UWB信道冲激响应实验报告

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1、综合课程设计之UWB无线信道冲击响应号名班级指导老师目录一、UBW信道冲激响应原理41、UBW无线通信介绍42、UBW多径信道模型介绍53、UBW无线信道冲击响应原理5二、UBW信道冲激响应仿真实现6三、实验结果与分析13四、小结14一、UBW信道冲激响应原理1、UBW无线通信介绍超宽带无线通信是使用微弱的，持续时间极短的脉冲进行短距离通信。一般脉冲持续时间为0.2ns到1ns,因此脉冲序列不必转换成较高的载波频率进行传输，而是直接利用纳秒至皮秒级的窄脉冲形式传输。这种方式占用带宽非常之宽，具有G量级带宽。信号占空比极低，每个信号间出现较长的无信号状态，让每个频道脉冲反应能逐渐衰减至零

2、，并将字符间干扰降至可忽略的程度，所以它有很好的多径免疫能力。一般认为，如果一个信号的带宽相对于载波中心频率或中心频率来说较宽，即相对带宽很大，那么这个信号就是UWB信号。更一般的定义来自于雷达领域，规定只要一个信号在10dB处的绝对带宽大于0.5GHz或分数带宽大于20%,则这个信号就是超宽带信号。传统上，UWB信号是通过很窄的脉冲来获得的，这项技术目前已经在雷达系统中广泛应用，称其为脉冲无线电（IR）。这种脉冲传输的特点是，通过对非常窄的脉冲信号进行调制，以获得非常宽的带宽来传输数据。由于UWB与传统通信系统相比，工作原理迥异，因此UWB具有如下传统通信系统无法比拟的技术特点：（1

3、）系统结构的实现比较简单（2）高速的数据传输（3）功耗低（4）安全性高（5）多径分辨能力强。超宽带技术在通信、雷达和无线定位等领域都将有广阔的应用前景。近年来,人们对超宽带技术深入的研究使超宽带技术在系统理论、天线、功率放大器、脉冲的产生与接收、同步、集成电路等方面取得了重大进步。超宽带的未来研究重点是利用超宽带技术可以提供高数据率传输的能力与定位功能；利用脉冲超宽带信号对障碍物的良好穿透特性与精确测距功能；超宽带信号具有很低的辐射功率，类似白噪声频谱，难以检测，具有低干扰、低截获概率特性的应用领域。2、IEEE802.15.3a推荐的UBW信道模型介绍对室內信道模型的最初研究可追溯到

4、1959年，从那时起，已经提出了多个用于室内窄带传输模型。针对超宽带信道的情况，也进行了多次室内传播测量实验，提出了许多不同的信号模型，其中包括它们的信道测量时延环境、数据描述、路径损耗模型、多径模型等。IEEE信道模型委员会最终决定采用基于簇方式的模型，该模型首先由Turin等人提出。后来由SaIeh和Valenzuela在对室内多径传播进行统计建模这一开创性工作中进一步规范化，即S-V信道模型，但是其在测量时使用的信号类似于低功率雷达脉冲，并不是专门为UWB设计的，为了与在UWB测量实验中得到的数据更加的吻合，IEEE工作组对S-V信道模型进行了一些修改，得到了IEEE802.15

5、.3a的标准信道模型。1、s-v信道模型Saleh和Valenzuela提出了用于不同室内无线系统仿真和分析的室内无线信道统计模型。这一模型被证实和测量结果一致，并可以通过调整参数扩展到其它的建筑物。该模型主要用四个参数来描述不同的环境：簇到达速率、每簇中脉冲到达的速率、簇衰落因子和脉冲衰落因子。S-V模型假定多径成簇到达，在一簇里，多径增益幅度是一个独立瑞利随机变量，并有一个随着传播衰减和时延而指数衰减的变量。多径中一径的相位角是一个在［0,2口］之间均匀分布的独立随机变量。到达时间变量构成到达速率的泊松过程，簇的表达式和建筑物结构有关，一簇内的多径是由发送和接收附近物体的多次反射组

6、成。该模型仿真时比较简单，而且对被测信道模拟比较准确，已经成功的应用在办公室环境中，但是在一些复杂室内环境中采集数据就不行了。2、IEEE802.15.3a的标准信道模型在最初的S-V模型中幅度统计是服从瑞利分布的。然而，在UWB信道的测试中发现幅度的分布更符合对数正态分布。因此，IEEE802.15.3a工作组对其子委员会在2002年门月提交的UWB信道模型稍作改进，规定了幅度是对数分布的，并用另外个对数正态随机变量表示总的多径信道增益的波动。这个信道模型被假定在观察期间是静止的。IEEE模型的信道冲激响应可以表示为：NK(”)”=o"1(2.1)其中，尤代表对数正态分布的信道增益的

7、变化；"代表观测到的簇的数目；K5)代表第门簇中接收到的多径数目；匕伙代表第n簇中第斤条路径的系数；Tn表示第门簇的到达时间，％是第门簇中第斤条路径的时延。信道系数可以定义为ank=PnkPnk(2.2)上式中，门山为以等概率取+1和T的离散随机变量，0腻是第〃簇中第斤条路径的服从对数正态分布的信道系数，0腻可以表示为Xnk(2.3)0防102。其中，心是均值为“祕‘、标准差为0山的高斯随机变量，特别的，心可以进一步分解为(2.4)其中J和S为