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.     

基于信道缩短的TH-PPM UWB稀疏信道盲估计算法

针对TH-PPM UWB系统,提出一种基于信道缩短的UWB稀疏信道盲估计算法.该算法通过对接收信号进行信道缩短,有效地克服了信道过长给估计精度带来的影响.同时利用UWB信道的稀疏簇特性,避免了无谓的零值抽头估计,改善了该算法的性能.仿真结果表明:当信道长度大于符号长度时,该算法可以获得较好的估计性能.     

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Intel UWB多径信道模型的RAKE接收机性能分析

介绍了UWB多径信道的特征，研究基于Intel的UWB多径信道模型。利用Matlab仿真了不同实际环境下UWB的多径信道响应，并在此基础上利用蒙特卡罗方法，分析比较了采用不同调制方式(BPSK、二进制正交和二进制DPSK)NRAKE接收机的误码率性能，发现采用BPSK方式调制时，UWB RAKE接收机的性能最优。     

基于卷积神经网络的OFDM-UWB信道环境识别

超宽带（UWB）无线通信技术被广泛应用于室内定位领域,其能识别出多径信道中的非视距信道,有助于去除影响信号的非理想因素,提升定位精度。基于OFDM方案的UWB系统,提出一种利用卷积神经网络对信道估计出的信道冲激响应时频图像进行训练,从而识别出信道环境的方法,将信道识别问题转化为图像识别问题,同时分析时频处理参数对识别结果的影响。仿真结果表明,该方法的识别率随通信系统比特信噪比（EbN0）的增加而提升,当EbN0增加至20 dB时稳定在90%,与传统基于支持向量机的信道识别方法相比获得了10%的性能提升。     

基于UWB定位系统脉冲信号在多径信道传播的时延

基于电波传播时间的技术是UWB定位最适合的方法。然而,由于室内多径因素的影响,会造成延时估计不准确,从而使得定位也有较大误差。本文研究LOS环境下,脉冲UWB信号在室内多径信道传播的时延特性。研究发现,发射的脉冲信号宽度与室内UWB信道信噪比对定位精度影响很大,并确定了延时较小时的脉冲宽度与信噪比,从而为基于电波传播时间的UWB定位提供了有益参考。     

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。     

基于时域RLS自适应滤波的OFDM信道估计

通过信道估计,可实现信号的相干解调,提高系统性能.在OFDM系统中,为适应慢衰落信道一定的时变性,利用多径信道时域脉冲响应每一径的幅度是独立同分布的,提出利用RLS自适应滤波器,对信道时域脉冲响应并行递推的信道估计算法.首先对每个时刻的信道时域脉冲响应进行加窗截取,窗长为循环前缀长度;再对截取后的信道时域脉冲响应利用FIR自适应滤波器并行递推,滤波器权值更新利用RLS算法;最后补零作FFT,得到所有子载波位置的信道频率响应.仿真结果表明,和已有的频域RLS递推算法相比,既降低了运算复杂度,又可将系统误码性能提高2～3dB.     

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。     

超宽带技术的信道模型和定位技术研究与分析

短距离无线系统是今后较长时间内通信界研究的热点,其中个人局域网（PAN）概念的提出,更推动了个人信息网络的发展。实现PAN的主要技术有：IEEES02．11b、HomeRF、蓝牙（Bluetooth）以及超宽带（UWB）等。其中高带宽、高速率、低功耗和抗干扰等特点使得UWB技术优势极为突出。本文系统地阐述了UWB的物理信道模型、定位技术和计算方法,并进行了必要的总结和概括。     

PSO and APSO for optimizing coverage in indoor UWB communication system

This article presents a method for determining the required number and locations of transmitting antennas (TXs) to optimize wireless propagation coverage in an indoor ultra wideband (UWB) communication system. In the coverage prediction model, we use the three‐dimensional ray‐tracing technique associated with a particle swarm optimization (PSO), and asynchronous particle swarm optimization (APSO) for optimizing the TXs location in an indoor environment. The three‐dimensional ray tracing and optimization algorithm was applied in indoor environment to find the best location of the TXs by maximizing the power in the coverage area. A deployment is proposed to minimize the TXs and maximize the power in the coverage area. Simulation results illustrate the feasibility of using the integrated ray‐tracing, and optimization methods to find the optimal transmitter locations in determining the optimized coverage of a wireless network. The APSO has better optimization results compared to the PSO and numerical results also show that the APSO outperforms the PSO in convergence speed. © 2012 Wiley Periodicals, Inc. Int J RF and Microwave CAE, 2013.     

室内WLAN环境电波传播预测的改进模型

无线通信的应用正逐渐由室外向室内扩展和延伸，而室内无线信道远比室外复杂得多，因此室内WLAN电波传播预测研究成了目前研究的重要课题。对无线通信信道的特性进行了深入分析，提出了基于编程优化的分区模型，对室内环境障碍物按材料的不同进行了分区处理，提高了跟踪效率。     

室内WLAN环境电波传播预测的改进模型

无线通信的应用正逐渐由室外向室内扩展和延伸,而室内无线信道远比室外复杂得多,因此室内WLAN电波传播预测研究成了目前研究的重要课题。对无线通信信道的特性进行了深入分析,提出了基于编程优化的分区模型,对室内环境障碍物按材料的不同进行了分区处理,提高了跟踪效率。     

物联网中基于UWB能量检测定位算法的仿真

Ultra-Wideband(UWB)技术被认为是最适合进行室内无线测距定位的技术,为了实现对基于UWB的物联网中节点的位置进行定位,采用基于能量接收的方法来估计UWB信号的到达时间(Time of Arrival,TOA),进而计算出传播距离和位置。本文使用Matlab仿真了PPM-TH-UWB(Pulse Position Modulation Time Hopping UWB)信号在IEEE802.15.4a信道下的发射、延时、信道冲击响应、加噪声、能量接收、到达时间估计的过程。该方法解决了在没有UWB信号发送、接收装置时对无线定位算法的仿真、测试和评估。     

超宽带无线信道品质因子估计方法

超宽带(UWB)技术被认为是最适合进行室内无线定位的技术,IEEE802.15.4a是IEEE第一个无线测距定位的物理层标准。为了让测距的发起者知道测距的质量,在协议中增加了品质因子（FoM）,但是如何产生FoM却没有给出规定。在对接收信号能量块的统计特征进行分析的基础上提出了一种应用在超宽带无线信道中基于偏度和最大斜率联合参数的对信道品质因子进行估计的方法。仿真发现,使用该方法可以为精确的测距定位提供参考,在CM1(Channel Model)信道下可以提高30%左右的定位精度。     

L波段海上浮标通信信道传播特性研究

分析了基于L波段浮标海上通信的链路传输损耗特性,以模拟动态海浪曲线为基础,结合射线追踪与数值分析思想,建立了适用于不同海况等级的信道冲激响应模型,给出了信道反射点数目与功率的累积分布概率曲线,最后以浮标-卫星与浮标-舰船两种链路为例,仿真得到了不同海况下的误码率曲线,并与传统两径信道与高斯白噪声信道结果进行对比。分析结果表明,海况恶劣程度与入射波仰角大小对链路误码率影响显著,传统两径模型不足以描述其传播特性,该研究对实际浮标通信链路预算具有重要意义。     

基于UWB和DGPS的混合定位方法研究

超宽带UWB(Ultde Wide Band)定位是近几年发展起来的无线定位技术,UWB信号具有抗多径效应好、定位精度和刷新率高等优点,但UWB一般只能用于进行室内高精度定位。而差分GPS(DGPS)的室外定位精度能达到分米级。描述了结合UWB和DGPS(Differential Global Position System)的定位方法,采用融合Savitzky-Golay滤波器与粒子滤波器来解决不同传感器的数据融合,实现室内外的无缝定位切换,应用在需要室内室外联合定位的场合。实验表明,采用融合不同滤波器进行处理后,能有效地提高定位精度。     

不同环境下无线信道密钥生成性能研究

在无线通信物理层安全的研究中,通信双方的信道具有很好的短时互易性,可以从无线信道中提取出相似的信道特征并生成一致的密钥.该技术可以利用无线信道天然的随机性为无线通信系统实时的分配对称密钥.本文利用通用软件无线电平台(USRP)设计并实现了实时的无线信道密钥生成系统.基于设计的无线密钥生成系统,本文在室内房间、室内走廊、空旷室外三种不同场景中的终端固定、终端移动以及人员走动三种不同信道环境下长时间测量了无线信道并生成了密钥.通过分析合法通信双方和窃听者信道状态信息(CSI)的互易性、CSI信息泄露率、CSI随机性、密钥随机性四个指标,详细分析了不同场景及环境下无线信道密钥生成技术的安全性与可靠性.通过实验表明,空旷室外信道随机性最高,室内走廊随机性其次,室内房间随机性最低.此外,周围环境变化愈快,信道随机性愈高.通过选择合适的密钥生成参数,都可以在不同的场景及环境下生成满足随机性要求的密钥.     

MIMO‐UWB smart antenna communication characteristics for different antenna arrays of transmitters

The channel capacity of indoor multiple‐input multiple‐output ultra‐wide band (MIMO‐UWB) transmission for smart antenna is presented. The genetic algorithm (GA) is used to synthesize the radiation pattern of the directional antenna array to maximize the capacity performance in indoor MIMO‐UWB communication system. Three types of antenna arrays such as circular shape, L shape and Y shape arrays are used in the transmitter and their corresponding capacity on several paths in the indoor environment are calculated. The UWB impulse responses of the indoor channel for any transmitter‐receiver location are computed by applying shooting and bouncing ray/image (SBR/image) techniques, inverse fast Fourier transform and Hermitian processing. By using the calculated frequency response, the capacity performance of the synthesized antenna pattern on MIMO‐UWB system can be computed. Based on the topography of the antenna array and the capacity formula, the array pattern synthesis problem can be reformulated into an optimization problem and solved by the GA algorithm. The GA algorithm optimization is applied to a high order nonlinear optimization problem. The novelties of our approach is not only choosing capacity as the cost function instead of sidelobe level of the antenna pattern, but also considering the antenna feed length effect of each array element. The cost function for the problem is nonsmooth and discontinuous with respect to the antenna pattern. It is difficult to solve by gradient methods, since the derivative is hard to derive. The GA algorithm is employed to optimize the excitation voltages and feed lengths for these antenna arrays to increase the capacity. The strong point of the GA is that it can find out the solution even if the performance index cannot be formulated by simple equations. Numerical results show that the synthesized antenna array pattern is effective to focus maximum gain to the LOS path for these antenna arrays. In other words, the receiver can increase the received signal energy to noise ratio. The synthesized array pattern also can mitigate severe multipath fading in complex propagation environment. As a result, the capacity can be increased substantially in indoor MIMO‐UWB communication system. The investigated results can help communication engineers improve their planning and design of indoor wireless communication. © 2012 Wiley Periodicals, Inc. Int J RF and Microwave CAE, 2013.