許慧穎　李德建　周正

摘要：為了研究超寬帶信號(hào)在林地中的傳播特性，依據(jù)信道頻域測(cè)量數(shù)據(jù)，提出了符合中國(guó)超寬帶（UWB）技術(shù)頻率使用規(guī)定的林地場(chǎng)景信道模型.信道總體模型采用修正S-V模型.在信道測(cè)量信號(hào)的后處理中，使用過(guò)渡帶為高斯?jié)L降特性的類高斯窗來(lái)提取符合中國(guó)超寬帶頻譜規(guī)范的測(cè)量信號(hào)，利用CLEAN算法得到高分辨率的離散信道響應(yīng)，并為信道時(shí)域測(cè)量信號(hào)提出了一種基于小波分析的分簇算法，最后統(tǒng)計(jì)提取出了信道模型參數(shù).仿真結(jié)果表明，提出的林地超寬帶信道模型和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)有著相近的時(shí)延擴(kuò)展特性和主要多徑個(gè)數(shù).

關(guān)鍵詞：超寬帶； 信道模型； 林地； 分簇算法

中圖分類號(hào)：TN911 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1測(cè)量過(guò)程

UWB信道可以在時(shí)域或頻域測(cè)量，分別得到?jīng)_激響應(yīng)或傳遞函數(shù).兩種測(cè)量結(jié)果理論上等價(jià)，可以通過(guò)傅里葉變換從一個(gè)域變到另一個(gè)域.本文的測(cè)量是在頻域進(jìn)行的.測(cè)量系統(tǒng)包括一個(gè)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（VNA，Vector Network Analyzer） Agilent N5242A，兩個(gè)2.3～18 GHz的全向天線，天線增益為0 dBi，兩根6 m長(zhǎng)的Rosenberger電纜，一臺(tái)控制VNA的計(jì)算機(jī).林地場(chǎng)景采用北京市郊的一處果園，測(cè)量時(shí)果樹沒(méi)有生長(zhǎng)樹葉，如圖1所示.

測(cè)量時(shí)，收發(fā)天線架設(shè)在1.5 m高的三腳架上.VNA測(cè)量的S參數(shù)S21作為超寬帶信道的信道傳遞函數(shù)（CTF，Channel Transfer Function）.VNA的發(fā)射功率固定為10 dBm，發(fā)射5 600個(gè)單頻信號(hào)，這些頻點(diǎn)均勻分布在2.3～11 GHz的頻帶內(nèi)，掃頻間隔為1.55 MHz，允許測(cè)量多徑的最大時(shí)延擴(kuò)展為643.7 ns.測(cè)量范圍為1～10 m， 收發(fā)天線示意圖如圖1所示， 共測(cè)量78個(gè)位置.為了降低噪聲影響，在每一個(gè)接收點(diǎn)記錄10次信道傳輸函數(shù)并取平均值作為該接收點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù).由于完成一次信道測(cè)量需耗時(shí)數(shù)秒，因此測(cè)量時(shí)確保天線周邊范圍無(wú)人，以使信道是靜態(tài)的.所有測(cè)量數(shù)據(jù)都以暗室中2 m參考距離測(cè)得的天線響應(yīng)加以校準(zhǔn).

5 結(jié)語(yǔ)

林地信道模型是超寬帶技術(shù)在林地應(yīng)用的研究基礎(chǔ).為了得到更準(zhǔn)確的離散信道響應(yīng)估計(jì)，本文對(duì)頻域測(cè)量數(shù)據(jù)使用了類高斯窗，并利用CLEAN算法解卷積得到了符合中國(guó)UWB頻率規(guī)范的高分辨率信道離散響應(yīng).此外還采用了基于小波檢測(cè)能量跳變的計(jì)算機(jī)分簇方法.提出的林地信道模型顯示在稀疏樹木的果園環(huán)境下有較小的時(shí)延擴(kuò)展特性.模型及數(shù)據(jù)結(jié)果表明，本文提出的林地信道模型與實(shí)測(cè)信道數(shù)據(jù)在時(shí)延特性和主要多徑個(gè)數(shù)上有較好的符合.

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