超宽带信道研究

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超宽带室内传播信道模型研究

超宽带室内传播信道模型研究
态分布。
f: 『Q ]
其 中 Q。 第 一簇 第 一 径 的 平 均 功 率 。 最 终 , 由于 信 道 的 式
多 能 之 服 对 正 衰 , {:以 径 能 之 径 量 和 从 数 态 落 将 }多 总 量 和
进 行 幅度 归一 化 ,再 由 参 数 表 征 对 数 阴影 效 应 ,服 从 对 数 正
考虑 由于反射 引起的信号翻 转 , 了第 1 的 衰 落 ; 簇
服 从 均 值 为

l、 3
, 概 率 取 ±1 反 , 等 ;

1 is的传 输 速 率 。 Gbt / F C 规定 超 宽 带等 效 各 向 同性辐 射 功 C

( I P)不 超 过 ER
,对 应 的 是 第 1 第 k径 的 衰 落 。 , 簇
号强 度幅 度 相 对 NL OS较 大 , 多径 分 量 也 相 对 更 少 。 因 此 。理
论 上 其 抗 干 扰 能 力 也较 强 。 由表 1可 知 仿 真 的 信 道 特 征 参 数 和 实 际 的参 数 相 当接 近 . 因此 该 模 型 可 以用 在 UW B系 统 室 内信 道 仿 真 . 以评 价 系 统 的
4 .d m MH , 此 目前 高 速 U 1 B / z因 3 WB 通 信 的 距 离 一 般 在 1 m O
, 方差为(? 2的 正态分布。 , - 0 + 2 对数 ) 即
之 内 。主 要 适 用于 室 内 高速 无线 通信 。 超 宽 带 与 传 统 窄 带 无 线 通 信 有很 大 的 不 同 , 不 能 完 全 使 用 原 有 的 窄 带 无 线 信 道 模 型 。
2l 1(A,C o a( ’7+ 2 0 g0 ̄ ,ONr l2,2,) o ) m J,1 7  ̄,

DS—BPSK超宽带通信系统信道容量研究

DS—BPSK超宽带通信系统信道容量研究

关键词 : 超宽带通信 ; 直接序列扩频 ; 信道容量; 误码率
中图分 类号 : N9 1 T 1 文献 标识 码 : A
0 引言
信道容量是衡量一个通信系统有效性的主要 指标 。 自超宽带 ( la d—a d U U t e n , WB 通信技术提 出 r Wi B ) 以来 , UWB信道容量就一直是 UWB通信基础研究 中的一个热点。 比较传统的 I 通信系统信道容量研究主要基于香农公式l j _ 。文献E 中针对 2P M 调制、 1 l j 一P 多用户
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第 2 卷 7
姚俊峰, 朱轶, 汪一鸣:qB g I -P K超宽带通信系统信道容量研究 K
1 3
采用 的扩 频码 (N 码 )的周期 。 P
假设{ } , } ∈ { } A A ±1 为第 k 个用户对应的扩频序列(N码) () P , t 是发射脉冲的波形, 设
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第 2 卷第 1 7 期
20 07年 2月





ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
报( 工

版)
V0, 7No. 】2 1
J UR I O I0 Ho U I E ST E G 疆 U C E C DII o NA Fs C W N V R I Y( N NG S IN E E T ON D
揭示了用户数、 接收信噪比对于系统信道容量的影响 , 并且给出了信道多径数 、 信道最大时延扩展、 信道平均 时延、 扩频码长度、 符号间干扰等因素对 系统信道容量的影响。
1 D —P K SB S UWB通 信 的 基本 原 理
11 发送信号 .
在 D -P K UWB通信系统 中, SB S 通常把时间划分为以 T 为间隔的时隙 , 这里 T 为码片持续时间, 用户 发送・个数据符号的时间为 r , f 占用 Nh f 个时隙, T Nh 每一帧时间发射脉冲的数 目取决于系统 即 f ×T ,

第四章超宽带信道模型

第四章超宽带信道模型
为了与在UWB信道测量试验中得到的数据更为 吻合,IEEE信道模型分委会对S-V模型进行了一 些修改。用对数正态分布表示多径增益幅度,用 另一个对数正态随机变量表示总多径增益的波动, 而且信道系数使用实变量而不是复变量 。
IEEE推荐模型的信道冲激响应可以表示为
h ( t ) = X ∑ ∑ α nk δ ( t − Tn − τ nk )
() r (t ) = h (t ) ∗ s (t ) + n (t )
比较式(1)和式(2),显然,信道的冲激响应 h ( t ) 为
h (t ) = ∑ α n (t )δ (t − τ n (t ))
n =1
N (t )
在上式中,考虑了发射机或接收机的移动等因素引起的传播环境的变 化,信道冲激响应是时变的,然而,在通常情况下,信道的变化速率相 对脉冲速率而言是很慢的,因此,假定在观测时间T 内信道是稳定的。 故,信道冲激响应可以表示为
在S-V 模型中,第k 簇第n 径的增益为复随机变量 an ,其模为 β nk ,
θ是统计独立、服从 nk
[0,
2π ) 均匀分布的随机变量,即
2β nk
β nk 2
ρ ( β nk ) =
ρ (θ nk ) =
β nk
2
e
β nk
2
1 , 0 ≤ θ nk<2π 2π
式中, x 表示 x 的期望值,且
β nk
2
= β 00
2
e

Tn Γ

e
τ nk γ
β 00 项表示第一簇第一条路径的平均能量,
Γ 和 γ 分别为簇和多径的功率衰减系数。
根据上式,平均PDP表现为簇幅度的指数衰减,而在每簇内接收脉冲 的幅度呈现另一个指数衰减,如下图示意。

超宽带室内信道测量及数据处理技术研究

超宽带室内信道测量及数据处理技术研究
任 景英 , 郝 双洋 , 赵 红梅
( 1 .郑 州轻_ z - _ , l k 学院, 河南 郑 州 4 5 0 0 0 2 ; 2 .中国联通河南省分公 司, 河南 郑州 4 5 0 0 4 5 )
【 摘 要】针对研究室内 信道传播特性需要获得信道冲激响应 函数的问题, 提 出了室内超宽带( U WB ) 信道测量方案, 搭建 了 U WB无线信道 测量 系统 , 并对实 际信道 环境 实施测量 。根据测量 数据 , 研 究 了数 据处理 中的相关技 术 , 并分 析和 解决 了数 据处 理 中的若 干实 际 问题。通过 实验得 到实际信 道 的冲 激响 应 , 实验 结果 较 好地 反 映 了视距 和 非视 距情 况 下 U WB信 道 的传 输特 性, 为后续 U WB 室内信道 的建模 工作奠定 了 基础。 【 关键词】超宽带; 数据处理; 信道冲激响应; 信道传输特性 【 中图分类号】T N 9 2 9 【 文献标志码】A
( . Z h e n g z h o u U n b J e r s i t y o f L i g h t I n d u s t r y , Z h e n g z h o u 4 5 0 0 0 2 , C h i n a ; 2 .C hi n a U n i c o nH r e n a n B r a n c h , Z h e n g z h o u 4 5 0 0 4 5 , C h i n a ) 【 A b s t r a c t 】I n o r d e r t o o b t a i n t h e c h a n n e l i m p u l s e r e s p o n s e f u n c t i o n r e p r e s e n t i n g t h e i n d o o r c h a n n e l p r o p a g a t i o n c h a r a c t e r i s t i c , t h e i n d o o r u l t r a — w i d e —

超宽带通信技术研究及最新发展动向

超宽带通信技术研究及最新发展动向

当前国内外超宽带通信最新的研究及应用情况 , 了超宽带通信的发展动向和进一步研究的课题 。 展望 关键词 :W ; U B 超宽带 ; 脉冲通信 ; 准制定 标
中图分类号 T 9 N2 文献标识码 : A
On c m mu iain tc n q ewi l a—w d b n n t aetd v lp e t o n c t eh iu t u t - o h r i e a d a d i lts e eo m n s
det gfr ,faue futa—wd a d i a a iai om etrso l n r ieb s nl n
,a di e ts d d a p e f n aema eb t th mea d ara .I n t hts t ya p  ̄ a o r d oh a o bo d ti s u n i n s

超宽带技术是一种新型的无线通信技术 。它通
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西北 水 电 ・ 0 8年 ・第 1 20 期
4 9
}] 。。作者从3 个时间偏移分量分别进行分析:
+ ∞
强的穿透能力 , 以辨别 出隐藏 的物体 或墙体后运 可
() 时移的 冲 1 相同 脉 序列: (-T 形式 ∑wt j ) f

形式 I 为 : 2
+ ∞
:( £ )=∑wt 一 (一
J 一∞ =
一 d ]() 8 )1
式中:; () £为第 k 个用户的发射信号, 它是大量
的具有不同时移的单周期脉冲之和; £为传输 的 () 单周期脉冲波形 , 可以为二阶高斯脉冲、 高斯双峰脉 冲或者瑞利脉冲 , 从该发射机时钟 的零时刻 (( ) t k 0 开始 ; ) 第 个 脉 冲的起 始 时 间为 +c +

林地场景下的超宽带无线信道模型研究

林地场景下的超宽带无线信道模型研究

林地场景下的超宽带无线信道模型研究作者:许慧颖李德建周正来源:《湖南大学学报·自然科学版》2013年第05期摘要:为了研究超宽带信号在林地中的传播特性,依据信道频域测量数据,提出了符合中国超宽带(UWB)技术频率使用规定的林地场景信道模型.信道总体模型采用修正S-V模型.在信道测量信号的后处理中,使用过渡带为高斯滚降特性的类高斯窗来提取符合中国超宽带频谱规范的测量信号,利用CLEAN算法得到高分辨率的离散信道响应,并为信道时域测量信号提出了一种基于小波分析的分簇算法,最后统计提取出了信道模型参数.仿真结果表明,提出的林地超宽带信道模型和实测数据有着相近的时延扩展特性和主要多径个数.关键词:超宽带;信道模型;林地;分簇算法中图分类号:TN911 文献标识码:A1测量过程UWB信道可以在时域或频域测量,分别得到冲激响应或传递函数.两种测量结果理论上等价,可以通过傅里叶变换从一个域变到另一个域.本文的测量是在频域进行的.测量系统包括一个矢量网络分析仪(VNA,Vector Network Analyzer) Agilent N5242A,两个2.3~18 GHz的全向天线,天线增益为0 dBi,两根6 m长的Rosenberger电缆,一台控制VNA的计算机.林地场景采用北京市郊的一处果园,测量时果树没有生长树叶,如图1所示.测量时,收发天线架设在1.5 m高的三脚架上.VNA测量的S参数S21作为超宽带信道的信道传递函数(CTF,Channel Transfer Function).VNA的发射功率固定为10 dBm,发射5 600个单频信号,这些频点均匀分布在2.3~11 GHz的频带内,扫频间隔为1.55 MHz,允许测量多径的最大时延扩展为643.7 ns.测量范围为1~10 m,收发天线示意图如图1所示,共测量78个位置.为了降低噪声影响,在每一个接收点记录10次信道传输函数并取平均值作为该接收点的测量数据.由于完成一次信道测量需耗时数秒,因此测量时确保天线周边范围无人,以使信道是静态的.所有测量数据都以暗室中2 m参考距离测得的天线响应加以校准.5 结语林地信道模型是超宽带技术在林地应用的研究基础.为了得到更准确的离散信道响应估计,本文对频域测量数据使用了类高斯窗,并利用CLEAN算法解卷积得到了符合中国UWB 频率规范的高分辨率信道离散响应.此外还采用了基于小波检测能量跳变的计算机分簇方法.提出的林地信道模型显示在稀疏树木的果园环境下有较小的时延扩展特性.模型及数据结果表明,本文提出的林地信道模型与实测信道数据在时延特性和主要多径个数上有较好的符合.参考文献[1]MOLISCH A F. Ultrawideband Propagation Channels[J]. Proceedings of the IEEE, 2009,97(2): 353-371[2]JEMAI J, PIESIEWICZ R, GEISE R, et al. UWB channel modeling within an aircreft cabin[C]// ICUWB 2008. Hannover: IEEE Press, 2008: 5-8[3]LEE J Y. UWB channel modeling in roadway and indoor parking environments[J]. IEEE Trans on Vehicular Technology,2010, 59(7): 3171-3180[4]LIANG Q. Radar sensor wireless channel modeling in foliage environment: UWB versus narrowband[J]. IEEE Sensors Jounal,2011, 11(6): 1448-1456[5]LIANG J, LIANG Q. Outdoor propagation channel modeling in foliage environment[J]. IEEE Trans on Vehicular Technology, 2010, 59(5): 2243-2252[6]LIANG Q, CHENG X. Wireless channel modeling in foliage environment: UWB versus narrowband[C] // IEEE Milatary Communication. San Diego, CA:2008: 1-6[7]MOLISCH A F. IEEE 802.15.4a Channel ModelFinal Report[EB/OL].Channel Model Subcommittee, http:///15/ pub/ TG4a .html, 2005: 1-40[8]LIU T C, KIM D I, VAUGHAN R G. A aighresolution, multitemplate deconvolution algorithm for timedomain UWB channel characterization[J]. Canadian Journal of Electrical and Computer Engineering, 2007, 32(4): 207-213。

超宽带(UWB)室内小尺度信道模型研究

超宽带(UWB)室内小尺度信道模型研究
v 一 v —, v —
尔可夫模型和修正 的泊松模型相结合。这个模型有两个状
态 , 态 1的平 均 的到 达 率 为 A, 态 2的 平 均 路 径 到 达 率 状 状 为 K 。如 果 第 k 1 微 小 时 间段 △ 内处 于 状 态 1且 第 k A - 个 , 一 1 微 小 时 间 段 内 ,有 路径 到达 ,则 在 第 k个 微 小 时 间 段 个 △ 内转 到 状 态 2 ;在 以 后 的 若 干 个微 小 时 间段 △ 内 将 持 续 减

一 。 p—。 一 一 】k e fA ≥ 户A x J
() 5
=ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
比较 弱 的 多径 成份 的平 均 能 量 服 从 参 数 为 的 传 统 指 数衰 落 分 布 , 一 组 多径 成 份 第 一径 的平 均 能 量 W 拈 比居 这 显 著 地 位 的多 径 的 平均 能量 要 弱 ,紧 随 其 后 到 来 的 多径 成 分也 要 以其 为参 考 。 它 们 的 多径 幅 度 仍 然 服 从 对 数 正 态 分 布 , 准 方 差 为 0。 标 " 2

经反射造 成的符号翻转 , ,± 是等概率的。 =J
3 修 正 的 S— V模 型
S ln V ln u ae — ae z l 型 ( 称 S V模 型 ) 室 内 离散 信 a模 简 — 是 道 脉 冲 响应 最 普遍 的统 计 模 型 。 在U WB 系 统 中 , 由于 发 射 信 号 具 有 很 宽 的 带 宽 , 每 在 个 可 分 辨 的 时 间 间 隔 内 , 常 少 的 多径 到 达 且 重 叠 , 至 没 非 甚 有 多径 在 这 个 时 间 间隔 内到 达 , 因此 中心 极 限 定 理 不 再 适 用 , 度 不 再 服 从 传 统 的 R y ih衰 落 分 布 , 表 现 为 对 幅 alg e 而 数 正态 分 布 。 修 正 S V模 型 使 用 两 个 泊 松 过 程 ( 指 数 模 型 ) 描 — 双 来

超宽带信号在室内不同环境下传播特性的研究

超宽带信号在室内不同环境下传播特性的研究

为掠 射 角



播预测。

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√,c 一o s
在用射线跟 踪法进行传播预 测时, 时域接收 点的场强
可 以表 示 为田 : 州
,) ∑ f ") ∑ f 丽 +( . = (+(= ( ( f ) , ) ”) ( f 1 )
是 波 形 峰
值 偏移 ,设 定脉 冲宽度

1 s 暇, 形 J 因子 f= n , z现 z "

03 4n , 7 O5a , 线 追踪 4 。 .1 s = . s射 代 z ・



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41环境A i . q 真的传播特性参数

材 料 水 泥 混凝 L
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4 传播特性仿真

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接 收天线 的传播射线个 ( 是噪声 数, f ) 信号,枣 表示
时 域卷积, ( 表 f 示冲激响 因为 ) 应, 不考虑绕射射线,根
据 文 献 ,修 改 后 的 ; 激 响应 为 : 中
3 仿真环境
下面就 两种不 同空房 间电磁参数 对无线信 道 的传播

超宽带信道时域测量中去卷积算法研究

超宽带信道时域测量中去卷积算法研究

Re e r h o i e- o a n d c n o u i n a g r t m o s a c n a tm - m i e o v l to l o ih d fr u t a wi e b n ha e e s r m e lr - d a d c nn lm a u e nt
M A uiz u, H — h YANG e — u n, AO n p n Sh n y a LI Ya — i g
( c o l fI f r t n n mm u ia i n g n e i g,Ha b n En i e r g Un v r iy S h o n o ma i sa d Co o o n c t sEn i e rn o r i g n e i ie st ,Ha b n 1 0 0 ,Ch n ) n r i 5 0 1 ia
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第 2 8卷 第 6 期 20 年 6 07 月

Байду номын сангаас








Vo . 8№ . 12 6
J u n lo r i gn e ig U nv r i o r a fHa b n En ie rn ie st y
Jn 20 u.07
Ab t a t On t a i u r t sng e t mpl t e o o uto nd m u tp e t m p a e d c v 1 to l o s r c : he b s s ofc r en i l— e a e d c nv 1 i n a li l — e l t e on o u i n a g — rt ihms,a m p o e u tp e t m p a e d c v l to l o ihm si r du e n i r v d m li l —e l t e on o u i n a g rt i nt o c d.Thi l rt m e re e nd sa go ih r t iv sa o i ie u tpl e p a e s g l r ptm z sm li e t m l t i na s fom a ur d d t n e p rm e s,whe e s i r d to a l rt m s me s e a a i x e i nt r a n t a ii n la go ih t e r t i v lo e h e re a ft mpl t i a si nd p nd ntofa t a xp rme a o ii .Sufii n a t sa e c — a esgn l si e e e c u le e i nt lc nd tons fce tf c or r on sde e n t sa go ih t i iia l m p o e t f e tve e s o c nv l to e a i . A i i r d i hi l rt m o sgn fc nty i r v he e f c i n s fde o o u i n op r ton smul ton ai t s ho e t s w t t he r os d l ort ha t p op e a g ihm s uia e f r m o e i i do h ne s i s t bl o d lng n or c an l un r v rou e ion de a i s nv r —

基于干扰温度的超宽带通信信道容量研究

基于干扰温度的超宽带通信信道容量研究

c nH lm o e sm u h o r t a h ti ha e d li c lwe h n t a n AW GN. Th o e fa m u t— o e mi a t t e m d lo lim de t r n l wih boh UW B a d t e o h rc m mu i ai n s se i sa ih d. Si u ai n r s lss o h twhe h n— n h te o n c to y tm s e tbl e s m lto e ut h w t a n tei
前 提 下 , 出 了超 宽 带 系 统 的 最 佳 干 扰 温 度 和 最 大 信 道 容 量 。 得
关键 词 : 宽 带 ; 率谱 密度 ; 超 功 干扰 温度 ; 多模 终 端 ; 信道 容 量
中 图 分 类 号 :N 1 T 94 文 献标 识码 : A 文 章 编 号 :6 1— 6 3 2 1 ) 2— 1 5— 5 17 0 7 ( 0 0 0 0 8 0
t re e c e p r t e a he mul — d e mi a s lw ,t e c nn lc pa i o so e f r n e tm e aur tt t mo e tr n li o i h ha e a ct l s fUW B s se y y tm
Ree r h o s a c n Cha ne a c t fU W B m m un c to s d n lC pa iy o Co i a i n Ba e
o I e f r nc m pe a ur n nt r e e e Te r t e
ZHAO a g,J N L a g,ZHONG o Lin I in Zh u

林地场景下的超宽带无线信道模型研究

林地场景下的超宽带无线信道模型研究
个数 .
关键 词 : 超 宽带 ;信道模 型 ;林地 ; 分 簇 算法
中图分类 号 : TN9 l 1 文献 标识 码 : A
S t u d y o n Ul t r a Wi d e b a n d Mo d e l i n g f o r F o r e s t La n d En v i r o n me n t
f o r t he c ha n ne l mo d e l i n g.A q ua s i — Ga us s i a n wi n d ow wi t h Ga u s s i a n t r a ns i t i o n b a nd wa s u s e d t o e x t r a c t t he me a s u r e me nt s t ha t s a t i s f y t he UW B f r e que nc y r e gu l a t i o n o f Chi na i n t he p os t — — pr o c e s s i ng o f c ha nn e l mod e l - -
文章编 号 : 1 6 7 4 — 2 9 7 4 ( 2 0 1 3 ) 0 5 — 0 1 0 3 — 0 6
林 地 场 景 下 的 超 宽 带 无 线 信 道 模 型 研 究
许 慧 颖 , 李德 建 , 周 正
( 北 京 邮 电大 学 信 息 与 通 信 工 程 学 院 无 线 网络 实 验 室 , 北京 1 0 0 8 7 6)
ma i n me a s u r e me nt s . The c ha n ne 1 p a r a me t e r s we r e e xt r a c t e d o n t he b a s i s o f s t a t i s t i c a l a p pr o a c h. Si mul a —

超宽带通信技术的研究与应用

超宽带通信技术的研究与应用

用于 雷达 、 个人 家庭 等通信 网络 和精准定 位系 统。 国际对超 宽 带无线通 信 的研
发 随着 科 技进步 和社会 发展 需求越 来越 深入 美 国早在 2 0 0 2 年初, 就正 式通 过 了超 宽带 技术应 用于 民间的方 案 , 确定 了包括 车载雷 达 、 成像 和测量 与通信 等 系统 , 并 给 出相应 的规 定 。 2 3 超宽 带技术 实际 应用 超宽 带无线通 信组 网是根 据超宽 带技术的特 点建立的 管理系统 , 由若 干装 甲车 的超短 波和超 宽带 电 台组成的 。 为 能更方 便的适 应现存 的复 杂 电磁 环境 ,
应用 技 术
l ■詈 ,
超宽 带 通 信 技 术 的 研 究 与 应 用
赵 杰
( 中 国 电子 科技 集 团公 司第 五十 四研 究所 河北 石 家庄 0 5 0 0 8 1 )
[ 摘 要] 超宽 带脉 冲通 信技术 是现 代宽 带通 信技 术 中的一种 新 型通信 技术 。 详 细分 析超 宽带通 信 技术在 国 内外 的最新研 究 和实 际应用 情 况 , 同时也 介 绍现 代超 宽带通 信技 术 的特点 。 ( 关键 词] 超 宽带 通信 技 术 最新 研究 实 际应 用 中图分 类号 : T N9 2 5 文献 标识 码 : A 文章编 号 : 1 0 0 9 — 9 1 4 X( 2 0 1 3 ) 0 4 — 0 2 3 4 ~ 0 l
超宽带 系统 之所 以要 和其他很 多无线通信 系统的频段 相重叠 , 是 因为 它需
要 使用 很宽的 频带 , 理论 上超宽 带系统 因为 发射功 率谱密 度非 常之低 , 完 全能 够 与其他 系统共 存 , 但如果 要在 实际 中应用 操作 , 在很 多方 面还需要 大量 实验

超宽带通信系统设计与性能优化研究

超宽带通信系统设计与性能优化研究

超宽带通信系统设计与性能优化研究随着互联网的快速发展和智能设备的普及,人们对高速、稳定的网络连接的需求越来越大。

超宽带通信系统作为一种新一代通信技术,以其高速传输、大容量和低延迟等优势,成为了满足人们需求的关键技术之一。

本篇文章将针对超宽带通信系统的设计与性能优化进行研究。

首先,超宽带通信系统的设计是实现高速传输和大容量的关键。

在设计的过程中,需要考虑传输介质、调制解调与编码技术等关键因素。

传输介质可以选择光纤、铜线等,而光纤的使用能够实现更高的传输速率和较低的损耗。

调制解调与编码技术则能够保证信号传输的稳定和可靠性。

除此之外,还需要考虑网络拓扑结构的设计,以及防止干扰和抗干扰技术的使用。

通过科学合理的设计,可以使超宽带通信系统具备高速传输和大容量的特点。

其次,性能优化是超宽带通信系统的关键问题之一。

在实际应用中,由于信号传输过程中会受到多种因素的影响,如噪声、干扰等,导致信号质量下降。

因此,对信号进行优化是非常重要的。

其中,功率控制、自适应调制与编码技术、中继、调度等技术都是性能优化的关键手段。

功率控制技术可以控制发送端的发射功率,以提高信号质量。

自适应调制与编码技术则可以根据信道质量的变化,调整调制方式和纠错码率,以适应不同的环境条件。

中继技术可以增加信号的传输距离和覆盖范围。

调度技术能够合理分配资源,提高系统的效率和性能。

通过这些优化手段的应用,能够提高超宽带通信系统的整体性能。

同时,在超宽带通信系统的设计与性能优化过程中,还需要注意能耗和安全性。

超宽带通信系统的设计和应用需要消耗大量的能源,对环境造成一定的影响。

因此,在设计过程中应注重能耗控制,选择低功耗的设备和方案,提高能源的利用效率。

安全性是超宽带通信系统设计中不可忽视的因素,特别是在涉及到个人隐私和敏感信息传输的场景中。

设计人员应该使用加密算法和其他安全措施来保护数据的安全性,防止非法访问和攻击。

此外,超宽带通信系统的设计与性能优化还需要考虑与其他通信系统的协同工作。

超宽带室内信道模型及其改进方法研究

超宽带室内信道模型及其改进方法研究

Ke r s U W B: r n e mo l I d o a n h M u t p t y wo d : a u nl de: n o rCh n e l—ah i
赵 立 / 宽 室 信 模 及 改 方 研 宇严 杰 超 带内 遵型 其进 法究
¨ … 1 9
维普资讯
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潮嘲
其 中 是截取 点d 0= l 的 路 径 损 耗 功 率 。 是 m
现 如 图 1 所 示
路 径 损耗 指 数 ,S是 阴影 效 应 函数 。
在 L OS环 境 下 . 测 的 值 :

2 l l 00 0 g(

4招 7
图 l频 率 响 应 模
NO L S环 境 ,与 L S下 十 分 接 近 ,取 同 一 个 数 值 。 参 O 数 ):分 别 服 从 , 、 是均值 . 是 标 准偏 +糟 l
模 型 有 9 参 数 .通 过 研 究 参 数 的 相 关 性 结 构 . 发 现 平 个 均 频 率 响 应 、模 型 系 数 、 初 始 化 条 件 和 噪 声 标 准 方 差 是
独 立 的。
差 正 态 分 布 Ⅳ(
)、 K )。 其 中 : )= Ⅳ( ,
门, 零 均 值 高 斯 变 量 的 联 合 标 准 误 差 N[ 是 0.1 。 阴 ]
, ,
R es ear ch on ndoor U l r W i I t a. deband hannelM ode s C l and hei nnovat on t rI i
zI AO 1 YU .Y AN - e Li i ‘ j
【 l| n a i | l [  ̄rl l on& Co m u ia in De a t n . a bn En n e i m nc t o p rme tH r i gie r ngUnie st , a b n Chia 1 0 0 1 v riy H r i , n.50 )

浅谈超宽带技术的研究与应用

浅谈超宽带技术的研究与应用

浅谈超宽带技术的研究与应用【摘要】通过对超宽带技术概念和特点的说明,以及对目前国内外超宽带技术发展状况的介绍,增强了广大的科研人员、学者及爱好者对超宽带技术的认识,揭示了我国在超宽带技术发展过程中所面临的形势,以及所处的角色和地位,为进一步促进超宽带技术的发展,增强我国信息化的进一步建设起着促进作用。

【关键词】超宽带技术;UWB;高速短距离通信;高速无线传输1.超宽带技术研究1.1超宽带技术概述超宽带(Ultra-Wide-band以下简称UWB)技术是一种新型的无线通信技术。

它通过对具有很陡上升和下降时间的冲击脉冲进行直接调制,是信号具有GHz 量级的带宽。

超宽带技术解决的困扰传统无线技术多年的有关传播方面的重大难题。

它具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低、低截获能力、系统复杂度低、能提供数厘米的定位精度等优点,在短距离无线通信领域具有巨大潜力。

并且由于UWB是对现在已被占用的频率资源的重用,因而可以缓解目前日趋紧张的频带资源需求。

目前,基于UWB的技术主要应用于高速短距离通信、雷达和精确定位等领域,还可以应用于Channel Sounding或者测量无线信道的冲击响应。

此外,UWB也非常适合室内密集多径传输环境下的高速无线传输。

1.2超宽带技术特点1.2.1共享频谱。

美国联邦通信委员会对超宽带系统所要求的-41.3dB/MHz等价于75nW/MHz,将它们归入非蓄意辐射体范畴,诸如电视和计算机显示器。

这样的功能限制使得超宽带系统存在于典型的窄带接收机的噪声底线之下,并且使得超宽带信号以最小或者没有干扰的方式与当前的无线业务共存。

然而,这些都取决于超宽带系统中用于数据传输的调制类型。

1.2.2大信道容量。

对超宽带脉冲而言,大带宽的一个主要优势就是信道容量的提高。

信道容量或者数据速率,被定义为在每个通信信道上每秒通信所能发射的最大数据量。

1.2.3低信噪比下工作。

超宽带通信系统能够在具有低信噪比的苛刻通信信道中工作,并且由于其大的带宽而仍旧保证大的信道容量。

超宽带技术的信道模型和定位技术研究与分析

超宽带技术的信道模型和定位技术研究与分析

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超宽带信道仿真及分析

超宽带信道仿真及分析
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收 稿 日期 :20 —0 1 051- 2
根据室内无线信道的特征可将 U WB 信号的传播 信道分为 4类,这 4 类信道考虑了 U WB信道的视线 (O )传播和非视线 ( L S 传播现象,以及信号 L子科技 20 0 6年 第 7期 ( 总第 2 2期 ) 0
超 宽 带 信 道 仿 真 及 分 析
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( 西安 电子科技大学 IN 国家重点 实验 室 ,陕西 西安 7 0 7 ) S 10 1 摘 要 超 宽带信道模型 中多径分 量的到达采用 了两个泊松随机过程,各径 幅度 衰落服从 对数 正态分布 ,对 模型的仿真和分析结 果表 明:超 宽带信 道中存在较 多可分 离的 多径分量,通过 R k a e接收技术对这些 多径分量有 效的合并 ,能提 高超宽 带系统 的性 能,由于多径信 号衰 落的非递减性 ,采 用选择 R k 技术 的性 能优 于部 分 R k 。 ae a e 关键词 超宽带 ;信道模型;信道仿真 ;R k ae

面向ASIC设计的单载波超宽带信道均衡研究

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Ab t c :C i e in o i ge c rir u t - d s r t h P d sg f sn l - a r l a wi e a e r b n q aia in h s t e o v r b e e u t g a d e u l t a o r s l e E)判决反馈 均衡 ( F 及单 载波频域 均 L 、 D E) 衡 (C F E) S - D 在性 能 、 复杂 度及 高速化 实现 上 的 优 缺 点 , 综合 考 虑 S — WB 系统 这 一特 殊 的 应 并 CU 用场景最终选择 了 D E 然后针对 D E算法中的 F。 F 三个关键 参数——前馈 阶数 ,反馈 阶数 及 判 决延迟 D, 出了一种 实际 系统 中有效且 实用 提 的参数优化设计 策略 , 最后仿 真证 明了优化策略
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超宽带传播信道摘要:对于UWB设计以及通信与信息理论的调查研究的必要条件是要理解UWB的传播信道。

本文研究调查了关于UWB传播信道的基本内容,并提出了不同与传统传播信道的地方。

如果相对宽带太大,这个传播过程会发生频变,因此路径会丢失后者被屏蔽,同时著名的非相关散射模型将不再适用。

如果绝对宽带太大,脉冲响应的形状以及衰落信号的数据会发生改变。

本文也描述了测量UWB信道和提取通道参数的方法。

本文对信道适用和UWB其他领域的研究的相关性也进行了说明。

I.引文在电子通信技术上的一个新趋势可增加宽带的占线率通过雇用信号。

新趋势的发生基于两方面,一方面是对信息率的不断需求,例如语音通对速率的需求是10KB/S,而新的应用程序,像视频点播需求的速率是10MB/S,甚至更多。

另一方面,一些多址计划,像CDMA的传输需要更大的宽带信号,为了更好地实现他的优势,像信号变弱的坚固性等,我们需要提高多址的容量以及对信号干扰的免疫力。

UWB电子设备通过占用500MHz或者更高的宽带,把他推向一个限值。

因此,UWB系统能够充分利用宽带的优势。

学术研究社群和工业研究社群对UWB通信产生了浓厚的兴趣,尤其是近15年,之所以产生兴趣是因为以下因素:理论上的突破,尤其是20世纪90年代,win 和Scholtz 发明了调试脉冲设备。

新的通信法规,特别是联邦通信委员会2002年在美国的决定,使得UWB电子设备可以在微波测距领域的无证运行。

由于数码和模拟电路上的发展使得UWB信号的生成和处理成为可能且价格合理新应用技术的发展需要UWB信号所提供的独特特征,极高的数据传输速率,精确测距和定位,隐藏高数据速率通信基于这些应用技术在UWB技术不断发展,产生了5000多篇关于这个主题的研究论文,同时形成了一些新的通信标准。

与其他人通信系统一样,UWB通信的极值是由系统所运行的传输信道决定的。

更甚,可以说任何一个实用化的系统的性能都是由信道所决定的,其设计,测试,以及精密的链接都是基于我们对传输信道的理解。

然而,以下三个问题对于UWB信道的研究者经常会被问到:对于传输信道我们为什么不能使用现有的见解和模型呢?毕竟,在无线传输领域已有数千篇论文发表。

此问题的答案的关键在于UWB传输信道的表现形式从根本上是不同于传统的信道。

这些不同点在于UWB传输信道拥有很大的绝对和相对宽带。

为什么UWB传输信道不同于传统的信道呢?毕竟,信道并不依赖与系统的运行。

此问题的第一个答案是:原则上,它是正确的。

可是,传输的研究是一门相关性的艺术。

无线电的传输是一个极其复杂的过程,并且它几乎是不可能被发现的,无论在实践上还是理论上都不能用通用的描述和模型表现出来。

恰恰这个模型是集中于相应的具体系统的效果上。

例如,UWB信道的脉冲响应能够被稀疏。

这个效应是信道道的一个基本性能,与空间散射对象的位臵有关。

然而,在窄频带他就被忽视,系统里的带通滤波器会弄脏信号。

所以脉冲响应的稀疏是不与系统相应的。

另一方面,在UWB里,滤波器是很宽的,因此,这个效应仍然保留了有关的信号处理。

为什么我们这么麻烦呢?只要建立一个系统去试验就OK了。

这在任何情况下都比基于模型去测量,建模传输信道和模拟系统性能更加精确。

(1)重新设计一个恒量场的循环是一个极其昂贵的建立通信系统的方法。

尤其是对于标准化的系统,这样的方法是绝对不可能的。

即使,当测试结果显示在一个给定的环境下系统不能良好的运行,这也不能马上解释为什么会发生这个问题。

另外,对信道和它与系统的相互作用有详细理解才能吧见解转化为可能的解决对策。

本文的一个关键之处在于指出了信道特征和系统设计之间的相互作用的关系,并且把传播工作和其他研究领域联系到了一起。

对于UWB传播信道的研究已经有很多年了。

20世纪初以来,对于短电磁脉冲与标准对象的理论研究已初见成效。

然而,这种理论研究直到本世纪才应用到典型的无线场景模拟中。

甚者,UWB传播信道的测量工作在20世纪90年代末才完成,首篇关于UWB传播信道模型的研究论文在2001年才发表。

尽管在近10年,人类做了大量的研究,但是关于已建立的模型参数化的测量基础仍然有一点模糊。

论文的剩余部分安排如下:第二部分涵盖了UWB 信道的一些传播现象。

第三部分描述了如何测量UWB 信道。

第四五部分分别阐述了大范围的UWB 信道特征和小范围UWB 信道特征。

关于确定性信道预测和统计性信道模型的综述。

II 基本的UWB 传播A 多径传播在无线电传播里一个基本的传播机制是多径传播。

事实上,信号可以从TX 到RX 之间传播通过不同的路径和交互作用。

为了更好地理解这个现象,要描述这个通过天线从电磁场发射出来的UWB 信号,它可以发射道不同的方向(在传统的传播里,UWB 信号是一些窄频的均匀平面波,但是也有可能是其他结构)。

在空间里传播的UWB 信号可能发生反射,或者折射,当遇到物体时也可能发生散射,如图1。

每一种交互流程都能改变它的方向,并且有些作用(像折射)可能把UWB 信号分裂成许多新的信号。

UWB 信号会有不同的路径。

例如,它在到达RX 接受天线时,与某个物体发生相互作用,就会又产生不同的路径,因此称为多径分量(MPC )。

根据 MPC 采用的路径,它出现某些延迟 ,衰减和色散。

在传统的传播研究中,人类认为它与外部环境发生作用只改变他的方向,因此,到达接收机的信号是衰减和延迟路径传输的总和信号,信道的脉冲响应 h(t)如下式①、(1)n a 和n 分别是第n 条路径时刻t 的信道增益和信道时延。

当TX 、 RX 、 和相互作用的对象可以移动,(1)中的参数为时间变量,值得注意的是,它可以被解释在两个方面:i )一个纯粹的数学方法,在这里我们让N 趋于无穷(每一波的权力变得无限小的),从而使信道冲激响应可以代表信道任意功能; ii )在一个物理方式,这个公式代表的只有有限数量的平面波,每一波对应的来自其他对象的反射波。

在这种情况下,①仅仅是一个近似描述,而忽略漫散射,部分衍射等的带来的影响。

方程(1)也有可能会忽视另一些对UWB信道很重要的效应。

在MPCS和对象之间的所有交互作用都有频率相依性的,例如,如果钢化玻璃的反射系数从0.9到0.65之间变化,而频率也会在7.5到10.5GHZ之间变化。

因此,单个的多路径分量的冲激响应是不是一个Dirac函数,而是一个失真的脉冲,它的失真取决于多路径分量方从发射器到接收器之间产生的的相互作用,因此,信道的冲激响应公式如下:(2) 其中表示卷积讨论到目前为止,只有讨论传播信道,但忽略了系统操作的特征,为了进一步讨论,我们必须记住每一个系统包括UWB,他都有一个有线宽带B。

因为,脉冲响应(1)和(2)与系统滤波器的脉冲响应是卷积。

一个简单而直观的图像把时间轴分割成长度为1/B的可分割延迟Bins。

所有的脉冲汇集到一个bin时,不能被分割,因此就形成了叠加。

汇集到同一个延迟bin的多径分量相互作用会导致小范围的衰减。

换句话说,MPCS叠加为construction way,还是destructive way 依赖于MPCS的相对运行时间。

短距离移动的TX 或RX可以把destructive 转化为construction add-up,反之亦然。

如果大量同样强的信号聚集到一个bin 上,中央极限定律将变为可行的,符合振幅的概率密度函数将会变成复杂的高斯函数。

这样反复运转将意味着,绝对振幅的概率密度函数将服从瑞利分布,并且接收功率的概率密度函数将变成单向指数。

图2:大约50 ns的延迟的多径分量信号的振幅累积分布函数[室外场景(加油站)]实线:累积概率分布函数。

虚线线:莱斯适合。

虚线:瑞利适合。

下面是我们制作的关于UWB-ABS和UWB-REL的区别的图示。

假设一个系统的频宽范围是fc—B/2 到fc+B/2,B是绝对频宽,B/fc是相对频宽,fc是载波频率。

UWB-ABS系统是指B>500MHZ的系统,UWB-REL系统指的是B/fc>20%的系统,但同时也许记住,一个系统也可能是UWB-ABS和UWB-REL的共存体。

图3 是UWB-ABS和UWB-REL系统与传统的窄频宽系统关于信号脉冲响应,系统滤波器响应和复合脉冲响应这三种响应的对比图,同样也显示了脉冲效应的傅里叶转换。

因此,作为系统带宽的增加,下面情况下可以区分如图3窄带系统:这些系统有这样的窄的带宽,所有的多径分量落入单一的解析的延迟bin。

换句话说,最大过量的延迟<1/ B;请参阅图3底部宽带系统:带宽是足够大的,一些延迟段包含多个多径分量,导致每个单独的段产生衰减。

平均小规模以上的脉冲响应的幅值的平方衰落给出的功率延迟分布(PDP)。

最常见的模型为PDP为一单指数衰减(参见文献[ 18 ,CH 7])的冲激响应时,如(1)所述。

UWB- ABS:当系统绝对带宽变得非常大,新现象发生。

i)多径分量落入每个的延迟段的数量减少,因此衰落统计数据不一定是瑞利分布了。

图2示出一个例子,100 MHz和7.5 GHz的带宽信号的一组反射衰落统计。

ii)每一个可分辨延时包含了多径分量,因此,延迟段包含多径分量的穿插空[延迟段]。

由此产生的PDP被称为“稀疏”。

这些现象的发生所需的带宽取决于对环境与需要不重合于500 MHz的带宽,形成了“官方的”在很宽的频带和超宽的边界带系统。

UWBABS 信道的脉冲响应大约是所描述的(1)。

UWB- REL:在这些系统中脉冲失真的持续时间(支持)变得比宽带WB 要大。

因此,脉冲失真变得明显,必须考虑到信道累积描述;换句话说,(2)可以使用。

图3示出的上半部分中,每个单独的脉冲的脉冲响应是扭曲的,并由系统过滤器过滤没有不会改变这个显著的事实。

当考虑到传递函数,我们还发现,UWB -REL系统表现出频率依赖于大尺度衰落和路径增益。

这种现象可以被事实解释即频率成分显著不同的频率表现不同的环境中,一个对象的影响取决于以波长为单位的变量大小。

例如,一个信号在100 MHz的范围内可以很容易围绕汽车衍射,而信号分量在5 GHz范围内衍射被阻止。

路径增益的频率依赖性的结果就是广义平稳非相关散射( WSSUS )模型不适用; WSSUS要求的衰落统计(包括的平均功率)是独立的绝对频率。

另一个在UWB -REL系统中一个有趣的效果,多径分量的延迟改变了超过1/B,就像TX或RX移动在好几个波长范围,这是该区域从该小尺度衰落的统计资料中提取的。

因此,信道统计不必固定在这个地区的另一原因是WSSUS假设的故障。

B 路径增益和大范围衰减(large-scale fading)在无线电传播里,另外两个传播现象就是路径增益和大范围衰减。

所谓的大尺度衰落指的是,TX(RX)在大于10λ距离范围里移动时所发出的一个MPC的强度。

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