基于門(mén)限的toa估計(jì)方法

1、基于能量檢測(cè)的TOA估計(jì)算法：1.最大能量法（MaximunEnergyion，MES）選擇最大的能量塊所在的位置對(duì)應(yīng)的時(shí)刻為估計(jì)的TOA，通常選擇能量塊的中央作為T(mén)OA的估計(jì)值：????1argmax0.5bMESbnNznT?????????最大能量塊所在的位置經(jīng)常并非直達(dá)信號(hào)所在的位置。特別的，在NLOS環(huán)境下，直達(dá)經(jīng)所在的能量塊經(jīng)常在最大能量塊之前。2.門(mén)限法接收信號(hào)的能量塊與合適的門(mén)限進(jìn)行比較，第一個(gè)超過(guò)該門(mén)限的能量塊對(duì)應(yīng)的?

2、?Zn?時(shí)刻即為估計(jì)的TOA。通常采用的是歸一化的門(mén)限。有了歸一化的門(mén)限后，在接收端根據(jù)最大能量塊與nm?最小能量塊就可以計(jì)算出門(mén)限，二者關(guān)系為：???????????????maxminminnmznznzn?????所以問(wèn)題就變成如何設(shè)定合適的門(mén)限，特別是在多徑、NLOS環(huán)境下。????max1argmin|0.5TCbnnnznT???????????1固定門(mén)限（FixedThreshold，F(xiàn)T）法最簡(jiǎn)單的歸一化門(mén)限法。門(mén)限是一

3、個(gè)固定值。2基于峭度的歸一化門(mén)限估計(jì)法根據(jù)信號(hào)樣本的峭度與優(yōu)化的歸一化門(mén)限之間的關(guān)系，基于該歸一化的門(mén)限從而估計(jì)信號(hào)的TOA。復(fù)雜度低、采樣率低。3基于最大能量和最小能量的聯(lián)合歸一化門(mén)限估計(jì)法。門(mén)限與信噪比的關(guān)系。該方法存在的問(wèn)題：信噪比很難估計(jì)，所以合適的門(mén)限很難選擇。僅僅使用信噪比很難反應(yīng)出真正全面的信道特征。2.接收信號(hào)積分能量塊的統(tǒng)計(jì)特性K個(gè)獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布變量的和服從自由度為K的卡方分布。如果接收信號(hào)中只包含噪聲而無(wú)UWB信

4、號(hào)，則信號(hào)的幅度服從標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布，所以服從中心卡方分布；??Zn如果接收信號(hào)中即包含噪聲也有UWB信號(hào)，則服從非中心卡方分布。??Zn所以噪聲與信號(hào)的均值和方差分別如下：224002FF??????224224enenFEFE?????????數(shù)據(jù)右端有較多的極端值；時(shí)：其數(shù)據(jù)分布形態(tài)比正態(tài)分布相比為負(fù)偏或左偏，即有一條長(zhǎng)尾巴托在左邊，0s?數(shù)據(jù)左端有較多的極端值；偏度的絕對(duì)值數(shù)值越大表示其分布狀態(tài)的偏斜程度越大。對(duì)于只有噪聲沒(méi)有UWB

5、信號(hào)或者SNR很低的，當(dāng)卡方分布的自由度足夠大的??Zn時(shí)候，服從高斯分布，所以s=0隨著信噪比的增大，s也增大。??Zn3均方差均方差（MeanSquareErr，MSE）亦成為標(biāo)準(zhǔn)差（StardDeviation）是各數(shù)據(jù)偏離平均數(shù)的距離的平均數(shù)，他是離均差平方和平均后的方根，用表示。?標(biāo)準(zhǔn)差如下：??211bNiibxxN??????4最大斜度峭度與偏度不能反映信號(hào)延遲或傳播時(shí)延的特性，所以需要分析能量塊的斜率。所有能量塊被分為組

6、，每組里有個(gè)能量塊。1bbNM??bM每組斜率的計(jì)算使用的是基于最小二乘法的直線擬合，所以最大斜率為：??????????11max1...1bbbnNMMslopelinefitznznznM????????5.參數(shù)的統(tǒng)計(jì)特征在不同的信道下，同一參數(shù)隨著不同信噪比的走勢(shì)基本相同，而且峭度與偏度隨著SNR的增加而增加，但是偏度增加更快；最大斜度和標(biāo)準(zhǔn)差隨著SNR的增加而減少，最大斜率減少更快。所以偏度與最大斜率更能反映不同的信噪比，更適