【正文】 SV 模型的主要參數 1．多徑到達時間分布 SV 模型中簇到達時間，也就是每一簇中的第一條射線到達的時間服泊松過程，其具有固定的到達率 ? （常數）。 SalenValenzula 模型（簡稱 SV 模型）是室內離散信道脈沖響應最普遍的統計模型，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象的模型，在多數情況下，可以較好的擬合 UWB 信道中的實測數據。L 是可以分辨的多徑分量的數目。而在泊松模型的基礎上，又提 出了 K? 模型，可以更好的描述多徑成簇分布的現象。這個模型有兩個狀態(tài)，狀態(tài) 1 的平均的到達率為 ? ，狀態(tài) 2 的平均路徑到達率為?K 。則在時間片 ? 中，有 k 個徑的概率為： , . . . )1,0(,!)()( ???? ?? kekkvP k ?? （ ） 多徑成份成簇到達的現象是實際物理環(huán)境中散射體群集的直接結果，也是在 UWB 信道中觀察到的特性，而且，在信道的測試中發(fā)現若在某一時間間隔內有沒有路徑到達，則 第 3 章 超寬帶室內信道模型 16 下一時間間隔內路徑到達的概率表現出增加或減少，因此可分辨路徑的到達時間呈非均勻分布。2?M 是等概率出現的。大量的實驗數據表明在 UWB 中多徑的到達呈現出成簇到達的特性， UWB 信道多徑模型應該體現出這些新的特性，因此 UWB 信道的建模成為一個難點。如果只保證恢復接收信號能量誤差最小，則應該將門限一直降低。 第 2 章 UWB 信道的基本理論 12 圖 24 模板信號 在得到接收信號及模板脈沖后，單模 Clean 算法迭代步驟如下： （ 1）計算模板信號 )(ts 的自相關函數 )(tRss ????? ?? ??? dtsstR ss )()()( （ 23） （ 2）計算接收信號和模板脈沖的自相關函數 )(tRsr ????? ?? ??? dtrstR sr )()()( （ 24） （ 3） 尋找互相關函數 )(tRsr 中的幅度極大 值，取其時延 Msr_? ，用此極大值除 )(tRss 的最大值，得到幅度值 Msra_ 保存數據 Msra_ 和 Msr_? 。直接用 Clean 算法處理得到的信道沖激響應中的多徑分量的時間間隔遠小于系統的實際時間分辨率，需要按照系統的時間分辨率分成相等的時間片 （ Bin） ；將每個時間片內的所有多徑幅度相加作為此時間片多徑分量增益。 Clean 算法是一個迭代過程，按照多徑幅度從高到低的次序，每次只找到一條多徑，當多徑幅度低于某個門限值時迭代過程截止，得到多徑分布結果就是信道沖激響應。 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），脈沖信號經功率發(fā)大器、發(fā)射 第 2 章 UWB 信道的基本理論 8 天線后進入信道，接收信號經接收天線、低噪放后直接送數字抽樣示波器，并轉存到計算機中。 當前主要的信道測量方法共有三種： （ 1） 時域法。 在基于脈沖的超寬帶系統中，由于信號帶寬通常大于 500MHz，時域脈沖信號寬度在納秒級，所以通常基于脈沖的超寬帶系統的接受多徑信號是在時間軸上的分離排列的，即呈現所謂的色散現象。 本章小結 本章主要對超寬帶技術的基本概念 進行了介紹，并對超寬帶技術的優(yōu)點和應用做了闡述，比較了超寬帶技術和藍牙技術以及 IEEE 系列在傳輸速率等方面的性能，更體現出了超寬帶技術的顯著優(yōu)點和廣泛的應用領域。根據測試結果，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 系統中， UWB 信號的傳播具有獨特的特征：傳輸的信號的帶寬至少要大于 500MHz，系統具有很高的多徑分辨率，多徑的數目則相對減少。如下圖 11 所示的無線連接的桌面設備。 第 1 章 緒論 2 這些特性讓 UWB系統明顯不同于傳統的窄帶和寬帶無線電系統以往的無線電系統的相對帶寬不會超過 1%或帶寬小于 20MHz，例如 的 IEEE 無線局域網絡等。現代意義上的超寬帶無線電，又稱為沖激無線電 （ Impulse Radio， IR） 技術，出現于 20 世紀 60 年代。針對 UWB 室內信道的特點，分析了現有的各種 UWB 室內信道模型，并且對 IEEE 標準模型進行了 MATLAB 仿真分析，并且與南加州大學 UWB 實驗室實際信道測量得出的信道指標進行了比較，仿真結果表明 SV 模型和 IEEE 標準模型能夠較好的擬合室內 NLOS 信道環(huán)境，但對室內 LOS 信道環(huán)境的性能尚顯不足。學?？梢怨颊撐模ㄔO計）的全部或部分內容。對本論文（設計）的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中作了明確說明并表示謝意。 本主要對 UWB 室內信道模型進行了探討和仿真研究。在這樣的背景下，超寬帶 （ UWB， Ultra Wideband） 技術引起了人們的重視，已逐漸成為無線通信領域研究、開發(fā)的一個熱點，并被視為下一代無線通信的關鍵技術之一。這是超寬帶技術真正走向商業(yè)化的一個里程碑，也極大地激發(fā)了相關學術研究和產業(yè)化進程。 UWB 過去的應 用主要是在軍事領域，近些年來，隨著技術的開放， UWB 應用遍及個人電腦，消費電子產品以及移動通信領域，可以將家庭，辦公室，或者汽車中的電子設備連接起來，使得設備之間的互通更便捷。 （ 4）傳感器網絡和智能環(huán)境。 第 1 章 緒論 4 表 12 典型 UWB 信道與傳統窄帶信道參數比較 信道參數 傳播環(huán)境 UWB 信道 窄帶信道 均方根時延擴展（ ns） LOS 412 10100 均方根時延擴展（ ns） NLOS 819 200 衰落分布 LOS Nakagami、對數正態(tài)等分布 Rice 衰落分布 NLOS Nakagami、對數正態(tài)等分布 Rayleigh 路徑損耗指數（ dB） LOS 13 路徑損耗指數（ dB） NLOS 陰影衰落標準差（ dB） LOS 612 陰影衰落標準差（ dB） NLOS 612 衰落范圍（ dB） 5 25 UWB 信道模型的國內外研究現狀 從 20 世紀 90 年代中期開始，美國南加州大學的 、 等人率先開始研究 UWB 脈沖在典型室內環(huán)境中的傳播特征。 我國 UWB 無線技術的研發(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在時域極為的短暫的時間（通常是納秒級）內將信號能量輻射出去，這使得超寬帶信號表現為具有較強的穿透障礙物傳播能力。 由于超寬帶信號所具有的較強的穿透障礙物傳播能力，使得其成為更加適合作為室內 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 間下實現高速無線通信的信號形式。測量系統利用 PN 序列調制發(fā)射載波，接手機采用一個寬帶混頻器和一個窄帶接收機通過對 PN 序列的滑動相關檢測信號。把接收天線固定在環(huán)境中預制的待測量位置，把接收天線放置在一個可以自由移動的支架上，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 后期數據處理方法 —— Clean 算法 概述 在時域測量的后期處理數據中，普遍應用 Clean 算法。 （ 2） 設置時間零點。 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 測 信 道（ a ） 模 板 信 號 的 測 量理 想 信 道()pt ()rt? ?x tT ? ?x tR()pt ()rt()ht? ?x tR? ?x tT（ b ） 實 測 接 收 信 號 測 量 圖 23 模板信號的截獲與實際測量的關系 南加州時域實測數據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。相對門限 由信道沖激響應中最大多徑增益確定，定義為相對于最大增益衰減的某個確定值。首先，簡單介紹了超寬帶信號的傳播特性，即超寬帶信號的傳播的弱衰落性和強透射性；其次，重點介紹了超寬帶信道的測量技術，并以時域測量技術為重點，介紹了時域測量的測量過程；最后系統的講述了時域測量案例中的后期數據處理方法 Clean 算法，對 Clean 算法的原理及門限選擇都做了詳細的講述。 修正的泊松模型 相對單一的泊松模型而言，修正的泊松模型能更好的表達出早期到達的多徑成分居顯著地位的 UWB 室內 LOS 信道環(huán)境。它們的多徑幅度仍然服從對數正態(tài)分布，標準方差為 2? 。當1?K 時， K?? 模型成為泊松模型；當 1?K 時，信道出現分簇的現象；當 1?K 時，多徑的出現比較均勻。 在修正 K? 模型中，將時間軸