面向密闭空间的无线信号增强方法与流程

本发明涉及无线信号增强，尤其涉及面向密闭空间的无线信号增强方法。

背景技术：

1、现有密闭空间无线通信通常通过提高发射功率、调整天线方向、设置中继设备或可调反射结构改善信号覆盖，并结合接收信号强度、传播时延、相位变化及路径损耗分析当前通信质量。在隧道、舱室、地下空间及封闭设备间等环境中，无线信号易受遮挡、反射及空间结构变化影响，导致原有传播路径发生衰减或中断。

2、现有技术大多依据接收端信号强弱或整体信道状态进行增强调节，难以利用正常传播过程中应当出现但当前缺失的传播响应定位传播链的具体断裂区间，也难以进一步确定能够恢复下游传播响应的替代传播位置。因此，在局部传播结构发生变化时，现有方法容易采用整体功率提升或全局路径调整，存在增强针对性不足、传播路径修复精度较低的问题。

3、因此，如何提供面向密闭空间的无线信号增强方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的一个目的在于提出面向密闭空间的无线信号增强方法，本发明利用缺失响应定位与扰动修链，实现密闭空间信号精准增强，具有定位准确、调节高效的优点。

2、根据本发明实施例的面向密闭空间的无线信号增强方法，包括如下步骤：

3、获取密闭空间内各传播位置的空间位置和目标通信区域，采集正常通信状态下各传播位置的正常传播响应，并基于传播响应特征和空间位置生成正常传播链；

4、采集当前传播响应，将其与正常传播链中的正常传播响应对应并按传播先后顺序排列，生成当前传播响应序列；

5、沿正常传播链匹配正常传播响应与当前传播响应序列，将未匹配到对应当前传播响应的正常传播响应确定为缺失传播响应；

6、基于缺失传播响应确定上游最近和下游最近的当前传播响应，并据此确定断裂区间；

7、在断裂区间内确定候选传播位置，依次改变其无线传播状态，基于下游当前传播响应的传播响应特征变化建立扰动响应关系；

8、基于扰动响应关系确定能够使下游当前传播响应与对应正常传播响应形成匹配的替代传播位置，并建立替代传播关系；

9、将上游传播链段、替代传播关系和下游传播链段依次衔接生成替代传播链，并确定替代传播位置对应的传播调节参数；

10、按照传播调节参数改变替代传播位置的无线传播状态，使无线信号沿替代传播链传输至目标通信区域，将目标通信区域的当前传播响应与对应正常传播响应进行匹配，生成无线信号增强结果。

11、可选的，所述正常传播链的生成包括：

12、获取密闭空间内各传播位置的空间位置和目标通信区域，并在正常通信状态下采集各传播位置的正常传播响应；

13、确定各正常传播响应的传播响应特征，传播响应特征包括传播时延、响应幅值和响应相位；

14、按照各传播位置的空间位置，将正常传播响应与对应传播位置进行关联，并基于传播时延确定各正常传播响应的传播先后顺序；

15、按照传播先后顺序依次连接各正常传播响应，并结合响应幅值和响应相位确定相邻正常传播响应之间的传播关联，基于传播关联生成正常传播链。

16、可选的，所述当前传播响应序列的生成包括：

17、在当前通信状态下采集各传播位置的当前传播响应，并确定各当前传播响应的传播响应特征；

18、基于传播位置和传播响应特征，将各当前传播响应与正常传播链中的正常传播响应进行对应，确定各当前传播响应在正常传播链中的对应位置；

19、按照各当前传播响应在正常传播链中的对应位置及传播先后顺序，对当前传播响应进行排列，生成当前传播响应序列。

20、可选的，所述缺失传播响应的确定包括：

21、沿正常传播链按照传播先后顺序逐一读取正常传播响应，以正常传播响应对应的传播位置为匹配索引，从当前传播响应序列中筛选对应传播位置的当前传播响应，生成候选当前传播响应；

22、分别计算候选当前传播响应与对应正常传播响应在传播时延、响应幅值和响应相位上的特征差异，并结合候选当前传播响应在当前传播响应序列中的排列位置，生成响应匹配结果；

23、基于响应匹配结果，将传播响应特征及排列位置均与正常传播响应形成对应的候选当前传播响应确定为匹配当前传播响应，并将未获得匹配当前传播响应的正常传播响应确定为待核验传播响应；

24、针对待核验传播响应，在当前传播响应序列中重新检索与其传播位置对应的当前传播响应，并依次利用传播时延、响应幅值和响应相位进行二次匹配，生成二次匹配结果；

25、基于二次匹配结果，将仍未与当前传播响应形成匹配的待核验传播响应确定为缺失传播响应。

26、可选的，所述断裂区间的确定包括：

27、确定缺失传播响应在正常传播链中的位置，以该位置为起点，按照正常传播链的传播先后顺序分别向上游和下游进行传播响应查找；

28、沿上游方向依次读取正常传播链中的传播位置，并从当前传播响应序列中查找对应传播位置的当前传播响应，将首先查找到的当前传播响应确定为上游最近的当前传播响应；

29、沿下游方向依次读取正常传播链中的传播位置，并从当前传播响应序列中查找对应传播位置的当前传播响应，将首先查找到的当前传播响应确定为下游最近的当前传播响应；

30、将上游最近的当前传播响应对应的传播位置确定为断裂区间上游传播位置，将下游最近的当前传播响应对应的传播位置确定为断裂区间下游传播位置，并沿正常传播链将两个传播位置之间的传播区段确定为断裂区间。

31、可选的，所述扰动响应关系的建立包括：

32、在断裂区间对应的空间范围内确定能够改变无线传播状态的传播位置，将确定的传播位置作为候选传播位置；

33、依次选取候选传播位置，保持其余候选传播位置的无线传播状态不变，采集断裂区间下游传播位置在当前候选传播位置无线传播状态改变前后的当前传播响应，完成采集后恢复当前候选传播位置的无线传播状态，再选取下一候选传播位置；

34、将无线传播状态改变前后的当前传播响应进行对应，分别确定传播时延、响应幅值和响应相位的变化方向及变化量，得到当前候选传播位置无线传播状态改变引起的传播响应特征变化；

35、按照各候选传播位置逐一完成无线传播状态改变和传播响应特征变化确定，将候选传播位置、对应的无线传播状态改变以及断裂区间下游传播位置的传播响应特征变化进行关联，建立候选传播位置与断裂区间下游传播位置之间的扰动响应关系。

36、可选的，所述扰动响应关系的建立包括：

37、按照候选传播位置的无线传播状态改变顺序，将每次无线传播状态改变与对应产生的断裂区间下游传播位置的传播响应特征变化进行配对，生成扰动响应记录；

38、将扰动响应记录分别与对应的候选传播位置关联，使每一候选传播位置与对应的无线传播状态改变及传播响应特征变化保持对应；

39、按照候选传播位置归集对应的扰动响应记录，并将各扰动响应记录与断裂区间下游传播位置进行关联，生成候选传播位置对应的扰动关联关系；

40、汇集各候选传播位置对应的扰动关联关系，建立候选传播位置与断裂区间下游传播位置之间的扰动响应关系。

41、可选的，所述替代传播关系的建立包括：

42、依次读取扰动响应关系中各候选传播位置对应的无线传播状态改变，并读取对应无线传播状态改变后采集的断裂区间下游传播位置的当前传播响应；

43、将各候选传播位置对应的当前传播响应分别与断裂区间下游传播位置对应的正常传播响应进行匹配，比较传播时延、响应幅值和响应相位，生成恢复匹配结果；

44、基于恢复匹配结果，将传播时延、响应幅值和响应相位均与对应正常传播响应形成匹配的候选传播位置确定为替代传播位置；

45、按照正常传播链的传播先后顺序，将断裂区间上游传播位置与替代传播位置建立传播连接，并将替代传播位置与断裂区间下游传播位置建立传播连接，由两个传播连接生成替代传播关系。

46、可选的，所述传播调节参数的确定包括：

47、从正常传播链中确定延伸至断裂区间上游传播位置的上游传播链段，并确定自断裂区间下游传播位置延伸至目标通信区域的下游传播链段；

48、按照正常传播链的传播先后顺序，将上游传播链段、替代传播关系和下游传播链段依次衔接，使替代传播关系连接断裂区间上游传播位置和断裂区间下游传播位置，生成替代传播链；

49、从扰动响应关系中读取替代传播位置对应的无线传播状态改变；

50、按照无线传播状态改变确定替代传播位置对应的传播调节参数。

51、可选的，所述无线信号增强结果的生成包括：

52、按照传播调节参数改变替代传播位置的无线传播状态，使无线信号经替代传播位置沿替代传播链传输至目标通信区域；

53、完成替代传播位置的无线传播状态改变后，采集目标通信区域的当前传播响应，并确定当前传播响应的传播时延、响应幅值和响应相位；

54、从正常传播链中读取目标通信区域对应的正常传播响应，将当前传播响应与正常传播响应按照传播时延、响应幅值和响应相位进行对应比较；

55、在当前传播响应的传播时延、响应幅值和响应相位均与正常传播响应形成匹配时，生成无线信号增强结果。

56、本发明的有益效果是：

57、本发明通过在正常通信状态下采集密闭空间内各传播位置的正常传播响应，并结合传播位置、传播时延、响应幅值和响应相位建立正常传播链，使无线信号在正常状态下的传播先后关系和传播特征能够以链式结构进行表征。在当前通信状态下，将当前传播响应与正常传播链逐一对应，并利用正常传播链中存在而当前传播响应序列中未形成对应的响应确定缺失传播响应，从而将传统仅依据接收信号强弱判断通信异常的方式，转化为基于传播响应缺失对传播过程进行定位分析，有利于识别无线传播过程中的局部异常位置，提高密闭空间传播异常识别的针对性。

58、进一步地，本发明利用缺失传播响应在正常传播链中的位置，分别确定其上游和下游最近仍存在的当前传播响应，并据此形成断裂区间，使传播异常能够由单一响应缺失进一步定位至具体传播区段。在断裂区间内依次改变候选传播位置的无线传播状态，同时采集断裂区间下游传播位置在状态改变前后的当前传播响应，通过传播时延、响应幅值和响应相位的变化建立扰动响应关系，从而能够分析不同候选传播位置对下游无线传播状态的实际影响，减少仅依赖空间位置或信号强度选择增强位置所产生的偏差。

59、在此基础上，本发明通过扰动响应关系筛选能够使断裂区间下游传播位置重新形成与正常传播响应相匹配的候选传播位置，将其确定为替代传播位置，并建立替代传播关系，再与正常传播链中的上游传播链段和下游传播链段进行衔接形成替代传播链。因此，无需对整个密闭空间的无线传播路径进行重新构建，而能够针对传播链的局部断裂进行替代和修复，并进一步利用对应的传播调节参数改变替代传播位置的无线传播状态，使无线信号沿替代传播链传输至目标通信区域。最终通过目标通信区域当前传播响应与正常传播响应的再次匹配完成增强结果验证，有利于提高无线信号增强的定位准确性、传播调节针对性以及增强结果的可靠性。