【正文】 理論仿真平均附加時延—RMS時延擴(kuò)展14252510dB多徑數(shù)35—總能量85%多徑數(shù)— 本章小結(jié)本章詳細(xì)的介紹了超寬帶信道的標(biāo)準(zhǔn)模型—IEEE （修正的SV模型），并對該模型的信道參數(shù)進(jìn)行了仿真分析，分別在四種不同的實測信道條件下對信道參數(shù)進(jìn)行了仿真，并且與南加州大學(xué)UWB實驗室實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 ，但對室內(nèi)LOS信道環(huán)境的性能尚顯不足。通過對超寬帶信道模型的研究對UWB室內(nèi)信道模型有了更深的認(rèn)識，為以后的研究做了充足的準(zhǔn)備。 第5章 超寬帶室內(nèi)視距環(huán)境多徑傳播模型 第五章 超寬帶室內(nèi)視距環(huán)境多徑傳播模型為改進(jìn)現(xiàn)有超寬帶信道模型中存在的上述問題，在美國南加州大學(xué)室內(nèi)時域?qū)崪y信道數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過理論統(tǒng)計分析，對現(xiàn)有SV/IEEE ，提出了相應(yīng)的LOS和NLOS環(huán)境多徑傳播模型。在LOS環(huán)境模型方面，利用超寬帶室內(nèi)視距環(huán)境多徑傳播具有的確定性和規(guī)律性，提出了專用超寬帶室內(nèi)視距環(huán)境半確定多徑傳播模型，對室內(nèi)特定環(huán)境多徑傳播特性的預(yù)測準(zhǔn)確（與SV/IEEE ）、輸入?yún)?shù)獲取相對簡便、建立模型需要的計算量和數(shù)據(jù)量較低。半確定模型建立了基本的環(huán)境參數(shù)與模型及模型參數(shù)的關(guān)系，有效地擴(kuò)展了模型的適用范圍。在NLOS環(huán)境方面，提出了一種基于SV/IEEE ，通過減少模型中簇的數(shù)量簡化了模型的應(yīng)用和仿真的難度；通過對模型參數(shù)的定義，雙簇模型可以用來對兩類不同遮擋條件（一般遮擋和嚴(yán)重遮擋的非視距環(huán)境建模），從而可以更加準(zhǔn)確地獲取建模遮擋情況下所具有較大差異的非視距環(huán)境實測數(shù)據(jù)。 超寬帶室內(nèi)視距環(huán)境多徑傳播模型為了建立一個具有普遍適應(yīng)性的 UWB 信道模型，IEEE 標(biāo)準(zhǔn)工作組在研究和分析了大量前期工作的基礎(chǔ)上，提出利用基于SalehValenzuela（SV）模型的改進(jìn)模型作為UWB系統(tǒng)研究和設(shè)計的統(tǒng)一信道模型。SV/ 模型是一個適合仿真研究使用的完整的多徑模型，但存在如下問題：首先，SV/ 能夠準(zhǔn)確地反映室內(nèi)非視距（NLOS， NonLineofSight）環(huán)境的傳播規(guī)律，但室內(nèi)LOS 環(huán)境的性能尚顯不足；其次，模型無法準(zhǔn)確預(yù)測特定室內(nèi)環(huán)境的多徑傳播特性；最后，從實測數(shù)據(jù)中擬合“簇到達(dá)率”等模型輸入?yún)?shù)非常困難（通常需要人工辨別出信道沖激響應(yīng)中簇的數(shù)量）。上述最后兩個問題是統(tǒng)計模型（Statistical Model）存在的普遍問題。超寬帶室內(nèi)視距環(huán)境多徑傳播具有下述特點：多徑到達(dá)具有一定的確定性，即直線多徑信號一定最先到達(dá)接收天線；多徑到達(dá)具有一定的規(guī)律性，即較早到達(dá)接收天線的多徑信號在信道中經(jīng)歷了較少的反射、衍射和散射等作用。統(tǒng)計模型采用平均的手段，對相應(yīng)的環(huán)境和傳播特性進(jìn)行描述，這就限制了模型對特定環(huán)境預(yù)測的準(zhǔn)確性；另一方面，確定模型（Deterministic Model）能夠?qū)Νh(huán)境的多徑傳播特性進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測，但需要建立準(zhǔn)確完整的環(huán)境幾何參數(shù)拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)處理算法復(fù)雜且難收斂。因此，建立能夠滿足準(zhǔn)確性要求、無需大量準(zhǔn)確的環(huán)境拓?fù)鋽?shù)據(jù)，且實現(xiàn)簡便的多徑模型成為一種自然的要求。因此研究提出了一種基于SV/ 模型，信道沖激響應(yīng)具有兩個確定的簇，每個簇內(nèi)具有隨機(jī)到達(dá)的多徑射線的全新室內(nèi)LOS 半確定（SemiDeterministic）多徑模型。每個簇（簇的首射線）具有由環(huán)境（房間）的簡單幾何尺寸確定的多徑增益和傳播時延；室內(nèi)放置的物體用統(tǒng)計的方法建模，因此，簇內(nèi)后續(xù)的多徑射線建模為滿足泊松隨機(jī)過程隨機(jī)到達(dá)的射線。模型在預(yù)測室內(nèi)LOS環(huán)境的小尺度多徑特性（如平均附加時延、RMS時延擴(kuò)展、最強(qiáng)多徑數(shù)量）上能夠很好地擬合南加州大學(xué)Ultra 實驗室的UWB 室內(nèi)LOS 環(huán)境測量數(shù)據(jù)。該半確定模型在室內(nèi)特定環(huán)境小尺度特性預(yù)測的準(zhǔn)確性、模型使用的難易程度、建立模型的計算量和對環(huán)境幾何參數(shù)拓?fù)鋽?shù)據(jù)量的需要上較任何單一的傳統(tǒng)統(tǒng)計模型或確定模型有明顯的優(yōu)勢。 室內(nèi)LOS 半確定多徑模型基于從南加州大學(xué) Ultra 實驗室的UWB 室內(nèi)LOS 環(huán)境測量數(shù)據(jù)中觀察到的信道沖激響應(yīng)分雙簇到達(dá)的現(xiàn)象，我們提出一種具有雙簇的室內(nèi)LOS環(huán)境UWB 多徑模型，該模型具有兩個確定的簇、每個簇內(nèi)具有隨機(jī)到達(dá)的多徑射線。每個簇首射線具有由環(huán)境（房間）的簡單幾何尺寸確定的多徑增益和傳播時延，第一個簇首射線的多徑增益和傳播時延由收發(fā)信機(jī)間的相對位置及信號在自由空間的傳播特性確定；第二個簇首射線建模為經(jīng)室內(nèi)6個主要反射面（天棚、地板、四壁）一次反射并最先到達(dá)接收機(jī)的多徑射線。每個簇內(nèi)的后續(xù)多徑射線的到達(dá)時間建模為具有固定達(dá)到率的泊松隨機(jī)過程，其多徑增益服從對數(shù)正態(tài)分布，平均功率按指數(shù)規(guī)律衰減。模型信道沖激響應(yīng)示意圖如圖1所示，其離散時間沖激響應(yīng)如下 （）其中，是多徑增益系數(shù)；是兩個簇之間的相對時延；是第一個簇中多徑射線與本簇首射線的相對時延；是第二個簇中多徑射線與本簇首射線的相對時延；是第一個簇內(nèi)的多徑數(shù)量；是第二個簇內(nèi)的多徑數(shù)量。圖51 超寬帶室內(nèi)視距環(huán)境半確定多徑傳播模型示意圖作為性能分析，將半確定模型和SV/IEEE ，結(jié)果見表16，其模型擬合輸出的信道參數(shù)與實測信道參數(shù)的誤差小于1%，僅是SV/IEEE 。表16 半確定模型、SV/IEEE 半確定模型SV/IEEE 模型測量點實測數(shù)據(jù)注：（1）半確定模型中，需要從實測數(shù)據(jù)中擬合的模型輸入?yún)?shù)為共3個。 （2）SV/IEEE 模型的全部7個模型輸入?yún)?shù)均需要從實測數(shù)據(jù)中進(jìn)行擬合。（3）：多徑到達(dá)的峰值的10dB內(nèi)多徑到達(dá)的總數(shù)。 本章小結(jié)由于半確定模型利用了室內(nèi)視距環(huán)境多徑傳播的確定性和規(guī)律性特點，得到了環(huán)境幾何尺寸等額外的環(huán)境信息，所以能夠更加準(zhǔn)確地預(yù)測特定環(huán)境的小尺度多徑傳播特性，這就是半確定模型較傳統(tǒng)的統(tǒng)計模型性能提高的原因。其次，該模型只需要最基本得環(huán)境參數(shù)，即房間的長、寬、高，各個反射面（天棚、地板、和四壁）的電參數(shù)，發(fā)射信號的極化方向和帶寬，收發(fā)信號在房間內(nèi)的相對位置和距離等，這決定了半確定模型與確定模型相比顯著降低了對環(huán)境幾何參數(shù)拓?fù)鋽?shù)據(jù)的要求，縮短了建模時間，降低了建模難度。最后，該模型需要從實測數(shù)據(jù)中擬合的模型輸入?yún)?shù)為3個，SV/IEEE （其中4個需要從實測數(shù)據(jù)中擬合，其余3個需要根據(jù)實測數(shù)據(jù)統(tǒng)計得到），半確定模型通過減少需要從實測數(shù)據(jù)中擬合的輸入?yún)?shù)的個數(shù)，部分解決了SV/IEEE 。 這種全新的專門應(yīng)用于超寬帶室內(nèi)視距環(huán)境的半確定多徑傳播模型主要包括模型的確定部分和模型的統(tǒng)計部分。前者即由特定環(huán)境參數(shù)確定信道沖激響應(yīng)的兩個簇的首射線多徑增益及相對時延，使該模型能夠更加準(zhǔn)確地預(yù)測特定環(huán)境的小尺度多徑傳播特性；后者則將環(huán)境中放置的物體對信道沖激響應(yīng)的貢獻(xiàn)建模為隨機(jī)到達(dá)的多徑射線，使該模型的建立無需大量的環(huán)境幾何參數(shù)拓?fù)鋽?shù)據(jù)，較傳統(tǒng)的確定模型（如射線跟蹤模型）的建立更省時，建模難度顯著降低。超寬帶室內(nèi)視距環(huán)境的半確定多徑傳播模型實現(xiàn)了如下三方面性能的改善和提高：（1）提出了專門應(yīng)用于超寬帶室內(nèi)視距環(huán)境的半確定多徑傳播模型，在對特定視距環(huán)境下小尺度多徑實測數(shù)據(jù)的擬合上，較SV/IEEE 。 （2）基于對實測數(shù)據(jù)的觀察和分析，將簇的個數(shù)定義為兩個，簡化了模型本身：通過減少需要從實測數(shù)據(jù)中擬合的輸入?yún)?shù)的個數(shù)，簡化了模型輸入?yún)?shù)的獲取過程。（3）利用基本的環(huán)境參數(shù)給出模型中簇的分布，通過簡便的計算可以得到模型的部分輸入?yún)?shù)，初步建立環(huán)境與模型輸入?yún)?shù)的關(guān)系，擴(kuò)展模型的應(yīng)用范圍。 第6章 總結(jié)與展望第六章 總結(jié)與展望作為一種新興的無線通信技術(shù)，UWB技術(shù)與傳統(tǒng)的通信方式相比有著很大的區(qū)別。超寬帶信道具有帶寬大，時間分辨率高，多徑分量多的特點。為了對超寬帶信道有更深刻的認(rèn)識，需要對各種不同的超寬帶信道進(jìn)行測量，并在實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對超寬帶信道進(jìn)行分析，進(jìn)而得到超寬帶的信道模型。準(zhǔn)確的信道模型不但能夠更好地了解在各種不同信道下信號的傳播特性，還可以用于優(yōu)化接收機(jī)的設(shè)計。本章匯總前面各章所做的工作和得到的結(jié)論，提出進(jìn)一步的研究方向，以作為全文的總結(jié)。 結(jié)論（1）對超寬帶的基本理論及信道測量有了進(jìn)一步的認(rèn)識。在信道建模時介紹了CLEAN算法，為后期數(shù)據(jù)處理提供了方法。（2）對目前UWB室內(nèi)信道研究領(lǐng)域常見的幾種信道模型進(jìn)行了介紹，分析了各種模型的優(yōu)缺點。并著重介紹了SV模型和IEEE ，對IEEE ，發(fā)現(xiàn)該模型能夠較好的擬合室內(nèi)NLOS信道環(huán)境，但是在室內(nèi)LOS傳播環(huán)境的性能不足。（3）針對IEEE ，對現(xiàn)有的模型進(jìn)行了修正，提出了專用超寬帶室內(nèi)視距環(huán)境的半確定多徑傳播模型，在對特定視距環(huán)境下小尺度多徑實測數(shù)據(jù)的擬合上，較IEEE 。（4）論文只對UWB小尺度信道模型進(jìn)行了仿真分析。沒有對大尺度信道模型進(jìn)行介紹和分析。所提的室內(nèi)視距環(huán)境的半確定模型沒有進(jìn)行MATLAB仿真，對模型的性能驗證不是很充分。下一步還需對模型在室內(nèi)LOS信道環(huán)境下的性能進(jìn)行驗證，使其更能充分反應(yīng)UWB信道環(huán)境。 展望UWB室內(nèi)信道研究相對來說還是一個較新的研究領(lǐng)域，當(dāng)前研究中一般存在許多簡化的假設(shè)條件，如信道時變性等在研究時一般都未加考慮，當(dāng)前也沒有文獻(xiàn)對其作出描述，是今后研究中需關(guān)注的地方。本文對UWB室內(nèi)信道模型的研究也還不盡完備，今后需繼續(xù)完善信道模型的研究內(nèi)容。 參 考 文 獻(xiàn) 參 考 文 獻(xiàn)[1] 張中兆，沙學(xué)軍，張欽宇，吳宣利著．超寬帶通信系統(tǒng)．電子工業(yè)出版社．2010年3月[2] 劉江庭．超寬帶（UWB）室內(nèi)信道建模研究：[碩士學(xué)位論文]，哈爾濱工程大學(xué)，2006 [3] 張冬梅．超寬帶室內(nèi)信道模型研究與MATLAB仿真：[碩士學(xué)位論文]，華中師范大學(xué)，2007[4] 汪洋，張乃通，唐珣，張亞楠．UWB室內(nèi)視距環(huán)境多徑傳播模型．通信學(xué)報，2005，26（10） [5] IEEE Working Group for Wireless Personal Area Networks (WPANs)，Channel Modeling Submittee Report DRAFT，IEEE ，2002[6] 彭麗，孫彥景，錢建生，胡友寶．超寬帶室內(nèi)修正SV信道模型的仿真與分析．計算機(jī)工程與設(shè)計，2009，30（3）[7] 朱曉明，竇靜，楊美琳，楊曉東．[8] 王成剛．超寬帶（UWB）室內(nèi)小尺度信道模型研究．廣東通信技術(shù)，2006．05[9] 劉江庭，趙旦峰．超寬帶（UWB）室內(nèi)信道模型．學(xué)術(shù)研究，2006（3）[10] ChiaChin Chong， Youngeil Kim and SeongSoo Lee．A Statistical Based UWB Multipath Channel Model for the Indoor Environments WPAN Applications．Communication amp。 Nctworking Lab．，Sarnsung Advanced Institute of Technology (SAIT)，2005 致 謝