[发明专利]脉冲超宽带信号在非视距无线信道环境下传播的建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及超宽带无线通信技术，尤其是涉及一种用于对脉冲超宽带无线通信系统的多径传播特性进行建模的方法。

背景技术

超宽带(Ultra-Wide Band，UWB)通信技术就是在近期迅速发展起来的与传统无线通信技术不同的一种新型无线通信技术。按照美国联邦通信委员会(Federal Communications Commission，FCC)的定义，任意相对带宽大于20％或带宽大于500MHz，并满足FCC对功率谱密度限制要求的信号，均被称为超宽带信号。由上述定义可以看出，现在的UWB包括了任何可以使用超宽带频谱的通信形式。这样，UWB的数据信号形式可以分为窄脉冲(冲激无线电)形式与调制载波的扩谱形式。后者可以将UWB信号搬移到合适的频段进行传输，从而更加灵活、有效地利用频谱资源，调制载波系统的信号处理方法与一般通信系统采用的方法相类似。而前者的特性和分析方法都与传统的窄带系统不同，本专利基于窄脉冲作为载体(I-UWB，以下所用UWB若未注明均指I-UWB)的UWB无线通信系统。

超宽带无线信道物理环境通常可以分为视距环境和非视距环境两类。其中，非视距(Non-line-of-sight，NLOS)环境指发射机与接收机之间由于存在障碍物的遮挡作用而不存在直接传播路径的无线传输环境。

电波传播模型是研究任何无线通信系统首先要解决的基础性问题。无线传播环境的特性不仅是所有无线通信理论研究的基础，也更直接关系到工程设计中通信设备的能力、天线高度的确定、通信距离的计算，以及为实现优质可靠的通信所必须采用的技术措施等一系列系统设计问题。

美国AT&T Bell实验室的A.M.Saleh和R.Valenzuela在1987提出的SV模型最早发现了NLOS环境下密集多径信号分簇到达的特性，并提出了簇和簇内多径信号平均能量呈双指数衰减，先后到达的多径信号路径增益统计独立的完整的多径传播模型。2002年，美国Intel公司的J.Foerster和Q.Li进行了具有更高分辨率的信道测量，证实了SV模型在分析UWB室内NLOS多径传播特性方面的优异性能，并根据实测数据提出了对SV模型的简单修正(多径幅度服从对数正态分布)。IEEE 802.15.3a标准工作组提出利用基于SV模型的修正模型作为UWB系统研究和设计的统一信道模型。国内相关方面尚处于基本理论研究阶段，没有形成较完整的多径传播模型。

修正的SV模型，即SV/IEEE 802.15.3a模型在实际应用中存在模型输入参数(如参数“簇到达率”)获取困难的问题，且利用该模型生成的信道冲激响应中可能存在与实测数据不符的过多的随机到达的簇。上述两个问题主要由模型中簇个数随机分布导致，它一方面使模型不便于应用，另一方面造成模型仿真输出与实测数据失真。

发明内容

本发明的目的在于提出一种脉冲超宽信号在非视距无线信道环境下双簇多径传播模型，以有效解决SV/IEEE 802.15.3a模型中输入参数获取困难的技术问题，使模型便于应用，且通过对模型参数的定义，满足对实测数据中NLOS环境不同遮挡情况的建模要求。

为解决上述问题，本发明公开一种超宽带信号在非视距无线信道环境下传播的建模方法，包括：

设定超宽带多径信号在非视距无线信道环境下以双簇形式传播；

通过分别对第一簇的多径平均功率衰减指数γ₁和第二簇的多径平均功率衰减指数γ₂取值极性的定义，控制信道冲激响应平均能量峰值出现的时间，实现利用同一参数对非视距无线信道环境的“一般遮挡”和“严重遮挡”两类不同遮挡条件下超宽带信号传播的信道冲激响应进行建模。

较优的，所述超宽带信号传播的信道冲激响应为：