超宽带信道测量技术及测量数据后处理与参数估计方法的研究

论文摘要

本论文受助于“新一代宽带无线移动通信网”重大专项课题2009ZX03006-009《超宽带设备的技术规范和性能评测》项目的子课题“信道评测模型”。2008年12月6日工信部无[2008]354号《关于发布超宽带（UWB）技术频率使用规定的通知》,规定UWB技术的使用频段为4.2～4.8GHz和6～9GHz。超宽带技术成为正式商用的可能。UWB信道测量最关注的是衰落的统计特征,因此,关于UWB信道测量方法主要研究内容是对测量数据的后处理方法和参数估计方法。对数据的后处理将采用去除噪声、数据信号的分离等技术。UWB传输信道的主要参数有：链路损耗：宽带功率等级可以用来描述周身信道产生的阴影效应。频域传输函数：在连续的子带中平均斜率和自相关系数是有联系的,而且由于信号的畸变,频率响应的研究在UWB系统中显得格外重要。信号时延差：在设计和优化低功率设备时,这类参数在系统级设计上格外重要。本文的主要工作包括以下几点：阅读大量的文献资料,了解超宽带技术的特征、应用及与其他技术进行了比较。研究了信道测量的方法,选用频域测量法,以教室为典型环境,进行实测,采集信道特征数据。了解无线通信信道的传输原理,研究各类传输模型及相关参数,对采集的原始数据进行后处理和参数估计。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的背景及意义
• 1.2 UWB信道的特征
• 1.3 测量技术在超宽带信道研究中的意义
• 1.4 测量数据后处理技术在超宽带信道研究中的影响
• 1.5 参数估计方法研究的重要性
• 1.6 论文框架
• 第二章 无线通信信道传输原理及特征
• 2.1 传输原理
• 2.2 大尺度衰落模型
• 2.2.1 自由空问传播模型
• 2.2.2 对数距离路径损耗模型
• 2.3 多径延时
• 2.3.1 冲激响应模型
• 2.3.2 多径时延的参数
• 2.3.3 S-V模型
• 2.4 小尺度衰落
• 2.4.1 小尺度衰落概念
• 2.4.2 小尺度衰落的类型
• 2.4.3 小尺度衰落信号振幅的分布类型
• 2.4.3.1 Rayleigh衰溶分布
• 2.4.3.2 Ricean衰落分布
• 2.4.3.3 Nakagami分布
• 第三章 超宽带技术及其信道测量
• 3.1 超宽带技术简析
• 3.1.1 超宽带技术概要
• 3.1.2 UWB通信技术特征
• 3.1.3 UWB与其他通信系统比较
• 3.1.3.1 UWB 与 IEEE802.11a对比
• 3.1.3.2 UWB与蓝牙（Bluetooth）
• 3.1.3.3 UWB与HomeRF
• 3.1.4 UWB基本应用
• 3.1.4.1 高速UWB在无线个域网的应用
• 3.1.4.2 中低速UWB在无线传感器网络的应用
• 3.1.4.3 UWB在无线体域网的应用
• 3.1.4.4 无线定位
• 3.1.4.5 成像应用
• 3.2 超宽带信道测量
• 3.2.1 频域测量原理
• 3.2.2 反射与传输特性及其参数
• 3.2.2.1 反射特性参数
• 3.2.2.2 传输特性参数
• 3.2.3 网络分析仪测量原理
• 3.2.3.1 网络分析仪工作原理
• 3.2.3.2 激励源
• 3.2.3.3 信号分离装置
• 3.2.3.4 接收机
• 3.2.3.5 显示处理单元
• 3.2.4 矢量网络分析仪
• 3.2.5 全向天线
• 3.2.6 线缆及转接头
• 3.2.7 测量辅助工具清单
• 3.2.8 实际测量过程
• 3.2.8.1 网分仪校准
• 3.2.8.2 测量误差模型
• 3.2.8.3 校准原理
• 3.2.8.4 电子校准件
• 3.2.8.5 校准过程
• 3.2.9 测量设计
• 3.2.9.1 暗室测量设计
• 3.2.9.2 教室场景测量
• 3.2.10 测量结果
• 3.2.10.1 暗室测量结果
• 3.2.10.2 教室场景测量结果
• 第四章 测量数据后处理方法
• 4.1 后处理原理
• 4.1.1 去除天线响应
• 4.1.2 频域数据加窗
• 4.1.3 傅立叶反变换
• 4.1.4 调整分辨率
• 4.1.5 去除噪声
• 4.1.6 设置时间零点
• 4.2 教室场景后处理结果
• 4.2.1 去除天线响应
• 4.2.2 调整分辨率
• 4.2.3 去除噪声
• 4.2.4 设置时间零点
• 第五章 超宽带信道参数估计方法
• 5.1 簇的定义
• 5.2 多径参数提取
• 5.3 分簇方法研究
• 5.3.1 折线法分簇原理
• 5.3.1.1 利用时延分簇
• 5.3.1.2 利用幅度分簇
• 5.3.1.3 拟合线斜率处理
• 5.3.2 结果显示
• 第六章 结语
• 参考文献
• 致谢