锐的边缘或粗糙的表面,反射信号散射向所有的方向,成为漫射多径。这一现象的特性类似于绕射,只是电磁波向更多的方向上散开。漫散射信号的相位和幅度根据反射体的表面和性质不同,有很大的变化范围,因此散射是最难预测的。在许多实际情况中,通常将散射看做一种噪声。

    多径信号的存在使得信号的相关波形发生很大变化,对于具有伪随机序列的数据信号,如图11-23所示,其现象有几个方面:第一,使得原来LOS信号的检测峰值发生偏离;第二,为信号的相关波形出现很大的旁瓣,但旁瓣的值超过检测门限时,TOA估计值即为多径值;第三,在其他区域出现相关峰,这种相关峰峰值如果超过检测门限时同样会使得TOA估计值出现偏差。

 

    TOA检测估计受多径信号的三个参数的影响:延迟、相位和幅度。在一定范围内,多径造成的时延增大,TOA的平均估计误差也随之增大。此外,接收信号具有较大的SNR会提高TOA估计的准确性。相对于LOS信号,第二个到达信号与LOS信号的相位差也影响 TOA估计。此外,多径信号相对于LOS信号的幅度越小,对TOA估计造成的影响也越小。

    (2)NLOS误差

    当尺寸远大于信号波长的(对电磁波)不透明物体遮挡了收发信机之间的直达射线路径时,会出现绕射现象,如图11-24所示。绕射出现在物体的边缘,电磁波被散射开来,其结果导致额外的信号衰减。不管是在城市或农村环境中,绕射机制使得在不满足直达射线的条件下(无直达射线情形)也可以接收无线信号。但是电磁信号经历了更多的时延,给定位带来了较大的误差。当信号的收发信机之间存在遮挡,没有直达路径的情况下,信号通过反射或绕射等路径到达接收机的现象为非视距传播现象,到达信号称为非视距(NLOS)信号,也可以看做多径传播的一种特殊情况。

 

    在蜂窝网络环境中,如果移动台和基站之间电波传播的LOS路径被建筑物阻挡,NLOS导致的误差就会产生。LOS路径也称为直达路径,是连接收发信机之间的直线路径。当直达路径不存在时,发送的信号只能通过反射、衍射或散射的路径到达接收机。由于直达路径最短,信号经由其他路径到达接收机必然带来更大的时延。因而,NLOS误差可以定义为信号除了经直达路径传播以外的额外的传播距离,当采用基于距离的定位时,NLOS测距误差二传播距离一直达路径距离;当采用基于距离差分的定位时,NLOS测距(距离差分)误差二传播距离差分一直达路径的距离差分。

 

    显然,NLOS误差总是正值,且根据传播环境的不同,其范围从01300m,在蜂窝网系统中进行的测试表明,NLOS误差平均为500700m。由于移动通信环境错综复杂,用户又大量分布在都市区,NLOS传播普遍存在,到达接收机的信号通常是若干分量的合成结果,而这些分量则是源于前所述及的现象中的若干种。针对这种情况,NLOS误差的抑制问题成为定位精度提高的一个关键性问题,也是目前引起关注的一个难题。

    目前已经提出一些鉴别和抑制NLOS误差的方法,刮,但对于消除TDOATOA测量值中的NLOS误差还没有找到一种切实可行的有效技术或方法,NLOS误差已成为影响蜂窝网络定位提高的决定性因素。

    (3)天气及其他的影响

    在实际的工程应用中,天气的影响和外界大气层的射线和辐射等因素同样影响无线定位系统的定位精度,在系统试验过程中,阴雨天的系统测试精度和晴天的测试精度相比要差一些。对于其他的一些因素如外部的电磁波干扰、飞鸟等同样会影响定位精度。

上一篇: dsPIC33FJ256MC710疑难问题及解决方法 下一篇: memset函数

分享 举报