【正文】 為了與在 UWB 測(cè)量實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)更吻合， IEEE 工作組對(duì) SV 模型進(jìn)行了一些修改。 由于超寬帶信號(hào)帶寬通常大于 500MHz，其對(duì)應(yīng)的時(shí)域脈沖波形的持續(xù)時(shí)間在納秒級(jí)，因此超寬帶信道的多徑分辨率通常在納秒級(jí)。這里 K 表示的是路徑到達(dá)的成批性。 因此，這個(gè)模型涉及三個(gè)參數(shù)為： 1． ? 平均路徑到達(dá)率 2． ? 衰減指數(shù) 3． ? 路徑幅度的標(biāo)準(zhǔn)方差 單一的泊松模型并沒(méi)有反應(yīng)出路徑成簇到達(dá)以及早期到達(dá)的路徑的能量居顯著地位的特征，但卻表達(dá)出了多徑到達(dá)的次數(shù)服從泊松分布和多徑增益服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布的特點(diǎn)。 門限通常分為 絕對(duì)門限和相對(duì)門限兩類， 絕對(duì)門限 由測(cè)量系統(tǒng)噪聲決定，定義為測(cè)量系統(tǒng)噪聲以上的某個(gè)確定值 。利用模板信號(hào)與接收信號(hào)間的相關(guān)特性，提取時(shí)域?qū)崪y(cè)接收信號(hào)中的多徑分量，獲得信道沖激響應(yīng)。 計(jì) 算 機(jī)（ 用 于 保 存 數(shù) 據(jù) ）數(shù) 字 抽 樣示 波 器低 噪 放接 收 天 線發(fā) 射 天 線功 放脈 沖 發(fā) 生 器利 用 C l e a n 算 法去 卷 積設(shè) 置 時(shí) 間 零 點(diǎn)根 據(jù) 系 統(tǒng) 時(shí) 間 分辨 率 設(shè) 置 時(shí) 間 片寬 度 計(jì) 算 每 個(gè) 時(shí)間 片 對(duì) 應(yīng) 的 幅 度值實(shí) 測(cè) 信 道 沖 激 響 應(yīng) h ( t )觸發(fā)信號(hào)發(fā)生器測(cè) 量 系 統(tǒng)后 期 數(shù) 據(jù) 處 理（ 使 用 M a t l a b ）傳 輸 信 道 圖 21 時(shí)域測(cè)量系統(tǒng)及后期數(shù)據(jù)處理過(guò)程 （ 3）測(cè)量過(guò)程 室內(nèi)超寬帶信道測(cè)量宜采用入下的測(cè)量過(guò)程： ① 固定發(fā)射天線，移動(dòng)接收天線。然而，超寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)在時(shí)域極為短暫的時(shí)間（通常是納秒量級(jí)）內(nèi)將信號(hào)輻射出去，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。為改進(jìn)現(xiàn)有超寬帶信道模型中存在的上述問(wèn)題，在美國(guó)南加州大學(xué)室內(nèi)時(shí)域?qū)崪y(cè)信道 數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)理論統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)現(xiàn)有的 SV/IEEE 模型進(jìn)行了修正，提出了相應(yīng)的 LOS 和 NLOS 環(huán)境多徑傳播模型。用做安全通信、救援應(yīng)急通信、精確測(cè)距和定位、透地探測(cè)雷達(dá)、穿墻成像、和入侵檢測(cè)、醫(yī)用成像、貯藏罐內(nèi)容探測(cè)等。 20xx 年，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì) （ FCC） 發(fā)布了超寬帶無(wú)線通信的初步規(guī)范，正式解除了超寬帶技術(shù)在民用領(lǐng)域的限制。為保證 UWB 信號(hào)在室內(nèi)復(fù)雜環(huán)境傳輸?shù)挠行院涂煽啃?，必須要求我們?zhǔn)確掌握其信道特性，本文正是在此認(rèn)識(shí)上完成 UWB 室內(nèi)信道模型的研究和 MATLAB 仿真分析。保密的論文（設(shè)計(jì)）在解密后適用本規(guī)定。超寬帶技術(shù)出現(xiàn)之后的應(yīng)用長(zhǎng)期僅限于軍事、災(zāi)害救援搜索、雷達(dá)定位及測(cè)距等領(lǐng)域。 第 1 章 緒論 3 圖 11 無(wú)線連接的桌面設(shè)備 （ 2）智能交通系統(tǒng)。 Intel 公司的 Jeff Foerster 等人根據(jù)2~8GHz 頻段測(cè)試數(shù)據(jù)提出的修正 SV 模型是最具代表性的 UWB 信道模型，其時(shí)間分辨率為 ，多徑衰落分布服從對(duì)數(shù)正態(tài)（ LogNormal） 分布。在室外傳輸環(huán)境中，多徑信號(hào)基本不會(huì)疊加；在室內(nèi)傳輸環(huán)境中，會(huì)有少量多徑信號(hào)疊加或完全不疊加。脈沖發(fā)生器和數(shù)字抽樣示波器均由觸發(fā)信號(hào)發(fā)生器發(fā)出的信號(hào)觸發(fā)。 后期數(shù)據(jù)處理過(guò)程 設(shè)脈沖發(fā)生器發(fā)出的脈沖信號(hào)波形為 )(tp ，抽樣示波器得到的接收信號(hào)波形 為 )()()()()()( tntRthtTtptr xx ????? （ ） 其中， ? 代表卷積運(yùn)算， )(tTx 和 )(tRx 分別是發(fā)射和接收天線的時(shí)域沖激響應(yīng)， )(th 是信道沖激響應(yīng)， )(tn 是 加性高斯白噪聲。 （ 4） 在 Msr_? 位置做如下運(yùn)算 )()()( _ tRatRtR ssMsrsrsr ??? （ 25） 并更新 )(tRsr ；尋找 )(tRsr 極大值，如此值大于門限則轉(zhuǎn)至步驟 （ 3） ，如小于門限則轉(zhuǎn)至步驟 （ 5） 。經(jīng)過(guò)大量的測(cè)量，已經(jīng)建立了許多 UWB 信道模型，為進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了重要依據(jù)。 在泊松模型的基礎(chǔ)上， Suzuki 提出了 K?? 模型，可以更好的描述多徑成簇分布的現(xiàn)象。之后又提出了修正的 K? 模型。相對(duì)于傳統(tǒng)的無(wú)線信道模型， UWB 比較寬的帶寬能夠產(chǎn)生新的特征。 lk,? 為第 l 個(gè)簇中第 k 個(gè)到達(dá)射線 的多徑增益，其相位為 ,kl? 。 信道的沖激響應(yīng) 這種多徑傳輸可以方便的在數(shù)學(xué)上表示為信道的離散沖激響應(yīng)，如下式 ??? ??10 )()(Ll ml lTtth ?? （ ） 其中 ， l? 是路徑 l 的幅度衰減因子，它是以傳輸延時(shí)和發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間距離為變量的函數(shù) ； mT 是最小的可分辨時(shí)間 。 第 3 章 超寬帶室內(nèi)信道模型 17 修正的 K?? 模型 修正的 K?? 模型是在 K?? 模型的基礎(chǔ)上，將兩態(tài)馬爾可夫模型和修正的泊松模型相結(jié)合。3。 在使用相對(duì)門限對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)處理中，當(dāng)逐漸降低門限值時(shí)，恢復(fù)接收信號(hào)的能量誤差逐漸變少，其他各項(xiàng)信道指標(biāo)統(tǒng)計(jì)量逐漸變大。 （ 3） 確定系統(tǒng)分辨率，并重新計(jì)算多徑增益。應(yīng)以發(fā)射天線為圓心，以距離間隔為 1m作同心圓，將接收天線放置在同心圓周的不同位置，如圖 12 所示，通過(guò)對(duì)不同同心圓上實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的分析可以給出室內(nèi)信道 路徑損耗特性，測(cè)量距離一般選擇在 1～ 15m的范圍內(nèi)。獲得信道沖激響應(yīng)最直接和準(zhǔn)確的途徑就是對(duì)實(shí)際信道進(jìn)行測(cè)量，因此可以說(shuō)信道測(cè)量是研究信道傳輸特性的基礎(chǔ)和著眼點(diǎn)。我國(guó)應(yīng)該提出有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的 UWB 技術(shù)的理論和技術(shù)成果，以此為支撐制定自主 第 1 章 緒論 5 的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，推動(dòng)我國(guó) UWB 產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，以便在激烈的國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取得應(yīng)有的地位。 UWB 信道與傳統(tǒng)信道的比較 傳統(tǒng)的窄帶和寬帶帶寬小于 20MHz，它的小尺度衰落分布服從 Rayleigh 分布或 Rician分布。這里中心頻率和相對(duì)帶寬表達(dá)式如下： 2/)( LH ff ??中心頻率 （ ） 2/)( LH LH ff ff ??相對(duì)帶寬 （ ） 式中， Hf 為能量功率譜密度的上限頻率， GHz； Lf 為能量功率譜密度的下限頻率， GHz。在信道基本理論的介紹中重點(diǎn)介紹了時(shí)域測(cè)量 技術(shù)及建模過(guò)程中的后期數(shù)據(jù)處理方法 —CLEAN 算法，以便于信道建模的仿真分析。 作者簽名： 日期： 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）授權(quán)使用說(shuō)明 本論文（設(shè)計(jì)）作者完全了解紅河學(xué)院有關(guān)保留、使用畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的規(guī)定，學(xué)校有權(quán)保留論文（設(shè)計(jì)）并向相關(guān)部 門送交論文（設(shè)計(jì)）的電子版和紙質(zhì)版。由于 UWB 技術(shù)的種種優(yōu)點(diǎn)， UWB 技術(shù)通信系統(tǒng)獲 得了業(yè)界、媒體與學(xué)術(shù)界的極大重視，使其成為無(wú)線個(gè)人局域網(wǎng)絡(luò) WPAN（ Wireless Personal Area Network） 的主要技術(shù)之一。在家辦公室中，各種計(jì)算機(jī)、外設(shè)和數(shù)字多媒體設(shè)備根據(jù)需要，利用UWB 技術(shù)，在小范圍內(nèi)動(dòng)態(tài)地組成分布式自組織（ Ad Hoc）網(wǎng)絡(luò)，協(xié)同工作，連接，傳送高速多媒體數(shù)據(jù)，并可通過(guò)寬帶網(wǎng)關(guān)，接入高速互聯(lián)網(wǎng)或其帶網(wǎng)絡(luò)。 20xx 年， 、 等人首先提出了一種基于時(shí)域窄脈沖測(cè)量方法得到的統(tǒng)計(jì)抽頭延時(shí)線模型（ STDL） ，其時(shí)間分辨率為2ns，反映典型室內(nèi)環(huán)境 1GHz 頻段的信道傳播特征，多徑衰落服從納卡伽米 （ Nakagami）分布。 由于超寬帶信號(hào)傳播所具有的上述兩個(gè)特殊性質(zhì)，使得對(duì)超寬帶信道的測(cè)量、數(shù)據(jù)處理分析以及信道建模均與傳統(tǒng)方法有所不同。室內(nèi)傳輸環(huán)境（如辦公室、住宅），多徑信號(hào)的時(shí)延通常小于幾十納秒，擴(kuò)頻法限制了測(cè)量系統(tǒng)的帶寬，在室內(nèi)環(huán)境下很難分辨具有較小時(shí)延的多徑信號(hào)，所以當(dāng)前對(duì)室內(nèi)超寬帶信道基本都采用時(shí)域法或頻域法。 Clean 算法是一種時(shí)域去卷積方法。（即收發(fā)天線正對(duì)）的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，如圖 24 所示，用做提取模板信號(hào)使用。為以后建立 UWB 信道模型及仿真做了充足的準(zhǔn)備。 MkW Mkk ?????? ,20 10ln10ln /)(1022????? （ ） MkNX k ?? ),0( 22, ?? （ ） K? 模型 多徑到達(dá)的一個(gè)簡(jiǎn)單、常用模型是泊松過(guò)程模型。這里時(shí)間間隔 ? 與采樣頻率有關(guān)。先后到達(dá)的多徑信號(hào)增益統(tǒng)計(jì)獨(dú)立，多徑信號(hào)的平 均功率（幅度的均方值）隨簇和簇內(nèi)射線成雙指數(shù)衰減，其幅 第 4 章 超寬帶室內(nèi)多徑傳播模型 20 度呈瑞利分布。通常每一簇中包含大量射線，即 ???? 。 室內(nèi)多徑信道的主要參數(shù) 根據(jù) Foerster 和 Hashemi 的研究結(jié)果，用來(lái)表征室內(nèi)多徑信 道的主要參數(shù)為： （ 1） 可分辨多徑分量的數(shù)目； （ 2） 多徑時(shí)延； （ 3） 多徑強(qiáng)度分布； （ 4） 多徑幅度衰落分布； （ 5）多徑到達(dá)時(shí)間。 K 的值由測(cè)試決定，但迄今還沒(méi)有試驗(yàn)測(cè)試在特定的 UWB 系統(tǒng)中 K 的取值，一般情況下， K 取典型值 2 或 ，1?K 時(shí)，信道出現(xiàn)成簇的現(xiàn)象。 在此模型中，居顯著地位的多徑成分到達(dá)的時(shí)間服從指數(shù)分布： ? ? Mkp kkkk ???? ?? 0,)/(e x p)/( 1111 ?????? （ ） 式中： 1? 是居顯著地位路徑的平均到 達(dá)率， k? 是第 K 個(gè)多徑到達(dá)時(shí)間 第 3 章 超寬帶室內(nèi)信道模型 15 每個(gè)居于顯著地位的多徑幅度服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布，多徑的幅度為： 20/)( ,10 kk Xkk P ??? ?? （ ） 式中： kP 信號(hào)隨機(jī)翻轉(zhuǎn) Mkk ??? 0,20 )10ln (21?? （ ） MkNX k ??? 0),0( 21, ?? （ ） 設(shè)最先到達(dá)的多徑延遲 00?? ，它由反射引起的信號(hào)符號(hào)翻轉(zhuǎn)為正極性，即 10 ??p ，因?yàn)樵?LOS 條件下直射的路徑可以假設(shè) 為符號(hào)沒(méi)有經(jīng)過(guò)翻轉(zhuǎn)。因此，應(yīng)用相對(duì)門限時(shí)，門限值選取 除保證恢復(fù)接收信號(hào)的能量誤