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《2015年全國研究生數(shù)學(xué)建模大賽優(yōu)秀論文c題3移動通信中的無線信道“指紋”特征建?！酚蓵T上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、參賽密碼（由組委會填寫）第十二屆“中關(guān)村青聯(lián)杯”全國研究生數(shù)學(xué)建模競賽學(xué)校解放軍空軍預(yù)警學(xué)院參賽隊號900470021.盧雨祥隊員姓名2.李帥3.李佳煒-1-參賽密碼（由組委會填寫）第十二屆“中關(guān)村青聯(lián)杯”全國研究生數(shù)學(xué)建模競賽題目移動通信中的無線信道“指紋”特征建模摘要：論文針對無線多徑信道的特征提取，以及無線信道指紋建模做了以下一些研究：針對第一問，論文首先基于MPOC算法，求解了多徑信道的單位脈沖響應(yīng)，并且基于多徑信道的單位脈沖響應(yīng)，提取了多徑數(shù)目、多徑時延、最大多徑展寬、主多徑平均功率、主多徑功率方差等待選特征；針對多普勒展寬，論文利用FFT分析
2、了一組測試數(shù)據(jù)中都有信道樣本同一時刻的數(shù)據(jù)，得到了多普勒頻譜，并提取了多普勒展寬。在提取多徑數(shù)目與多普勒展寬時，論文利用數(shù)據(jù)中較小的點求平均構(gòu)造噪聲基底作為檢測門限，將信號衰減15Db后，過噪聲門限作為有效數(shù)據(jù)，以此來防止噪聲數(shù)據(jù)被作為有效數(shù)據(jù)使用。但是利用MPOC算法求解了多徑信道的單位脈沖響應(yīng)，并且基于上述峰值檢測方法檢測多徑信道上的路徑，一般都可以檢測出多個路徑，但除少數(shù)幾個主峰以外，其余多徑的增益系數(shù)很小，很難區(qū)分是多徑還是主峰引起的旁瓣或噪聲。所以基于這種方法-2-檢測出的多徑并不穩(wěn)定?；谝陨戏治?，論文提出在多徑個數(shù)檢測時，選取最大主峰值幅值
3、0.5倍以上的峰值作為主多徑。針對信道指紋的評價指標(biāo)，論文提出：對于三個場景各五個測試樣本的“指紋”特征，利用K-means聚類進行分類，如果出現(xiàn)兩個不同場景的測試樣本特征聚為一類，那么認(rèn)為特征指紋模型不合理；反之，認(rèn)為特征選取合理。經(jīng)過聚類分析，論文得出以下信道“指紋”特征：主多徑數(shù)表征發(fā)射信號衰減較小的路徑數(shù)主多徑平均功率度量主多徑對信號的平均衰減能力多普勒擴展反映多徑信道時變性質(zhì)的強弱針對第二問，論文基于第一問提出的三個信道指紋特征，對問題二中的兩組測試數(shù)據(jù)進行特征提取，將原有的15個特征指紋與新加入的測試指紋進行聚類，通過分類結(jié)果，判斷第二問中的
4、測試屬于哪一個場景。得到結(jié)果如下：場景一Test1ForScene.mat場景二Test2ForScene.mat針對第三問，論文采用由粗劃分到精細(xì)劃分的劃分原則，首先對“Sample.mat”中的數(shù)據(jù)提取主多徑數(shù)目，依據(jù)提取到的主多徑，初步將“Sample.mat”劃分為3段；在粗劃分的基礎(chǔ)上，以100個樣本為步進提取多普勒展寬以及主多徑功率特征，利用K-means算法對粗劃分的三類分別進行細(xì)化分，最終得到了劃分為12段。針對第四問，類似于第二問的處理方法，分別提取兩個測試樣本的信道指紋，與第三問的各個場景特征做相關(guān)系數(shù)，找到相關(guān)系數(shù)最大的場景，認(rèn)定該
5、測試樣本采樣于該場景，最終發(fā)現(xiàn)測試信道一處在路段的2.5m到21.7m，測試信道二處在路段的47.5m到75m。關(guān)鍵詞：多徑信道指紋、MPOC、FFT、K-means、主多徑-3-一、問題引入1.1無線指紋移動通信產(chǎn)業(yè)一直以驚人的速度迅猛發(fā)展，已成為帶動全球經(jīng)濟發(fā)展的主要高科技產(chǎn)業(yè)之一，并對人類生活及社會發(fā)展產(chǎn)生了巨大的影響。在移動通信中，發(fā)送端和接收端之間通過電磁波來傳輸信號，我們可以想象兩者之間有一些看不見的電磁通路，并把這些電磁通路稱為無線信道。無線信道與周圍的環(huán)境密切相關(guān)，不同環(huán)境下的無線信道具有一些差異化的特征。如何發(fā)現(xiàn)并提取這些特征并將其應(yīng)用
6、于優(yōu)化無線網(wǎng)絡(luò)，是當(dāng)前的一個研究熱點。類比人類指紋，我們將上述無線信道的差異化的特征稱為無線信道“指紋”。無線信道“指紋”特征建模，就是在先驗?zāi)Ｐ秃蜏y試數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，提取不同場景或不同區(qū)域內(nèi)無線信道的差異化的特征，進而分析歸納出“指紋”的“數(shù)學(xué)模型”，并給出清晰準(zhǔn)確的“數(shù)學(xué)描述”。1.2多徑傳播與時延擴展文獻[1]中提到：無線信道與有線信道最大的區(qū)別在于有線信道中信號是沿著特定的媒質(zhì)通過單一路徑到達接收端的，而無線信道在傳輸過程中，電磁波是在空間中自由傳播的，接收機收到的信號是由很多經(jīng)不同傳播路徑到達的信號構(gòu)成的。這些不同路徑的信號有著不同的傳輸相位，疊
7、加在一起有的會互相增強，而有的會互相削弱，因此接收機接收到的信號就會產(chǎn)生衰落。由于傳輸時延不同，發(fā)射端發(fā)送的單個脈沖信號，在接收端可能會陸續(xù)收到多個脈沖信號或者是長度展寬的脈沖信號，這稱為時延擴展。1.3多徑效應(yīng)與多普勒擴展文獻[2]中提到：由于移動臺的運動會使得移動臺和基站之間的無線信道呈現(xiàn)出時變性，時變性是指信道的傳遞函數(shù)是隨時間而變化的，即不同的時刻發(fā)送相同的信號，在接收端收到的信號是不相同的。時變性在移動通信系統(tǒng)中的具體體現(xiàn)之一是多普勒頻移(DopplerShift)，即單一頻率信號經(jīng)過時變衰落信道之后會呈現(xiàn)為具有一定帶寬和頻率包絡(luò)的信號，稱為信
8、道的頻率彌散性(FrequencyDispersion)。-4-多普勒效應(yīng)所引起
