如何准确模拟宽带射频反射?

信息处理 采样 多路径 收音机 雷达
2022-02-12 13:02:10

我想对发射器和接收对建模,两者都以相同的带宽(非时钟同步)进行采样,其中有许多反射器。反射器造成的时间延迟可能是接收器分辨率的非整数倍(1 / 采样带宽),我想准确地建模。

这意味着,如果我以标称采样率接收传输信号,并将信号的一堆延时版本相加(延时等于光通过直接路径和反射路径所花费的时间差),这将是不准确的,因为时间延迟将被量化到采样周期,这太粗糙了。

显然我可以上采样,然后对上采样的离散时间信号求和,这将减少时间延迟的量化误差。但我想知道是否有一种方法可以对接收到的数字信号进行建模而没有任何量化误差。换句话说,我想对连续时间反射进行建模。

我正在为 RADAR 应用程序建模,所以我希望模型是相位精确的。我假设每个反射器都可以通过到发射器和接收器的距离以及一些实值衰减常数来建模。这个假设对 RADAR 应用准确吗?我还假设接收到的信号是时间延迟信号的总和,具有时间延迟和反射器距离的衰减和衰减常数。这对 RF 是否准确,或者我是否需要考虑每次反射时的离散相位跳跃?

1个回答

因此,为了让您首先了解一些内容,您描述的通道是 Rician 或 Rayleigh 通道,具体取决于您是否具有主要的视线路径。

因此,作为第一种方法,要及时延迟某些东西,您不必将其移动整个样本 - 您也可以在频域中通过对信号进行 DFT 处理,将其乘以ejΔtfsf, 然后 IDFT 它回来。这就是我建立所有雷达模拟的方式。

我假设每个反射器都可以通过到发射器和接收器的距离以及一些实值衰减常数来建模。

雷达目标通常也会使电磁波相移——在垂直撞击金属表面时,相移 180°,但对于更复杂的表面则不同。实际上,我们经常随机建模。适合您的将在很大程度上取决于您模拟的内容。反射散射模型(例如树叶上的反射)对于模拟反射(例如油箱内部)不是很有用,反之亦然。两者都是雷达的用例。

对于许多场景,都有“标准”模型,例如 COST-Hata 城市模型、ITU 室内模型等等。这实际上取决于您正在考虑的环境,以及您询问的研究人员群体。

其中许多模型是针对我称之为低于 ~5.8 GHz 的“简单射频”范围定义的。由于雷达,由于多普勒和波长的原因,通常在上面运行,这些模型通常不能很好地表示事物(即它们根本不适用于> 8GHz 的常见雷达频率)。这有两个有趣的方面:

  • 你的频率越高,你的模型对于最有用的空间尺度就越准光学,并且
  • 由于毫米波现在非常流行(所有 5G 研究都在进行中),因此在查看最近的论文时,您可能会发现非常有趣的射频传播模型。作为一个非常实用、基于动手测试的传播/反射描述的示例,请尝试Simić、Perpinias 和 Petrova:60 GHz 多 Gbps 毫米波蜂窝网络可行性的户外城市测量研究这些考虑的缺点始终是,尽管多路径确实对这些研究人员发挥了重要作用,但单个相位确实无关紧要(只有与其他路径的干扰才重要)。