典型办公室下60GHz毫米波传播特性研究

为缓解频谱资源的日益紧张,毫米波无线通信已成为新的研究热点之一。基于射线追踪法,对典型室内办公环境下60 GHz毫米波传播特性进行仿真建模,并与2.4 GHz非毫米波频段进行对比分析。分别在视距和非视距下对比研究了两种频段的路径损耗与时延扩展,分析结果可以为室内毫米波的无线网络覆盖提供理论依据。     

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.     

自动化毫米波信道测量与建模技术

为提升无线信道测量系统测量和建模效率,研究满足5G毫米波频段的自动化信道测量与智能建模技术,研发通过上位机对各子系统进行自动化测量和智能建模的原型系统。该系统中解决对不同频率的路径损耗、阴影衰落、角度扩展等信道参数的自动化测量控制关键技术,形成一种利用人工神经网络的智能建模方法。实测结果表明,该系统在归一化喇叭天线方向图测量上与DAMS 7000同角度的平均测量误差小于0.07;在24GHz和28GHz实际走廊环境信道测量中,系统能根据设置自动完成测量,使用BP神经网络智能地给出环境中LOS和NLOS区域的CI、FI、ABG模型的建模结果。     

毫米波无线通信系统混合波束成形综述

毫米波频段拥有大量未充分使用的频谱资源,能有效缓解低频段频谱拥塞,并且由于毫米波波长较短,能极大地减小大规模天线系统的物理尺寸,使得毫米波通信成为5 G无线通信系统潜在的关键技术之一。考虑到毫米波传播路径损耗严重,毫米波系统需采用波束成形技术改善传输质量。在毫米波大规模多输入多输出(Multiple-input multiple-out, MIMO)系统中,由于数字波束成形高功耗、高成本问题,混合数模波束成形成为重要的替代方案。本文首先阐述了毫米波混合波束成形的研究现状,而后给出了系统模型,最后介绍了信道估计、码本设计和低复杂度设计等混合波束成形的关键技术。     

IWR6x毫米波传感器

IWR6x毫米波(mmWave)传感器是一个用于工业系统的超高分辨率单芯片互补金属氧化物半导体(CMOS)60-GHz传感器产品系列,通过芯片内嵌处理单元支持工业自动化应用,提供实时决策和信号处理。最新的60-GHz毫米波传感器将成为首款包含“AOP天线封装”在内的封装产品,克服了与射频(RF)设计相关的传统挑战,同时将尺寸缩小到75%,降低了总成本。产品可以集成于各种机器人、工厂自动化和楼宇自动化设计中,同时利用ISM频段进行广泛部署。可提供高达4GHz的超宽带宽,能够以高于24-GHz窄带解决方案16倍的精度感测物体和运动。     

37 GHz和94 GHz的大气微波衰减比较分析

毫米波更接近云粒子的尺度,因此毫米波及短厘米波段雷达已被应用于云层的探测,美国与加拿大的云卫星计划(CloudSat)将要上3 mm云雷达(CPR),如何与已在天上的TRMM/PR结合,获得从薄云到浓厚云的垂直结构信息,是一个值得关注的课题。但是,毫米波云雷达探测,必须考虑的问题之一是大气衰减订正。主要比较分析了在37 GHz和94 GHz大气的衰减特性,目的是对星载94 GHz云雷达进行大气的衰减订正。计算分析了在不同云、大气条件下37 GHz和94 GHz
的大气衰减,得出如下结论:①大气气体的微波吸收在测云波段产生明显的衰减,其中水汽衰减效应变化很大;即将上天的空间94 GHz测云雷达必须有水汽衰减订正方案。②37 GHz和94 GHz雷达测云,由于大气和云衰减不同和雷达反射率的很大差异,导致雷达回波信号强弱不同。③对云层较薄、含水量较少的云,在不计雷达参数的情况下,37 GHz雷达回波信号不如94 GHz测云雷达,也就是说94 GHz对薄云有更强的探测能力;对云层较厚、含水量大的云,由于强衰减的作用,94 GHz雷达回波信号小于37 GHz雷达。④从大气衰减的不利因素方面考虑,空间94 GHz雷达测高层薄云的效果最好;测低层薄云时需要考虑气体衰减订正;因浓厚云的强衰减作用,探测其中下部的能力大大减弱,不仅要进行衰减订正,而且要借助其它信息来反演整个云层的含水量垂直分布。⑤为了获得从极薄到极浓厚云的垂直分布探测能力,未来测云雷达系统最好采用双波长甚至三波长(如94、37和13 GHz)。     

障碍物对无线传感器网络信道影响试验

为研究常见障碍物对无线信道的影响和构建日常生活环境下安全可靠的无线传感器网络,针对当前典型信道拟合公式精度低的不足,以433 MHz和2.4 GHz为载波频率,选择常见物体为障碍物;以接收信号强度指数、平均丢包率等为测试衡量指标,进行信道传播试验和数据分析,研究不同障碍物对信道和通信质量的影响,提出精度更高的分段数学拟合模型。试验结果表明,采用该文提出的无线信道数学模型具有更高的拟合系数R2;无线传感器网络工作频率越高,路径损耗越大;墙体对无线信道的影响最强,铁架最弱。选择铁门为障碍物进行验证试验,试验结果表明,分段拟合方案的拟合系数R2在0.97以上,分段数学模型可以提高拟合精度。     

轨道交通高速运行下LTE系统的性能测试

轨道交通基于通信的列车控制(Communication Based Train Control,CBTC)系统将采用TD-LTE技术实现高可靠性的车地通信。为了测试基于TD-LTE的车地通信系统在列车高速运行下的传输性能,需要有一个能模拟高速环境下多普勒效应的物理信道仿真平台。针对R&S商用信道仪时延较大不能接入中兴LTE系统测试其高速移动环境下性能的缺陷,用射频电路搭建了在1.8GHz频段对信号进行多普勒频移的信道仪,使得信道物理仿真时延减少至纳秒级,并成功接入中兴LTE系统测试了其在不同运行速度下的传输时延。     

障碍物对无线信道影响的试验与研究

针对当前障碍物对无线传感器网络信道影响研究较少的现实,选取433 MHz 和2.4 GHz为载波频率,选择小车、铁网、墙体、铁门等为障碍物,以接收信号强度指数、平均丢包率、路径损耗为测试衡量指标,进行信道传播试验和数据分析,研究了不同障碍物对信道和通信质量的影响。在现有模型的基础上,提出以障碍物为分割点的分段数学模型。试验结果表明,随着通信距离的增加,信号强度会变弱、通信成功率会降低;障碍物空隙减小和厚度的增加,会加速信号的衰减和平均丢包率的增大。同时,以相同障碍物对不同载波频率路径损耗的影响得出,无线传感器网络工作频率越高,路径损耗越大,即在同等障碍物条件下载波频率越高,信号强度越低。利用最小二乘法对验证试验数据进行拟合,得出分段拟合方案的拟合系数R2在0.96 以上,说明采用分段数学模型具有更高的精度。     

人体通信不同信道传播特性的研究

植入式通信系统是人体体域网（BAN）的重要组成部分,在医疗监测、疾病诊断治疗和残疾人辅助方面有重要的应用前景。基于时域有限差分的方法（FDTD）原理建立多层非均匀介质人体组织模型,通过在体表、体内植入不同方式信道,研究植入式人体通信信道传播特性。首先,建立多层非均匀介质人体组织模型,考虑到组织介电特性与频率有关,随频率呈α、β、γ色散,需对介质Debye模型进行非线性参数拟合;然后,在人体通信链路体表-体表、体表-体内、体内-体表和体内-体内植入四种信道,分析0.3~100 MHz频段人体通信信道的衰减特性;最后,通过信道植入实验（猪肉）验证了非均匀介质建模的可行性。分析植入式人体信道路径损耗特性：在植入信道传播特性方面,信道路径损耗与信道长度相关且随频率呈高通特性,在信道植入方式方面,体内信道较体表植入更具有优势。