【正文】 理論仿真平均附加時延—RMS時延擴展14252510dB多徑數(shù)35—總能量85%多徑數(shù)— 本章小結本章詳細的介紹了超寬帶信道的標準模型—IEEE （修正的SV模型），并對該模型的信道參數(shù)進行了仿真分析，分別在四種不同的實測信道條件下對信道參數(shù)進行了仿真，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 ，但對室內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室內信道模型有了更深的認識，為以后的研究做了充足的準備。 第5章 超寬帶室內視距環(huán)境多徑傳播模型 第五章 超寬帶室內視距環(huán)境多徑傳播模型為改進現(xiàn)有超寬帶信道模型中存在的上述問題，在美國南加州大學室內時域實測信道數(shù)據(jù)的基礎上，通過理論統(tǒng)計分析，對現(xiàn)有SV/IEEE ，提出了相應的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視距環(huán)境半確定多徑傳播模型，對室內特定環(huán)境多徑傳播特性的預測準確（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)的關系，有效地擴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（一般遮擋和嚴重遮擋的非視距環(huán)境建模），從而可以更加準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)。 超寬帶室內視距環(huán)境多徑傳播模型為了建立一個具有普遍適應性的 UWB 信道模型，IEEE 標準工作組在研究和分析了大量前期工作的基礎上，提出利用基于SalehValenzuela（SV）模型的改進模型作為UWB系統(tǒng)研究和設計的統(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/ 能夠準確地反映室內非視距（NLOS， NonLineofSight）環(huán)境的傳播規(guī)律，但室內LOS 環(huán)境的性能尚顯不足；其次，模型無法準確預測特定室內環(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。超寬帶室內視距環(huán)境多徑傳播具有下述特點：多徑到達具有一定的確定性，即直線多徑信號一定最先到達接收天線；多徑到達具有一定的規(guī)律性，即較早到達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，對相應的環(huán)境和傳播特性進行描述，這就限制了模型對特定環(huán)境預測的準確性；另一方面，確定模型（Deterministic Model）能夠對環(huán)境的多徑傳播特性進行準確的預測，但需要建立準確完整的環(huán)境幾何參數(shù)拓撲數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)處理算法復雜且難收斂。因此，建立能夠滿足準確性要求、無需大量準確的環(huán)境拓撲數(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，信道沖激響應具有兩個確定的簇，每個簇內具有隨機到達的多徑射線的全新室內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；室內放置的物體用統(tǒng)計的方法建模，因此，簇內后續(xù)的多徑射線建模為滿足泊松隨機過程隨機到達的射線。模型在預測室內LOS環(huán)境的小尺度多徑特性（如平均附加時延、RMS時延擴展、最強多徑數(shù)量）上能夠很好地擬合南加州大學Ultra 實驗室的UWB 室內LOS 環(huán)境測量數(shù)據(jù)。該半確定模型在室內特定環(huán)境小尺度特性預測的準確性、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)拓撲數(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LOS 半確定多徑模型基于從南加州大學 Ultra 實驗室的UWB 室內LOS 環(huán)境測量數(shù)據(jù)中觀察到的信道沖激響應分雙簇到達的現(xiàn)象，我們提出一種具有雙簇的室內LOS環(huán)境UWB 多徑模型，該模型具有兩個確定的簇、每個簇內具有隨機到達的多徑射線。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6個主要反射面（天棚、地板、四壁）一次反射并最先到達接收機的多徑射線。每個簇內的后續(xù)多徑射線的到達時間建模為具有固定達到率的泊松隨機過程，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。模型信道沖激響應示意圖如圖1所示，其離散時間沖激響應如下 （）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；是第一個簇內的多徑數(shù)量；是第二個簇內的多徑數(shù)量。圖51 超寬帶室內視距環(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)中進行擬合。（3）：多徑到達的峰值的10dB內多徑到達的總數(shù)。 本章小結由于半確定模型利用了室內視距環(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，所以能夠更加準確地預測特定環(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)拓撲數(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 。 這種全新的專門應用于超寬帶室內視距環(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確地預測特定環(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的貢獻建模為隨機到達的多徑射線，使該模型的建立無需大量的環(huán)境幾何參數(shù)拓撲數(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）提出了專門應用于超寬帶室內視距環(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)的關系，擴展模型的應用范圍。 第6章 總結與展望第六章 總結與展望作為一種新興的無線通信技術，UWB技術與傳統(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識，需要對各種不同的超寬帶信道進行測量，并在實驗數(shù)據(jù)的基礎上對超寬帶信道進行分析，進而得到超寬帶的信道模型。準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)化接收機的設計。本章匯總前面各章所做的工作和得到的結論，提出進一步的研究方向，以作為全文的總結。 結論（1）對超寬帶的基本理論及信道測量有了進一步的認識。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室內信道研究領域常見的幾種信道模型進行了介紹，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NLOS信道環(huán)境，但是在室內LOS傳播環(huán)境的性能不足。（3）針對IEEE ，對現(xiàn)有的模型進行了修正，提出了專用超寬帶室內視距環(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小尺度信道模型進行了仿真分析。沒有對大尺度信道模型進行介紹和分析。所提的室內視距環(huán)境的半確定模型沒有進行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LOS信道環(huán)境下的性能進行驗證，使其更能充分反應UWB信道環(huán)境。 展望UWB室內信道研究相對來說還是一個較新的研究領域，當前研究中一般存在許多簡化的假設條件，如信道時變性等在研究時一般都未加考慮，當前也沒有文獻對其作出描述，是今后研究中需關注的地方。本文對UWB室內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容。 參 考 文 獻 參 考 文 獻[1] 張中兆，沙學軍，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）室內信道建模研究：[碩士學位論文]，哈爾濱工程大學，2006 [3] 張冬梅．超寬帶室內信道模型研究與MATLAB仿真：[碩士學位論文]，華中師范大學，2007[4] 汪洋，張乃通，唐珣，張亞楠．UWB室內視距環(huán)境多徑傳播模型．通信學報，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．超寬帶室內修正SV信道模型的仿真與分析．計算機工程與設計，2009，30（3）[7] 朱曉明，竇靜，楊美琳，楊曉東．[8] 王成剛．超寬帶（UWB）室內小尺度信道模型研究．廣東通信技術，2006．05[9] 劉江庭，趙旦峰．超寬帶（UWB）室內信道模型．學術研究，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