【正文】 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(cè)數(shù)據(jù)。比如：在每個(gè)可分辨的延遲時(shí)間內(nèi)（分辨路徑為3cm），只有極少的多徑成分重疊，因此中心極限定理不再適用，幅度衰落統(tǒng)計(jì)不再表現(xiàn)為Rayleigh 衰落的特征。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。圖41 SV模型原理圖 SV模型的信道沖激響應(yīng)SV模型的信道沖激響應(yīng)可以表示為 （）其中， 為第個(gè)到達(dá)簇的到達(dá)時(shí)間， 為第個(gè)簇中第個(gè)到達(dá)射線的到達(dá)時(shí)間，為第一個(gè)到達(dá)簇的到達(dá)時(shí)間，為第個(gè)簇中第一條射線到達(dá)時(shí)間。 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)）。通常每一簇中包含大量射線，即。令，可得簇到達(dá)的時(shí)間間隔是獨(dú)立指數(shù)分布隨機(jī)變量： （）同理可得，在簇的先后到達(dá)多徑信號(hào)的時(shí)間間隔概率密度為 （）2．多徑增益分布 是統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的隨機(jī)變量，其均方值是和的單調(diào)遞減函數(shù)： （）是第一個(gè)到達(dá)簇的第一條射線的平均功率增益，是簇和射線的功率延遲（PowerDelay）時(shí)間常數(shù)，也稱衰減指數(shù)。 綜上，SV模型的參數(shù)見表13；SV模型多徑及功率分布見圖42。 修正的SV模型在2002年到2003年間，致力于WPAN的IEEE ，尤其是它的信道模型子委員會(huì)決定采用修正的SV（Saleh—Valenzuela）模型作為超寬帶信道的推薦模型。每一簇內(nèi)部各路徑之間是獨(dú)立的衰減機(jī)制。信道沖激響應(yīng)的相位是或，因此信道不存在虛部分量。表示陰影效應(yīng)對(duì)數(shù)正態(tài)分布，指第個(gè)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)定義有。第一個(gè)泊松過程描述簇的的到達(dá)，第二個(gè)泊松過程描述的是每個(gè)簇里面多徑的的到達(dá)。 （）以上等式中，反映和第簇有關(guān)的衰減，對(duì)應(yīng)于第簇中第路徑相關(guān)的衰減。另外還有簇對(duì)數(shù)正態(tài)陰影衰減項(xiàng)的標(biāo)準(zhǔn)差、徑對(duì)數(shù)正態(tài)衰減項(xiàng)的標(biāo)準(zhǔn)差、總的多徑實(shí)現(xiàn)的對(duì)數(shù)正態(tài)陰影衰減項(xiàng)的標(biāo)準(zhǔn)差分別作為輸入。功率延遲分布函數(shù)可以通過對(duì)測(cè)量點(diǎn)周圍一個(gè)小區(qū)域?qū)ψ隹沼蚱骄玫?，如下式? （）其中，是信道沖激響應(yīng) 2．RMS時(shí)延擴(kuò)展是信道功率延遲分布二階矩均方根值，它描述了平均附加時(shí)延的標(biāo)準(zhǔn)差。其定義如下： （）3．主要多徑數(shù)目 峰值限制在10dB以內(nèi)的到達(dá)的多徑分量的個(gè)數(shù)（）。 修正的SV模型的仿真與分析基于發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的平均距離和是否存在LOS分量，有四種不同的實(shí)測(cè)信道被推薦。在上述IEEE ，IEEE ，根據(jù)表14給出了的UWB室內(nèi)探測(cè)信道的環(huán)境特征和仿真所需的信道模型參數(shù)，使用MATLAB軟件平臺(tái)對(duì)信道模型進(jìn)行仿真。 ，和空間上的5cm分辨率對(duì)應(yīng)。仿真出的各個(gè)信道的沖激響應(yīng)實(shí)現(xiàn)見圖43，各個(gè)信道的功率延遲分布（PDP）見圖44。 （2）而同在NLOS下，圖（c）比圖（b）具有更長(zhǎng)的時(shí)間彌散，可見收發(fā)間距離越長(zhǎng)多徑彌散現(xiàn)象越明顯，所以在圖（d）的極端條件下，其發(fā)射能量的持續(xù)時(shí)間比任何情形下都要長(zhǎng)。信道附加時(shí)延的實(shí)現(xiàn)CM1 平均附加時(shí)延= CM2 平均附加時(shí)延= CM3 平均附加時(shí)延= CM4 平均附加時(shí)延= 圖46 IEEE 信道的RMS時(shí)延擴(kuò)展CM1 平均RMS時(shí)延=5ns CM2 平均RMS時(shí)延=8nsCM3 平均RMS時(shí)延=14ns CM4 平均RMS時(shí)延=25ns圖47 IEEE 信道可分辨多徑數(shù)目CM110dB內(nèi)的主要都徑數(shù)目= 總能量85%的多徑數(shù)=CM210dB內(nèi)的主要都徑數(shù)目=22 總能量85%的多徑數(shù)=CM310dB內(nèi)的主要都徑數(shù)目= 總能量85%的多徑數(shù)=CM410dB內(nèi)的主要都徑數(shù)目= 總能量85%的多徑數(shù)=圖48 IEEE %的多徑數(shù)IEEE ，RMS時(shí)延擴(kuò)展，10dB多徑數(shù)及總能量85%多徑數(shù)目與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的比較見表15所示。所以IEEE ，因此該模型可以在UWB系統(tǒng)的研究中用來(lái)仿真UWB物理信道，以評(píng)價(jià)系統(tǒng)的性能。它不但加速了UWB高速通信物理層標(biāo)準(zhǔn)化的進(jìn)程，而且為使用IEEE 。表15 CM1CM4信道特征的理論仿真結(jié)果與實(shí)際測(cè)量結(jié)果比較信道參數(shù)CM1CM2實(shí)際測(cè)量理論仿真實(shí)際測(cè)量理論仿真平均附加時(shí)延RMS時(shí)延擴(kuò)展6810dB多徑數(shù)——總能量85%多徑數(shù)24信道參數(shù)CM3CM4實(shí)際測(cè)量理論仿真實(shí)際測(cè)量理論仿真平均附加時(shí)延—RMS時(shí)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(duì)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(shí)測(cè)信道條件下對(duì)信道參數(shù)進(jìn)行了仿真，并且與南加州大學(xué)UWB實(shí)驗(yàn)室實(shí)際信道測(cè)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(duì)室內(nèi)LOS信道環(huán)境的性能尚顯不足。 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(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，通過理論統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)現(xiàn)有SV/IEEE ，提出了相應(yīng)的LOS和NLOS環(huán)境多徑傳播模型。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?cái)U(kuò)展了模型的適用范圍。 超寬帶室內(nèi)視距環(huán)境多徑傳播模型為了建立一個(gè)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(jì)的統(tǒng)一信道模型。上述最后兩個(gè)問題是統(tǒng)計(jì)模型（Statistical Model）存在的普遍問題。統(tǒng)計(jì)模型采用平均的手段，對(duì)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(duì)特定環(huán)境預(yù)測(cè)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(cè)，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(kù)，數(shù)據(jù)處理算法復(fù)雜且難收斂。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(gè)確定的簇，每個(gè)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。模型在預(yù)測(cè)室內(nèi)LOS環(huán)境的小尺度多徑特性（如平均附加時(shí)延、RMS時(shí)延擴(kuò)展、最強(qiáng)多徑數(shù)量）上能夠很好地?cái)M合南加州大學(xué)Ultra 實(shí)驗(yàn)室的UWB 室內(nèi)LOS 環(huán)境測(cè)量數(shù)據(jù)。 室內(nèi)LOS 半確定多徑模型基于從南加州大學(xué) Ultra 實(shí)驗(yàn)室的UWB 室內(nèi)LOS 環(huán)境測(cè)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(gè)確定的簇、每個(gè)簇內(nèi)具有隨機(jī)到達(dá)的多徑射線。每個(gè)簇內(nèi)的后續(xù)多徑射線的到達(dá)時(shí)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(duì)數(shù)正態(tài)分布，平均功率按指數(shù)規(guī)律衰減。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(shí)測(cè)信道參數(shù)的誤差小于1%，僅是SV/IEEE 。 （2）SV/IEEE 模型的全部7個(gè)模型輸入?yún)?shù)均需要從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)中進(jìn)行擬合。 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(diǎn)，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(cè)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(jì)模型性能提高的原因。最后，該模型需要從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)中擬合的模型輸入?yún)?shù)為3個(gè)，SV/IEEE （其中4個(gè)需要從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)中擬合，其余3個(gè)需要根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得到），半確定模型通過減少需要從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)中擬合的輸入?yún)?shù)的個(gè)數(shù)，部分解決了SV/IEEE 。前者即由特定環(huán)境參數(shù)確定信道沖激響應(yīng)的兩個(gè)簇的首射線多徑增益及相對(duì)時(shí)延，使該模型能夠更加準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)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(duì)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(wú)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(shí)，建模難度顯著降低。 （2）基于對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的觀察和分析，將簇的個(gè)數(shù)定義為兩個(gè)，簡(jiǎn)化了模型本身：通過減少需要從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)中擬合的輸入?yún)?shù)的個(gè)數(shù)，簡(jiǎn)化了模型輸入?yún)?shù)的獲取過程。 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(wú)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。為了對(duì)超寬帶信道有更深刻的認(rèn)識(shí)，需要對(duì)各種不同的超寬帶信道進(jìn)行測(cè)量，并在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對(duì)超寬帶信道進(jìn)行分析，進(jìn)而得到超寬帶的信道模型。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)。在信道建模時(shí)介紹了CLEAN算法，為后期數(shù)據(jù)處理提供了方法。并著重介紹了SV模型和IEEE ，對(duì)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。（4）論文只對(duì)UWB小尺度信道模型進(jìn)行了仿真分析。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(duì)模型的性能驗(yàn)證不是很充分。 展望UWB室內(nèi)信道研究相對(duì)來(lái)說(shuō)還是一個(gè)較新的研究領(lǐng)域，當(dāng)前研究中一般存在許多簡(jiǎn)化的假設(shè)條件，如信道時(shí)變性等在研究時(shí)一般都未加考慮，當(dāng)前也沒有文獻(xiàn)對(duì)其作出描述，是今后研究中需關(guān)注的地方。 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(bào)，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(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，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 a