面向物聯(lián)網(wǎng)的室內(nèi)短距離環(huán)境UWB信號(hào)多徑傳播特性研究.pdf

1、以信息感知為特征的物聯(lián)網(wǎng)在最近幾年受到了非常廣泛的關(guān)注，被稱為繼計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)之后，世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮。UWB技術(shù)憑借其系統(tǒng)功耗低、傳輸速率高、穿透性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為物聯(lián)網(wǎng)背景下室內(nèi)短距離無(wú)線通信極具競(jìng)爭(zhēng)力和發(fā)展前景的技術(shù)之一。UWB信號(hào)傳播特性是UWB信道理論的重要組成部分，因此研究室內(nèi)短距離環(huán)境UWB信號(hào)多徑傳播特性具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。本文基于時(shí)域射線跟蹤方法對(duì)室內(nèi)短距離環(huán)境中UWB信號(hào)的多徑傳播特性進(jìn)行了仿真與分

2、析，得到了接收功率、時(shí)延擴(kuò)展、瞬時(shí)功率延遲分布等傳播參數(shù)，分析結(jié)果可以為室內(nèi)短距離環(huán)境中UWB無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋與優(yōu)化提供理論依據(jù)。
　　本文的主要研究?jī)?nèi)容及貢獻(xiàn)如下：
　　（1）全面總結(jié)了時(shí)域射線跟蹤方法中時(shí)域反射系數(shù)、時(shí)域繞射系數(shù)和時(shí)域透射系數(shù)的計(jì)算方法及推導(dǎo)過(guò)程，分析比較了不同計(jì)算方法的適用范圍及其改進(jìn)之處。
　?。?）基于已知文獻(xiàn)中的環(huán)境以及條件進(jìn)行建模仿真，將本文的仿真結(jié)果與已知文獻(xiàn)中的實(shí)測(cè)結(jié)果作對(duì)比，一致性較

3、好，驗(yàn)證了基于時(shí)域射線跟蹤方法預(yù)測(cè)室內(nèi)短距離環(huán)境中 UWB信號(hào)傳播特性的正確性與有效性。
　?。?）考慮仿真的實(shí)用性，研究了在帶有金屬家具的室內(nèi)短距離環(huán)境中UWB信號(hào)的多徑傳播特性。仿真的創(chuàng)新之處在于引入的金屬家具可以視為良導(dǎo)體，入射信號(hào)會(huì)發(fā)生明顯的“趨膚效應(yīng)”，并能夠凸顯出非視距傳播中繞射路徑對(duì)接收機(jī)的貢獻(xiàn)。因此，引入金屬家具可以全面考慮直射、反射、繞射和透射四種傳播機(jī)制，有效地研究了室內(nèi)短距離環(huán)境UWB信號(hào)的接收功率分布、瞬時(shí)

4、功率延遲分布和均方根時(shí)延擴(kuò)展等多徑傳播特性。結(jié)果表明，金屬家具的存在使得接收功率和均方根時(shí)延擴(kuò)展普遍降低；在非視距傳播中，透射與繞射的作用明顯，不可忽略，且信號(hào)的瞬時(shí)功率時(shí)延分布變窄。
　?。?）考慮仿真的復(fù)雜性，在非視距傳播條件下，基于時(shí)域射線跟蹤方法對(duì)室內(nèi)短距離辦公環(huán)境中UWB信號(hào)傳播特性進(jìn)行了仿真和分析，并與視距傳播條件下的仿真結(jié)果進(jìn)行了比較與分析。結(jié)果顯示，視距傳播中接收功率的起伏情況比非視距傳播變化小，二者的功率統(tǒng)計(jì)分布