基于室内一般遮挡环境的超宽带电波传播仿真系统

论文摘要

超宽带(UWB)通信方式是用极窄脉冲来传输数据比特,同时产生宽达数GHz的带宽,其传输速率高达至每秒500M甚至更高。但因发射功率受到限制,使其传播的有效距离一般在10米范围之内,其主要用途为室内短距离高速率数据传输。本文首先讨论了本课题采用的射线跟踪这一电波传播覆盖预测方法,包括传统射线跟踪的基本原理和分类、UWB室内信道的特殊性、传统射线跟踪法是否适用于UWB信号在室内信道中的传播覆盖预测,并对UWB室内信道确定模型的研究现状作了分析和总结。然后,重点给出了基于室内一般遮挡环境的绕射(包括一次绕射、一次绕射加一次反射、一次反射加一次绕射)射线跟踪及场计算的算法、程序流程以及仿真结果。最后,介绍了我们建立的UWB室内电波传播仿真系统,包括图形用户界面(GUI)系统和该仿真系统所采用的室内信道确定模型,并对该系统尚存的缺陷以及实际应用价值做了分析。本文主要的工作是在已经完成的UWB电波在室内视距环境和室内完全遮挡环境下的传播覆盖预测模型的基础上,建立了基于室内一般遮挡环境的UWB电波传播仿真系统,并加入了绕射射线的射线跟踪和场计算的算法,给出了包括绕射射线在内的各种类型的UWB射线在室内一般遮挡环境下的传播覆盖预测仿真结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 超宽带（UWB）概述
• 1.2.1 超宽带概念
• 1.2.2 超宽带信号
• 1.2.3 超宽带的优势
• 1.2.4 超宽带面临的挑战
• 1.2.5 超宽带的应用领域和市场前景
• 1.3 UWB室内信道模型概述
• 1.3.1 为什么要研究UWB室内信道模型
• 1.3.2 UWB信道的建模方法
• 1.3.3 研究UWB室内信道确定模型的必要性
• 1.4 本文主要工作及结构
• 第2章 射线跟踪法综述
• 2.1 传统射线跟踪法的基本原理
• 2.2 传统射线跟踪法的分类
• 2.2.1 正向射线跟踪和反向射线跟踪
• 2.2.2 二维射线跟踪和三维射线跟踪
• 2.3 UWB室内信道的特殊性
• 2.3.1 时域特殊性
• 2.3.2 频域特殊性
• 2.4 UWB室内信道确定模型研究现状
• 2.4.1 时域方法
• 2.4.2 频带划分
• 2.4.3 最新进展
• 2.4.4 研究现状总结
• 2.5 小结
• 第3章 室内一般遮挡环境下UWB射线跟踪算法
• 3.1 一次绕射射线跟踪
• 3.1.1 一次绕射射线跟踪算法
• 3.1.2 一次绕射射线跟踪程序流程图
• 3.2 绕射加反射射线跟踪
• 3.2.1 一次绕射加一次反射射线跟踪
• 3.2.2 一次反射加一次绕射射线跟踪
• 3.3 室内一般遮挡环境下UWB射线跟踪仿真结果
• 3.3.1 一次绕射射线跟踪仿真结果
• 3.3.2 一次绕射加一次反射射线跟踪仿真结果
• 3.4 小结
• 第4章 室内一般遮挡环境下UWB射线跟踪场的计算
• 4.1 场计算理论
• 4.1.1 路径损耗计算
• 4.1.2 天线极化
• 4.2 绕射场的计算
• 4.2.1 绕射系数精确值求解
• 4.2.2 绕射系数探索式求解
• 4.3 室内一般遮挡环境下UWB射线跟踪场计算仿真结果分析
• 4.4 小结
• 第5章 UWB室内电波传播仿真系统
• 5.1 图形用户界面（GUI）系统简介
• 5.2 仿真系统所采用的室内信道确定模型简介
• 5.2.1 室内环境分类
• 5.2.2 跟踪的UWB射线
• 5.2.3 输入参数
• 5.3 该仿真系统尚存的缺陷及其实际应用价值分析
• 5.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢