太赫茲室內(nèi)通信信道的散射特性研究.pdf

1、高數(shù)據(jù)傳輸速率和巨大的帶寬需求推動(dòng)著無(wú)線通信進(jìn)入 THz領(lǐng)域,室外太赫茲無(wú)線傳輸受天氣影響嚴(yán)重,進(jìn)而轉(zhuǎn)向室內(nèi)短距離無(wú)線通信,室內(nèi)建筑材料在太赫茲波段具有粗糙性能,其表面散射會(huì)影響無(wú)線傳輸特性。對(duì)于室內(nèi)太赫茲無(wú)線信道的研究,急需掌握室內(nèi)THz波傳輸特性和建筑材料表面的散射影響,本文主要做了如下工作:
　　研究了室內(nèi)典型建筑材料的太赫茲波散射特性。分析了0.1-1THz波段的wallpaper和plaster材料粗糙表面的反射性能;采

2、用 Kirchhoff標(biāo)量近似法對(duì) plaster材料的不同極化和粗糙度的300GHz散射系數(shù)分布進(jìn)行了研究。仿真結(jié)果表明:墻壁表面散射會(huì)降低鏡面反射能量,同時(shí),隨著入射頻率的增大,粗糙面的漫散射越強(qiáng);隨著表面粗糙度的增大,鏡面方向的相干散射減弱、非相干散射分布越均勻;粗糙面參數(shù)的高度標(biāo)準(zhǔn)偏差?和相關(guān)長(zhǎng)度l對(duì)相干散射系數(shù)的影響中,其?對(duì)相干散射系數(shù)影響起主要作用。
　　研究了室內(nèi)太赫茲波的直線傳播、散射和繞射傳播特性。首先,根據(jù)

3、HITRAN數(shù)據(jù)庫(kù)和擴(kuò)展損耗理論研究太赫茲波的直線傳播損耗;其次,采用以鏡面散射點(diǎn)為中心的射線跟蹤法分析二維平面的300GHz散射傳播特性;最后,采用一致性繞射理論分析遮擋屏繞射影響。分析結(jié)果表明:1THz以下的太赫茲波直線傳輸損耗主要受路徑擴(kuò)展損耗影響;當(dāng)粗糙參數(shù)不變時(shí),水平極化波的非視距區(qū)域的接收性能比垂直極化波的性能好;隨著粗糙度的增大,整個(gè)非視距區(qū)域的接收性能都提高;散射射線跟蹤存在耗時(shí)長(zhǎng)問(wèn)題;在入射和反射陰影邊界及附近出現(xiàn)明顯

4、的繞射現(xiàn)象;視距區(qū)域不受繞射影響,視距和非視距區(qū)域的過(guò)渡區(qū)受繞射影響;在非視距區(qū)域中,離視距區(qū)域越遠(yuǎn),相對(duì)繞射功率值越小。
　　研究了基于OpenMP的并行加速計(jì)算,對(duì)室內(nèi)二維平面和三維空間的場(chǎng)分布進(jìn)行了仿真分析,并采用3D Sufer軟件實(shí)現(xiàn)三維數(shù)據(jù)可視化。分析結(jié)果表明:并行射線跟蹤不但可以提高計(jì)算精度而且縮短了仿真時(shí)間;室內(nèi)三維空間的視距區(qū)域主要受直射波影響,非視距區(qū)域主要受散射波影響,而繞射波對(duì)整個(gè)空間的場(chǎng)分布的影響不予考慮

5、。
　　研究了室內(nèi)多徑散射傳播的時(shí)空特性,對(duì)多徑散射傳播的AoA/AoD、ToA、不同極化和粗糙度的AoA振幅概率分布進(jìn)行了仿真分析。分析結(jié)果表明:散射多徑傳播在AoA/AoD和ToA上表現(xiàn)出集群現(xiàn)象;混合高斯模型(GMM)能很好地逼近上述參數(shù)的概率分布,其中,AoA/AoD概率分布符合2個(gè)高斯函數(shù)構(gòu)成的GMM,ToA、不同極化和粗糙度的AoA振幅概率分布符合4個(gè)高斯函數(shù)構(gòu)成的GMM;垂直極化波的GMM逼近效果比水平極化波差,并隨