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基于TD-RTM和FDTD混合方法的室内超宽带信号传播特性研究

陈志鹏  
【摘要】:随着无线通信技术的迅猛发展和第五代移动通信的提出,在现代无线通信领域中,宽频带和高速率已然成为无线通信应用中不可或缺的需求,相比于传统的窄带通信系统,超宽带通信系统具有较大带宽、高传输速率和抗多径衰落等优势,在新一代的无线通信技术,尤其是在室内无线通信方面具有较大的发展空间和广阔的前景。为了能够准确地掌握超宽带信号在室内场景下的无线信道传播特性,便于室内超宽带无线通信系统的设计和规划,对于超宽带信号室内无线信道的研究就显得尤为关键。本文采用基于时域射线跟踪法和时域有限差分法的混合方法来对室内超宽带无线信道的传播特性进行研究和分析,主要的研究内容及贡献如下:(1)本文概述了超宽带无线信道的研究现状,对超宽带信号在室内的基本传播机制、超宽带室内无线信道的测量技术、超宽带信号的无线信道特性参数,以及典型的超宽带信道统计模型进行了简要的阐述。(2)对时域射线跟踪法和时域有限差分方法的原理进行了详细阐述,重点介绍了两种算法混合实现的流程。同时,基于混合算法在室内简单环境中对超宽带信号传播特性进行了仿真,并与已知文献中的结果进行对比分析,从而验证了混合算法的正确性。(3)仿真分析了室内典型走廊环境和室内典型实验室环境中的超宽带信号传播特性,通过接收功率,功率时延扩展,路径损耗等参数研究分析了不同环境下超宽带信号的传播特性。研究得出在走廊环境的传播中,沿走廊方向传播的超宽带信号由于波导效应的影响,其信号强度衰减较缓慢。超宽带信号在室内实验室环境传播时,直射信号是视距传播时最先到达、也是信号强度最强的;非视距传播情况下,反射传播为主要的超宽带信号传播模式。(4)针对室内复杂环境进行了建模仿真,分别研究了室内复杂办公环境和室内复杂楼层环境的超宽带信号传播特性,并且分析了不同发射天线、天线的极化方式、绕射和透射计算深度,以及不同环境电磁参数对于超宽带信号传播特性的影响。研究得出超宽带信号具有较强的穿透能力,在非视距传播时,透射为主要的传播模式;超宽带信号的接收功率和时延扩展等参数受室内环境的电参数影响较为明显,并且天线极化方式也对超宽带信号的时延扩展有一定的影响。


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