井下UHF宽带传播多径信道的频域AR建模

根据信道脉冲响应波形,文章对井下UHF宽带无线电波多径信道进行了频域自回归(AR)建模与仿真,证明了频域AR模型在井下多径信道应用的可行性,这为井下宽带乃至超宽带无线通信的信道模型计算机仿真研究提供了一种新思路。仿真结果表明,频域AR模型只需要很少的模型参数就可给出一个比较精确的信道描述,是信道建模比较理想的选择。     

室内非视距环境超宽带信号传播特性研究

基于时域射线跟踪方法对室内超宽带信号传播进行了仿真和分析。设计了一种应用于室内带金属家具非视距环境的超宽带信号信道仿真模型,用以分析和描述超宽带信号经室内反射、透射和绕射传播后的时域电场强度,同时比较分析了仿真得到的视距传播和非视距传播中的多径传播、功率时延分布等传播参数。仿真结果可以为室内复杂环境中超宽带无线通信网络覆盖与优化提供理论依据。     

超宽带室内修正S—V信道模型的仿真与分析

信道模型是无线通信系统研究和设计的基础.介绍了超宽带室内无线通信信道模型,给出了泊松过程模型、△-K模型、S-V模型以及IEEE802.15.3a模型等典型UWB信道模型的建模方法和特征,针对室内信道多径分量的成簇到达特性提出了修正的S-V信道模型并对其进行仿真.仿真结果表明,该模型能较好的反应UWB信道的特征参数.     

超宽带信号室内场强分布

采用了射线跟踪与时域分析相结合的室内超宽带信号仿真模型,用以分析和描述超宽带信号经室内多径环境传播后的时域电场强度。基于仿真模型,计算了超宽带信号的室内场强分布,针对RAKE接收机可利用多径信息的特点,比较了多径接收相对于单径接收的改善效果。结果表明,适当选取接收径数可以取得接收效果与接收机复杂度的综合最优效果,这对超宽带室内通信具有参考意义。     

基于空分RAKE接收机的超宽带信号多径性能分析

超宽带信号由于良好的抗多径能力而适用于室内等密集多径场所的高速无线接入。该文研究的就是超宽带信号的多径信道中具体的性能指标，即在一定的信噪比条件和接收机条件下，超宽带系统传输的误码率。文中采用分空RAKE接收机，以最大组合比方式进行接收，在此基础上假设接收信号服从瑞利分布或莱斯分布，推导出了基于接收信号信噪比的不同超宽带多径信号波形及不同天线阵元数量时的误码率计算公式。之后，通过仿真对AWGN信道和多径信道的接收性能、不同UWB波形的接收性能等进行了比较，得出一些重要的具体结论。     

多径衰落信道中多OFC-SAW传感器同时读取算法

针对多个正交频率编码声表面波（OFC-SAW）传感器存在同时读取困难的问题,对理想信道中多OFC-SAW传感器反射信号进行了建模分析,通过理论推导实现了对理想信道中多OFC-SAW传感器信息的同时读取。针对实际应用中的多径衰落信道特点,建立了多径衰落信道中阅读器接收到的OFC-SAW传感器反射信号数学模型。对理想信道中阅读器接收到的信号与多传感器反射信号之间的关系模型进行修正,从而得到多径衰落信道中阅读器接收到的信号与多传感器反射信号之间的关系模型。实际应用中通过适时监测信道来估计信道模型参数,从而实现多径衰落信道中多OFC-SAW传感器信息的同时读取。最后经过仿真分析验证了该算法的有效性。     

强脉冲噪声环境下的多径衰信道估计

提出一种在强干扰脉冲噪声存在下对无线多径信道进行估计的算法.在无线通信系统中,衰落信道可以采用自回归(AR)模型建模,通过RLS算法和自适应Kalman滤波器分别对AR模型的参数进行估计,但是,这两种算法对噪声干扰非常敏感.为了加快RLS算法的收敛性,并有效抑制大脉冲干扰的影响,在算法的改进中引入了抑制因子,用于对脉冲干扰幅度的抑制.仿真结果显示:相比于传统的算法,改进后的算法在联合估计信道时,提高了抵抗大脉冲干扰的能力,加快了待估参数的收敛速度.     

矿井环境下基于MB-OFDM的UWB系统建模及性能分析

针对超宽带无线通信系统UWB在矿井环境下的多径传播所造成的频率选择性衰落,提出将具有抗多径时延等优势的多频带正交频分复用技术MB-OFDM应用到井下UWB系统中。为了弥补S-V模型在信道衰落环境下的不足,将传统的信道冲击响应转换为一个独立的角度脉冲响应,建立一个基于修正的信道模型。结合修正的信道模型,对基于MB-OFDM的矿井UWB系统进行建模,给出了频带的划分方式、信道的改造办法、无线系统的设计方案等。在矿井复杂环境下对系统模型进行性能分析仿真,结果表明,该系统能有效抵抗多径衰落,具有抗噪声能力强、误码率低、覆盖范围远等优点。     

机舱内部超宽带无线信道参数仿真

在机舱无线信道传输特性优化问题的研究中,将超宽带无线通信系统应用到机舱环境中,首先需要对机舱无线信道参数特性进行研究,优化信道模型参数.针对机舱环境,采用射线追踪的软件仿真方法来模拟超宽带信号在机舱内部的传播路径,计算信道模型参数.提出采用接收球的反射角误差法,通过信号传播距离、入射角度、反射角度之间的数学关系,来追踪信号传播路径.建立ARJ21机舱内部模型仿真信号传播路径,对仿真数据进行统计分析,得到信道特性参数:簇到达率、簇衰减常数、径衰减常数,以及均方根时延扩展,优化信道特性参数,可为机舱内部信号传输提供参考.     

超宽带Rake接收机结构的研究

超宽带信号在室内密集多径环境下会产生严重的时间弥散,信号的传输性能将会下降,Rake 接收是提高超宽带接收机性能的重要手段。然而如何确定接收机的叉指数目成为接收机设计过程中的关键问题。基于 IEEE802.15.3a 室内超宽带多径信道模型,采用二进制相移键控(BPSK)调制方式时,选用最大比合并(MRC)方式对 Rake 接收机的超宽带通信系统的性能进行了仿真。仿真得出了最佳的合并叉指数目,结果表明在最佳的合并叉指数目情况下的系统性能较其他叉指数目情况下的系统性能更为优越,验讧了选取此叉指数目的有效性。此方法大大有利于 Rake 接收机的设计。     

MB-OFDM UWB系统中的信道估计算法研究

MB-OFDM UWB系统采用相干解调的方式,因此在接收机内必须要实施信道估计,获得所有子载波的参考相位和幅值,从而可以恢复原始数据比特.在典型的UWB室内信道模型下,分析了基于块状训练序列的信道估计算法.然后结合MB-OFDM UWB系统中时频编码的特性,先对LS估计结果在频域内求平均,然后再进行DFT变换域估计,就可以得到改进的DFT信道估计算法.Simulink仿真结果表明该算法比LS和基于DFF变换域的算法估计效果都要好,同时具有结构简单,复杂度低等特点.     

基于HBC频段动态人体信道传输特性的研究

现有的人体体表通信信道模型仅限于单频或UWB频段的体表传输,且只考虑了静态人体姿势下的场景.利用时域有限差分方法建立35种连续姿势下的人体模型,分析动态人体通信信道(HBC)的传输特性.确立了路径损耗与通信距离的正比关系;将修正后的S-V模型作为动态人体信道模型分析多径效应,并进行了验证;最后,根据二阶信息准则确定了平均功率增益的累计概率密度符合对数正态分布.结果与UWB频段下进行对比,人体运动在HBC频段下对人体通信传输特性的影响更小,更适合动态人体的体表通信.     

基于频域RLS的UWB信道估计算法研究*

为了提高超宽带接收机性能,提出一种适用于TH-PPM调制方式的超宽带信道估计算法,并对其误码率性能及复杂度进行了分析。算法基于信道频域特性,结合递归最小二乘（RLS）计算,达到信道参数估计的目的。算法可同时对多路信道进行估计,而且对幅度和相位不存在模糊因子。通过计算机仿真和与最大似然法信道估计算法的对比表明,该算法在误码率为10-4时,信噪比增益约为2 dB。通过对该算法性能的理论分析及计算机仿真实验表明,该算法在保证信道估计性能的前提下具有低复杂度,易于工程实现的优点。     

基于混合自回归潜周期模型的网络结构分析

格兰杰因果关系是推导网络结构最强有力的工具,特别是对于时间序列数据而言,它有非常精确的时间空间和频率空间的表示形式,所以它的应用越来越广泛。但是实际问题中的很多数据表现出明显的周期特点,且实际测量到的数据通常会受到历史记录的影响,对于这种类型的数据,可以用混合自回归潜周期模型来进行处理。将传统格兰杰因果关系模型应用到包含调和振子的混合自回归潜周期模型,对模型中的参数进行了估计,在此基础上,利用格兰杰因果关系的思想推导出网络的结构。     

基于声信道分析的电缆隧道人员定位技术

电缆隧道存在卫星信号完全拒止、电磁信道状态复杂等挑战,使得传统定位方法面临定位精度下滑、方差增大等问题。为此,本文提出一种基于声信道模型分析和到达时间估计的电缆隧道高精度人员定位方法。首先,在隧道中布设多组近超声基站,并通过有限元分析方法对基站布局进行优化;其次,针对人员移动导致的信道动态变化场景,在信号接收端建立统计参数模型,快速估计信号参数并在分数阶傅里叶变换域重构信号,同时通过信道频移状态推测人员的移动速度。最后,利用信道模型估计的到达时间以及移动速度,基于卡尔曼滤波器推算人员位置,同时将融合到达时间估计结果反馈到下一阶段的参数估计过程中,进而对信号参数估计结果进行修正。在地下电缆隧道的实验验证了所提出方法的有效性,在视距条件下性能超越了传统超宽带定位系统。     

改进的自回归AR（p）预测模型在WSN中的应用

自回归AR（p）预测模型是无线传感网络（WSN）中一种减少数据传输次数和降低能量消耗的方法。针对AR（p）模型在建模过程中忽略了不同时期的历史数据对预测值的影响存在的差异,导致模型预测精度不高、网络通信频率受影响的问题,提出了一种改进的预测模型FAR（p）。在AR（p）模型中引入一种新的模糊隶属度函数,通过模糊隶属度函数对预测模型的每个历史数据赋予权值,实现历史数据“重近轻远”的预测效果,并经二次加权平均算法处理后重新构建预测模型。仿真结果表明,改进的预测模型有效地提高了模型预测精度,减少了传感网络中数据传输次数,降低了能量消耗。     

一种基于边沿/门限检测的IR-UWB接收方法

针对脉冲无线电超宽带(Impulse Radio-Ultrawide Band,IR-UWB)无线通信接收机定时精度要求高、结构复杂等问题,提出了一种基于边沿/门限检测(Edge/Threshold Detection)的非相干IR-UWB接收方法.该接收方法利用了IR系统脉冲波形占空比低的特点,将窄脉冲展宽为宽脉冲,降低了定时要求,实现结构较简单.对该接收方法进行了理论分析,给出了加性高斯白噪声(AWGN)信道环境下、OOK调制的误码特性及仿真结果.结果表明接收方法性能主要取决于接收采样时钟频率,当采样时钟频率较高时,该接收方法性能与有20ps定时抖动的相干接收性能可比拟.     

Advanced system‐level simulation paradigm for ultra‐wideband systems using SCERNE platform

In this article, a progressive system‐level simulation framework is developed based on Simulation de Chaînes d'Emission/Réception Nouvelle gEnération (SCERNE) platform to simulate an ultra‐wideband (UWB) impulse radar transmitter and accurately predict its performance. With the purpose of demonstrating the usefulness of the SCERNE ability in system‐level modeling, we present and simulate a simplified structure of UWB impulse radar transmitter. First, after simulation each component in different circuit‐level tools such as ADS, CST, and HFSS, each part has been modeled by using different modeling methods to transfer their data into MATLAB environment. Then, we duplicate the transmitter structure in SCERNE toolbox to validate the results. The advantage conferred by the proposed SCERNE toolbox is that fast and accurate bilateral modeling method is available at multi‐medium structures in contrast with conventional unilateral modeling, and so a lower memory and higher accuracy of the behavioral model is achieved. It can also be beneficial when the user is looking for system‐level, as the increased components amounts can help as a surrogate model. The system model can be easily extended to other UWB radar systems by simply changing the input pulse shape, UWB channel environment, transceiver topology, etc. Various effects such as signal quality, and pulse shape that can easily investigate and re‐optimize for high performance are using the developed model. To validate the practicality of the proposed paradigm, the simulations and predictions through model results are being outlined.