多天線超寬帶信道建模及其應(yīng)用研究.pdf

1、超寬帶(Ultra WideBand,UWB)技術(shù)和多天線MIMO技術(shù)都具有各自的優(yōu)點(diǎn),兩者的結(jié)合(MIMO&UWB)將成為今后關(guān)注和研究的重點(diǎn),而信道模型將成為研究這一切的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。以往對超寬帶信道模型的研究更多是針對單天線模型展開的,而MIMO&UWB系統(tǒng)比SISO超寬帶(SISO&UWB)更復(fù)雜,具有一系列的未知因素,面臨著很大的挑戰(zhàn)。
　　 本文從傳統(tǒng)信道和室內(nèi)超寬帶信道的區(qū)別出發(fā),先介紹SISO室內(nèi)超寬帶信道模型的發(fā)

2、展過程,并利用IEEE802.15.3a超寬帶信道模型兩個(gè)場景,研究時(shí)間窗對UWB系統(tǒng)的平均誤比特率影響,后又建立相關(guān)性室內(nèi)MIMO&UWB信道,最后在多頻帶正交頻分復(fù)用超寬帶(MB-OFDM-UWB)系統(tǒng)中研究信道相關(guān)性對其性能的影響。主要完成工作如下:
　　 (1)首先分析傳統(tǒng)信道模型和室內(nèi)超寬帶模型區(qū)別。其次介紹幾種比較經(jīng)典的超寬帶信道模型,即IEEE802.11信道模型、△-K模型、S-V模型、UWB信道工作小組采用的I

3、EEE802.15.3a模型。最后用實(shí)驗(yàn)仿真的方法模擬室內(nèi)超寬帶信道模型重要參數(shù),包括可分辨多徑數(shù)、多徑時(shí)延參數(shù)、多徑到達(dá)時(shí)間、多徑幅度分布。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了IEEE802.15.3a信道模型的準(zhǔn)確性和有效性,同時(shí)也反映出前三種模型均與實(shí)際測量不完全符合。
　　 (2)在IEEE802.15.3a超寬帶信道模型兩個(gè)場景基礎(chǔ)上,采用二進(jìn)制信號調(diào)制方案,推導(dǎo)了超寬帶系統(tǒng)接收機(jī)端加信號觀察時(shí)間窗[O,T]的平均誤比特率Pe公式,提出了兩

4、種時(shí)間窗選取方法來尋找合適的窗長T,仿真結(jié)果表明所提出的時(shí)間窗選取方法在保證捕獲了大部分信道特性的基礎(chǔ)上,其平均誤比特率Pe接近理論值,并減少了信號觀察時(shí)間。
　　 (3)根據(jù)等功率法為MIMO&UWB信道模型配置空間角度,并基于相關(guān)矩陣法建立了MIMO&UWB信道模型,推導(dǎo)了多天線情況下空間相關(guān)性公式,分析了多天線以及空間參數(shù)對信道性能的影響。計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果驗(yàn)證了所建模型的有效性,同時(shí)表明:空間相關(guān)性增大,信道10dB多徑數(shù)及

5、總能量85％多徑數(shù)減少,信道平均能量變大,反之,相關(guān)性變小,觀測到的多徑數(shù)增多,信道平均能量變小。后在建立信道模型基礎(chǔ)上,通過對信道矩陣特征值仿真來分析相關(guān)性對MIMO&UWB信道容量的影響。
　　 (4)最后將MIMO&UWB信道模型運(yùn)用超寬帶傳輸系統(tǒng)中。采用IEEE802.15.TG3a工作小組提出的MB-OFDM-UWB方案產(chǎn)生超寬帶信號,然后擴(kuò)展到MIMO-OFDM&MB-UWB系統(tǒng),研究本文建立的MIMO&UWB信道模