人体通信频段体内至体表信道特性分析与建模

为探究人体通信(HBC)频段体内无线通信系统的传输特性,该文对解剖学数值人体模型和多层异质几何人体模型的体内至体表信道特性进行电磁仿真分析,首次建立了人体通信频段内10～50 MHz体内至体表路径损耗模型,并通过生物液态仿体内测量验证了电磁仿真和路径损耗模型的有效性。首先,结合时域有限积分法和数值人体模型计算10～50 MHz人体心脏节点至体表各节点的平均路径损耗,分析对比解剖学数值人体模型和多层异质人体模型的路径损耗、阴影衰落和电磁场分布特性。其次,基于表面波传播机理,提出一个带有线性修正项的对数路径损耗模型,最后建立完整的10～50 MHz体内至体表植入式人体信道模型。仿真分析和实验结果表明,该文提出的带有线性修正项的路径损耗模型可以更准确地描述此频段体内至体表路径损耗特性,采用解剖学数值人体模型进行此频段信道建模与特性研究可以有效提高植入式信道模型的可靠性。     

超短波频段复杂城区场景的信道测量与建模

为了准确反映复杂城区环境下移动自组织网络（mobile ad hoc network,MANET）通信节点间的无线信道传播特性,以150 MHz频点为例对山东省青岛市典型城区场景的超短波无线信道进行了外场测量.基于测量数据开展统计分析,提取了路径损耗指数、阴影衰落标准差、多径时延拓展以及频率相关性等信道参数,并针对准视距（quasi-light-of-sight,QLOS）区和非视距（non-light-of-sight,NLOS）区建立了大尺度衰落模型和小尺度抽头延迟线模型.分析和建模结果表明:在MANET城市通信场景下,路径损耗指数随距离增加呈现出双斜率特性;当累积分布函数（cumulative distribution function,CDF）为0.9时,均方根时延在QLOS区为726 ns,在阻挡严重的NLOS区为967 ns;相关带宽在QLOS区和NLOS区分别为700 kHz和300 kHz.论文所建信道模型有利于准确衡量MANET通信设备在复杂城区的通信性能,并为相关通信系统设计提供参考.     

28 GHz室内毫米波信道路径损耗模型研究

毫米波信道建模是第五代（the 5th Generation,5G）移动通信系统的关键技术,而路径损耗是表征毫米波信道传播大尺度衰落影响的重要参数.为了更好地理解毫米波信道的传播特性,应进行广泛的信道测量与建模.因此,对28 GHz室内环境进行了信道测量,并给出了相应的毫米波信道路径损耗模型,同时基于入射及反弹射线法/镜像法仿真分析了路径损耗传播特性.研究结果表明:实测结果与仿真结果一致性吻合良好,从而验证了入射及反弹射线法/镜像法的正确性;自由空间邻近（Close-In,CI）参考距离路径损耗模型表达式更简洁,鲁棒性更强.最后,本文给出了一种普遍适用的用来表征室内视距（Line-of-Sight,LOS）与非视距（Non-Line-of-Sight,NLOS）环境28 GHz与60 GHz毫米波信道的路径损耗模型.     

无线体域网信道特性研究

无线体域网(WBAN)包含一系列低功耗、微型化、侵入式或非侵入式无线传感器节点,通过短距离无线通信技术实现与外界的通信,提供医疗保健、消费电子、个人娱乐等多项服务。由于WBAN应用于人体,WBAN信道的传播特性与其他传统的无线信道特性有着显著的不同。本文从频点、环境和人体状态3个方面详细研究了WBAN的信道特性。UWB频段采用了冲激响应模型,而路径损耗模型适用于所有频段;在不同环境下,多径效应是影响信号在体外空间传播的主要因素;此外,天线的位置和人体的运动状态,也是WBAN信道建模和仿真时考虑的关键因素。     

一种基于人体通信的路径损耗模型

随着智能可穿戴设备的发展,人体通信(Human Body Communication,HBC)为体域网智能传感器及传感器网络在医疗领域的发展提供了新的思路。针对体域网发展的实际应用,对人体周围的信道特性进行完整的研究十分必要。在采用完整人体模型的基础上,应用时域有限差分法,对HBC频段人体信道特性进行了仿真,得出频率和距离对路径损耗特性的关系。同时针对颈部、背部非直射链路进行了仿真研究。结果表明,人体表面5条主要链路中左胸-右胸链路通信性能最佳。在整个HBC频段,路径损耗特性与频率及距离密切相关,随着频率增加,路径损耗逐渐降低,而路径损耗特性与距离间具有定量的数学关系。在体表的非直视链路,路径损耗和相同表面距离的直射链路路径损耗相同,路径损耗仍与体表距离存在定性的数学关系,同时信号的到达前后也与体表距离密切相关。     

移动通信衰落测试解决方案

1 概述 移动通信系统的性能主要受到无线信道的制约。收发系统之间的传播路径损耗非常复杂：视距、衰落、多径和随机变化是无线信道的基本特征。衰落信道作为移动通信中的环境条件,对通信系统的影响非常显著甚至是具有决定性的作用。因而对于不同衰落特性的仿真是在各种环境中评估系统性能的基本要求。为了满足移动通信系统的测试要求,实际测试中我们需要衰落模拟器来模拟真实的信道类型。     

室内MIMO无线信道:模型和性能预测

提出了一种包含小尺度衰落、相对路径衰落和阴影衰落的室内MIMO信道模型,考虑到室内人员的流动性,并对模型的性能进行了预测,拓展了室内MIMO无线衰落信道模型的研究.实验结果验证了提出模型的性能.得到有用的结论:在低秩的信道,信道容量减少,能合理解释针孔信道容量,在高秩的信道,不考虑相对的路径衰落和阴影衰落的情况下,信道的容量随天线的数目增加和信号相关性的减少而增大.考虑相对的路径衰落和阴影衰落,在LOS传播环境中,若存在丰富的散射传播,信道容量要高得多.     

一种深度残差网络构建的5G无线智能传播模型

为建立更为准确的全覆盖、全应用、全频谱的5G无线信道模型,提出通过认知无线电与深度神经网络相结合的方法研究无线电波传播特性。根据传统无线传播模型并考虑到不同传播环境,根据信道大尺度衰落特性（包括路径损耗、阴影衰落和小尺度衰落特性）的统计结果,通过BP算法提取特征,并应用FeatureTools进行深度特征综合建立特征方程,计算特征变量与传播损耗的相关系数,进行相关系数的置信区间及变量独立性检验,最终筛选出22个特征并排序。基于深度残差网络建立传播路径损耗的回归模型,结合批正则化过拟合测算平均接收功率,为建立更精确的无线信道模型提供了量化依据,并最终在测试数据集上取得均方根误差8.36（本地）和10.03（云端）的成绩,对工程实践具有较强的参考价值。     

校园休闲区环境2.4GHz无线信道路径损耗建模

无线信道的质量在很大程度上制约着无线通信系统的质量,发射机到接收机之间的信号传播路径从简单的视距,到遭遇各种各样的地形物。不同环境下的无线电传播模型研究一直是通信方面的热点,文章针对校园休闲区环境无线网络应用需求,开展了无线信道路径损耗建模适用性分析。首先利用WSN节点进行2.4GHz无线信道的实时测试,得到不同传播距离上的信号损耗值,然后与自由空间模型,单、双折线对数距离路径损耗模型进行了对比分析,最后通过对比分析发现改进后双折线对数距离路径损耗模型更适用于此环境。     

人体附近天线的辐射特性

使用解析方法研究了无线人体局域网(WBAN)通信中穿戴式天线的辐射特性.将人体简化为有耗介质椭圆柱体,采用椭圆柱面波展开和阻抗边界条件(IBC),利用收、发天线的互易原理,推导了置于人体附近的短振子天线之方向性图和增益的解析表达式.计算了不同极化取向以及离人体不同间距对天线辐射特性的影响.经与软件仿真和实验测试结果对比...     

无线局域网室外覆盖路径损耗计算分析及规划布局建议

介绍了无线局域网(WLAN)所用IEEE 802.11x标准的技术特点和频率特性,选择修正的COST231 HATA无线信号传播模型对信号路径损耗进行计算,以图表的形式描述了WLAN所在频段(2.4 G-Hz)的空间信道衰落特征.通过计算得出结论:随着传输距离和AP/STA天线高度差的增加,WLAN无线信道路径损耗将迅...     

基于射线追踪技术的多类工业环境28GHz信道特性研究

工业物联网是第六代移动通信技术（6th Generation Mobile Communication Technology,6G）的典型应用场景,工业环境无线信道特性是构建工业物联网应用的基础。本文基于射线追踪技术,研究三类典型工业环境（车间工厂、食品工厂、仓库工厂）在28GHz频段的信道特性。研究结果表明不同工业环境的路径损耗特性相差较大,本文对差异的产生原因进行了阐述,还对比了视距与非视距情况下的均方根时延扩展特性。本文研究结果可以为室内多场景下28GHz信道特性的建模与研究提供帮助。     

空时相关复合衰落多输入多输出信道模型研究

针对多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)无线传播环境,综合考虑路径损耗、阴影衰落和多径衰落影响,提出一种基于Nakagami-Lognormal分布的相关复合衰落MIMO信道模型,推导并获得各信道自相关和互相关系数的理论表达式;提出一种基于谐波叠加思想的复合衰落MIMO信道仿真方法,并分析了该方法输出信道衰落的空时相关特性.数值仿真结果表明:仿真模型输出统计特性均与理论模型吻合;各子信道之间存在互相关性且随阴影衰落方差减小而下降,而自相关性则呈现快速起伏并缓慢下降的特性.     

穿戴式超宽带接收机误码率性能分析

为研究不同接收机的架构、收发天线的角度和判决方式对穿戴式超宽带( UWB )信道RAKE接收机误码率( BER)的影响,利用数字抽样示波器获取时域接收信号,使用CLEAN算法去卷积,得到体表-体表和体表-体外环境下人体信道冲激响应;并采用不同结构不同分支数的RAKE接收机对含有加性高斯噪声的跳时信号进行接收,以分析其对BER的影响。仿真结果表明,包含所有分支的RAKE接收机BER最低但结构复杂;在相同分支数下,包含部分分支的RAKE接收机的BER损失要比选择性RAKE接收机高3 dB,但复杂度较低。对收发天线不同角度的研究表明,收发天线应避免垂直,否则体表反射作用带来的多径分量增多,容易出现码间干扰,从而增加BER。在重复编码情况下,软判决的BER性能要优于硬判决0.2~0.4 dB。该信道模型和误码率分析研究可对穿戴式UWB收发机的架构设计和性能研究提供参考。     

手机电视信号传输损耗性能分析

选用Cost 231-Walfisch-Ikegami模型对手机无线信号传输模型进行了简化,通过仿真,分析了手机电视信号在直通视距和非直通视距下传输损耗的特点。在直通视距情况下,传播路径损耗随电波频率增加而增大,在非直通视距情况下,损耗随着基站高度增加而增大。接着给出了在非直通视距情况下,街道宽度和天线高度对损耗的影响,街道越窄衰减越大,发射天线高度越低衰减越大,指导了实际工程应用。     

一种分布式多入多出(MIMO)信道的容量研究

分布式MIMO系统结合了点对点MIMO信道与分布式天线系统两者的特点，能改善链路的质量，提高覆盖面积。本文提出了一种包含路径损耗、阴影衰落与小尺度衰落的分布式MIMO信道模型，分析推导了采用该模型时的分布式MIMO信道容量。通过计算机仿真，研究分析了阴影衰落、Rice信道因子K等因素对分布式MIMO上行信道容量的影响，得出了分布式MIMO信道容量空间分布的特点。     

基于相控阵的信道探测技术研究

本文基于相控阵天线快速扫描能实现波束跟踪的原理,利用控制相控阵波束跟踪应用程序,研发了利用相控阵进行移动场景下信道测试的应用设备。利用此设备在城区校园内和郊区高速公路上开展实地的信道测量工作,建立了路径损耗和阴影衰落的统计模型对大尺度衰落特性进行了分析和研究,为高速移动场景下的无线信道测量提高参考。     

楼宇信号强度及穿透损耗研究

针对实际无线环境中的穿透损耗进行研究,对典型、普遍意义的楼宇室内外进行WCDMA和GSM信号强度（Ec）及信号质量（Ec/Io）进行测试,并得出了不同情况下综合穿透损耗和净穿透损耗的数值,可作为移动通信系统室内外覆盖系统设计的参考。一些结论同样可用于其他3G系统和4G系统。     

利用时间相关特性模拟移动衰落信道

主要分析了移动衰落信道的时间相关特性,综合考虑了路径损耗、阴影慢衰落和瑞利快衰落的影响,建立了移动衰落信道的时变模型,并对其进行了计算机模拟。     

一种低复杂度信道模拟器的设计

针对TD-LTE射频一致性测试系统专项的需求及通用信道模拟器设计周期长、复杂度高的现状,研究了影响无线信道特性的路径损耗、阴影衰落、多径多普勒效应和高斯白噪声等因素,并相应提出了一种新的计算正余弦函数方法和高斯白噪声产生方法。通过信道理论建模、Matlab链路搭建进行模型优化分析以及基于Xilinx公司Virtex-6芯片的模型FPGA实现,得到了一种简单有效的信道模拟器。实验表明,用TD-LTE基带信号作为激励,该信道冲激响应与Matlab理论值误差在2‰之内,且模型不涉及SCM、WINNER等模型天线方向图、多链路等高复杂度模块,说明该信道模拟器具有简便性和可靠性。