【正文】 SV 模型的主要參數(shù) 1．多徑到達(dá)時(shí)間分布 SV 模型中簇到達(dá)時(shí)間，也就是每一簇中的第一條射線到達(dá)的時(shí)間服泊松過程，其具有固定的到達(dá)率 ? （常數(shù)）。 SalenValenzula 模型（簡稱 SV 模型）是室內(nèi)離散信道脈沖響應(yīng)最普遍的統(tǒng)計(jì)模型，盡管它主要用來刻畫 NLOS（ NonLineofSight，非視距）信道環(huán)境的，但仍然也可以大致的描述 LOS 環(huán)境下的信道情況，是一種描述多徑按簇分布現(xiàn)象的模型，在多數(shù)情況下，可以較好的擬合 UWB 信道中的實(shí)測數(shù)據(jù)。L 是可以分辨的多徑分量的數(shù)目。而在泊松模型的基礎(chǔ)上，又提 出了 K? 模型，可以更好的描述多徑成簇分布的現(xiàn)象。這個(gè)模型有兩個(gè)狀態(tài)，狀態(tài) 1 的平均的到達(dá)率為 ? ，狀態(tài) 2 的平均路徑到達(dá)率為?K 。則在時(shí)間片 ? 中，有 k 個(gè)徑的概率為： , . . . )1,0(,!)()( ???? ?? kekkvP k ?? （ ） 多徑成份成簇到達(dá)的現(xiàn)象是實(shí)際物理環(huán)境中散射體群集的直接結(jié)果，也是在 UWB 信道中觀察到的特性，而且，在信道的測試中發(fā)現(xiàn)若在某一時(shí)間間隔內(nèi)有沒有路徑到達(dá)，則 第 3 章 超寬帶室內(nèi)信道模型 16 下一時(shí)間間隔內(nèi)路徑到達(dá)的概率表現(xiàn)出增加或減少，因此可分辨路徑的到達(dá)時(shí)間呈非均勻分布。2?M 是等概率出現(xiàn)的。大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明在 UWB 中多徑的到達(dá)呈現(xiàn)出成簇到達(dá)的特性， UWB 信道多徑模型應(yīng)該體現(xiàn)出這些新的特性，因此 UWB 信道的建模成為一個(gè)難點(diǎn)。如果只保證恢復(fù)接收信號(hào)能量誤差最小，則應(yīng)該將門限一直降低。 第 2 章 UWB 信道的基本理論 12 圖 24 模板信號(hào) 在得到接收信號(hào)及模板脈沖后，單模 Clean 算法迭代步驟如下： （ 1）計(jì)算模板信號(hào) )(ts 的自相關(guān)函數(shù) )(tRss ????? ?? ??? dtsstR ss )()()( （ 23） （ 2）計(jì)算接收信號(hào)和模板脈沖的自相關(guān)函數(shù) )(tRsr ????? ?? ??? dtrstR sr )()()( （ 24） （ 3） 尋找互相關(guān)函數(shù) )(tRsr 中的幅度極大 值，取其時(shí)延 Msr_? ，用此極大值除 )(tRss 的最大值，得到幅度值 Msra_ 保存數(shù)據(jù) Msra_ 和 Msr_? 。直接用 Clean 算法處理得到的信道沖激響應(yīng)中的多徑分量的時(shí)間間隔遠(yuǎn)小于系統(tǒng)的實(shí)際時(shí)間分辨率，需要按照系統(tǒng)的時(shí)間分辨率分成相等的時(shí)間片 （ Bin） ；將每個(gè)時(shí)間片內(nèi)的所有多徑幅度相加作為此時(shí)間片多徑分量增益。 Clean 算法是一個(gè)迭代過程，按照多徑幅度從高到低的次序，每次只找到一條多徑，當(dāng)多徑幅度低于某個(gè)門限值時(shí)迭代過程截止，得到多徑分布結(jié)果就是信道沖激響應(yīng)。 第 2 章 UWB 信道的基本理論 9 ③ 多徑傳播特性的測量。 （ 2） 信道時(shí)域測量過程 發(fā)射端由脈沖發(fā)生器發(fā)射窄脈沖（納秒或亞納秒級(jí)），脈沖信號(hào)經(jīng)功率發(fā)大器、發(fā)射 第 2 章 UWB 信道的基本理論 8 天線后進(jìn)入信道，接收信號(hào)經(jīng)接收天線、低噪放后直接送數(shù)字抽樣示波器，并轉(zhuǎn)存到計(jì)算機(jī)中。 當(dāng)前主要的信道測量方法共有三種： （ 1） 時(shí)域法。 在基于脈沖的超寬帶系統(tǒng)中，由于信號(hào)帶寬通常大于 500MHz，時(shí)域脈沖信號(hào)寬度在納秒級(jí)，所以通?；诿}沖的超寬帶系統(tǒng)的接受多徑信號(hào)是在時(shí)間軸上的分離排列的，即呈現(xiàn)所謂的色散現(xiàn)象。 本章小結(jié) 本章主要對(duì)超寬帶技術(shù)的基本概念 進(jìn)行了介紹，并對(duì)超寬帶技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用做了闡述，比較了超寬帶技術(shù)和藍(lán)牙技術(shù)以及 IEEE 系列在傳輸速率等方面的性能，更體現(xiàn)出了超寬帶技術(shù)的顯著優(yōu)點(diǎn)和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。根據(jù)測試結(jié)果，先后提出了頻域自回歸 (AR)模型、 模型和修正的 SalehValenzuela （ SV） 模型等一系列反映 UWB 特征的多徑信道模型。在 UWB 系統(tǒng)中， UWB 信號(hào)的傳播具有獨(dú)特的特征：傳輸?shù)男盘?hào)的帶寬至少要大于 500MHz，系統(tǒng)具有很高的多徑分辨率，多徑的數(shù)目則相對(duì)減少。如下圖 11 所示的無線連接的桌面設(shè)備。 第 1 章 緒論 2 這些特性讓 UWB系統(tǒng)明顯不同于傳統(tǒng)的窄帶和寬帶無線電系統(tǒng)以往的無線電系統(tǒng)的相對(duì)帶寬不會(huì)超過 1%或帶寬小于 20MHz，例如 的 IEEE 無線局域網(wǎng)絡(luò)等?，F(xiàn)代意義上的超寬帶無線電，又稱為沖激無線電 （ Impulse Radio， IR） 技術(shù)，出現(xiàn)于 20 世紀(jì) 60 年代。針對(duì) UWB 室內(nèi)信道的特點(diǎn)，分析了現(xiàn)有的各種 UWB 室內(nèi)信道模型，并且對(duì) IEEE 標(biāo)準(zhǔn)模型進(jìn)行了 MATLAB 仿真分析，并且與南加州大學(xué) UWB 實(shí)驗(yàn)室實(shí)際信道測量得出的信道指標(biāo)進(jìn)行了比較，仿真結(jié)果表明 SV 模型和 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)模型能夠較好的擬合室內(nèi) NLOS 信道環(huán)境，但對(duì)室內(nèi) LOS 信道環(huán)境的性能尚顯不足。學(xué)?？梢怨颊撐模ㄔO(shè)計(jì)）的全部或部分內(nèi)容。對(duì)本論文（設(shè)計(jì)）的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中作了明確說明并表示謝意。 本主要對(duì) UWB 室內(nèi)信道模型進(jìn)行了探討和仿真研究。在這樣的背景下，超寬帶 （ UWB， Ultra Wideband） 技術(shù)引起了人們的重視，已逐漸成為無線通信領(lǐng)域研究、開發(fā)的一個(gè)熱點(diǎn)，并被視為下一代無線通信的關(guān)鍵技術(shù)之一。這是超寬帶技術(shù)真正走向商業(yè)化的一個(gè)里程碑，也極大地激發(fā)了相關(guān)學(xué)術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。 UWB 過去的應(yīng) 用主要是在軍事領(lǐng)域，近些年來，隨著技術(shù)的開放， UWB 應(yīng)用遍及個(gè)人電腦，消費(fèi)電子產(chǎn)品以及移動(dòng)通信領(lǐng)域，可以將家庭，辦公室，或者汽車中的電子設(shè)備連接起來，使得設(shè)備之間的互通更便捷。 （ 4）傳感器網(wǎng)絡(luò)和智能環(huán)境。 第 1 章 緒論 4 表 12 典型 UWB 信道與傳統(tǒng)窄帶信道參數(shù)比較 信道參數(shù) 傳播環(huán)境 UWB 信道 窄帶信道 均方根時(shí)延擴(kuò)展（ ns） LOS 412 10100 均方根時(shí)延擴(kuò)展（ ns） NLOS 819 200 衰落分布 LOS Nakagami、對(duì)數(shù)正態(tài)等分布 Rice 衰落分布 NLOS Nakagami、對(duì)數(shù)正態(tài)等分布 Rayleigh 路徑損耗指數(shù)（ dB） LOS 13 路徑損耗指數(shù)（ dB） NLOS 陰影衰落標(biāo)準(zhǔn)差（ dB） LOS 612 陰影衰落標(biāo)準(zhǔn)差（ dB） NLOS 612 衰落范圍（ dB） 5 25 UWB 信道模型的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 從 20 世紀(jì) 90 年代中期開始，美國南加州大學(xué)的 、 等人率先開始研究 UWB 脈沖在典型室內(nèi)環(huán)境中的傳播特征。 我國 UWB 無線技術(shù)的研發(fā)尚處在起步階段，在信道測量及模型建立方面更是空白。 第二 ，超寬帶無線通信系統(tǒng)在時(shí)域極為的短暫的時(shí)間（通常是納秒級(jí)）內(nèi)將信號(hào)能量輻射出去，這使得超寬帶信號(hào)表現(xiàn)為具有較強(qiáng)的穿透障礙物傳播能力。 由于超寬帶信號(hào)所具有的較強(qiáng)的穿透障礙物傳播能力，使得其成為更加適合作為室內(nèi) 第 2 章 UWB 信道的基本理論 7 環(huán)境下，穿透多墻壁和多障礙物，在封閉多隔斷的有限空 間下實(shí)現(xiàn)高速無線通信的信號(hào)形式。測量系統(tǒng)利用 PN 序列調(diào)制發(fā)射載波，接手機(jī)采用一個(gè)寬帶混頻器和一個(gè)窄帶接收機(jī)通過對(duì) PN 序列的滑動(dòng)相關(guān)檢測信號(hào)。把接收天線固定在環(huán)境中預(yù)制的待測量位置，把接收天線放置在一個(gè)可以自由移動(dòng)的支架上，這樣可以方便地改變接收天線的位置。 圖 22 收發(fā)天線的位置配置圖 后期數(shù)據(jù)處理方法 —— Clean 算法 概述 在時(shí)域測量的后期處理數(shù)據(jù)中，普遍應(yīng)用 Clean 算法。 （ 2） 設(shè)置時(shí)間零點(diǎn)。 第 2 章 UWB 信道的基本理論 11 1 m發(fā) 射 天 線 接 收 天 線脈 沖發(fā) 生 器抽 樣示 波 器發(fā) 射 天 線 接 收 天 線脈 沖發(fā) 生 器抽 樣示 波 器實(shí) 測 信 道（ a ） 模 板 信 號(hào) 的 測 量理 想 信 道()pt ()rt? ?x tT ? ?x tR()pt ()rt()ht? ?x tR? ?x tT（ b ） 實(shí) 測 接 收 信 號(hào) 測 量 圖 23 模板信號(hào)的截獲與實(shí)際測量的關(guān)系 南加州時(shí)域?qū)崪y數(shù)據(jù)中專門給出一組收發(fā)天線相距 1m、最大輻射方向夾角為 0176。相對(duì)門限 由信道沖激響應(yīng)中最大多徑增益確定，定義為相對(duì)于最大增益衰減的某個(gè)確定值。首先，簡單介紹了超寬帶信號(hào)的傳播特性，即超寬帶信號(hào)的傳播的弱衰落性和強(qiáng)透射性；其次，重點(diǎn)介紹了超寬帶信道的測量技術(shù)，并以時(shí)域測量技術(shù)為重點(diǎn)，介紹了時(shí)域測量的測量過程；最后系統(tǒng)的講述了時(shí)域測量案例中的后期數(shù)據(jù)處理方法 Clean 算法，對(duì) Clean 算法的原理及門限選擇都做了詳細(xì)的講述。 修正的泊松模型 相對(duì)單一的泊松模型而言，修正的泊松模型能更好的表達(dá)出早期到達(dá)的多徑成分居顯著地位的 UWB 室內(nèi) LOS 信道環(huán)境。它們的多徑幅度仍然服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布，標(biāo)準(zhǔn)方差為 2? 。當(dāng)1?K 時(shí)， K?? 模型成為泊松模型；當(dāng) 1?K 時(shí)，信道出現(xiàn)分簇的現(xiàn)象；當(dāng) 1?K 時(shí)，多徑的出現(xiàn)比較均勻。 在修正 K? 模型中，將時(shí)間軸