超寬帶室內(nèi)信道仿真分析
2 信道數(shù)學(xué)模型的建立
2.1 S-V信道模型
由于超寬帶技術(shù)主要應(yīng)用于室內(nèi)環(huán)境,所以人們對超寬帶信道的建模主要集中在室內(nèi)環(huán)境。由于墻壁、家具、人等障礙物的存在,UWB脈沖通常會發(fā)生反射、衍射等現(xiàn)象,且發(fā)送端與接收端很少存在視距傳播路徑(LOS),因此UWB室內(nèi)傳播時的多徑現(xiàn)象嚴重且第一徑通常不具有最大能量。到目前為止,人們已經(jīng)提出了多種UWB室內(nèi)信道模型,如△-K模型、POCA-NAZA模型、S—V模型和IEEE802.15.3a室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)信道模型等。目前普遍認可的對于室內(nèi)超寬帶傳輸特性描述較好的是基于分簇方式的模型,該模型首先由Turin于1972年提出,后來Saleh和Valen zuela在對寬帶信號的研究中提出了進一步規(guī)范化的模型,得到了普遍認可,即S—V模型,基物理描述如下:多徑信號不是按著固定的速率均勻到達接收機,而是以簇(Cluster)的形式,分成一簇一簇地到達。S—V信道模型是一個統(tǒng)計模型,由實測數(shù)據(jù)建模而成,在該模型中,來自同一個脈沖的多徑分量以簇的形式到達接收機,簇到達時間被建模成一個速率為A的泊松過程
為第l簇內(nèi)的第k徑的平均功率;Γ為簇功率衰減因子;γ為多徑的功率衰減因子。雖然在該統(tǒng)計模型中多徑數(shù)目可以為無窮大,但是在實際測試中,當(dāng)l或k比較大時,βk,l近似為零。
2. 2 修正S-V信道模型
S—V模型是一個適合仿真研究使用的完整的多徑模型,但存在幾個問題,首先,S—V信道能夠準(zhǔn)確地反應(yīng)室內(nèi)LOS環(huán)境的傳播規(guī)律,但對于NLOS環(huán)境的性能明顯不足;其次,模型無法準(zhǔn)確預(yù)測特定環(huán)境的多徑傳播特性;最后,在實際應(yīng)用中存在模型輸入?yún)?shù)獲取困難的問題。為與超寬帶實測實驗中得到的數(shù)據(jù)更吻合,802.15.3a工作組對S—V模型進行了一些修改,建議利用對數(shù)正態(tài)分布而不是瑞利分布來描述多徑增益幅度,第一簇內(nèi)部各路徑之間是獨立的衰減機制,用另一個對數(shù)正態(tài)分布隨機變量表示總多徑增益的波動,簇和簇內(nèi)路徑的到達時間分別是用獨立的泊松過程來描述,信道沖激響應(yīng)的相位分別是0或π,因此不存在虛部分量,信道誤差系數(shù)采用實變量來代替原來的復(fù)變量??紤]到UWB信號脈沖經(jīng)過電介質(zhì)表面反射出現(xiàn)脈沖翻轉(zhuǎn)的概率是隨機的,假設(shè)θk,l等概率出現(xiàn)于±π,則修正后的信道模型沖激響應(yīng)可以表示為
表示簇衰減系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差,表示徑衰減系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差,μk,l表示徑衰減系數(shù)的均值,可表示為
其中,Ω0是第一簇第一徑的平均能量。
3 信道仿真及結(jié)果分析
基于發(fā)射機和接收機的平均距離和是否存在視距分量,推薦4種不同的實測信道,CM1:視距(0~4 m),CM2:非視距(0~4 m),CM3:非視距(4~10 m),CM4:非視距(4~10 m),代表了極端的NLOS多徑信道環(huán)境。不同環(huán)境下的信道模型對應(yīng)的參考值,如表1所示。本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/153691.htm
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