论文部分内容阅读
超宽带（Ultra WideBand, UWB）技术和多天线MIMO技术都具有各自的优点，两者的结合（MIMO&UWB）将成为今后关注和研究的重点,而信道模型将成为研究这一切的基础和关键。以往对超宽带信道模型的研究更多是针对单天线模型展开的，而MIMO&UWB系统比SISO超宽带(SISO&UWB）更复杂，具有一系列的未知因素，面临着很大的挑战。本文从传统信道和室内超宽带信道的区别出发，先介绍SISO室内超宽带信道模型的发展过程，并利用IEEE 802.15.3a超宽带信道模型两个场景，研究时间窗对UWB系统的平均误比特率影响，后又建立相关性室内MIMO&UWB信道，最后在多频带正交频分复用超宽带（MB-OFDM-UWB）系统中研究信道相关性对其性能的影响。主要完成工作如下：（1）首先分析传统信道模型和室内超宽带模型区别。其次介绍几种比较经典的超宽带信道模型，即IEEE 802.11信道模型、Δ-K模型、S-V模型、UWB信道工作小组采用的IEEE802.15.3a模型。最后用实验仿真的方法模拟室内超宽带信道模型重要参数，包括可分辨多径数、多径时延参数、多径到达时间、多径幅度分布。实验结果证实了IEEE 802.15.3a信道模型的准确性和有效性，同时也反映出前三种模型均与实际测量不完全符合。（2）在IEEE 802.15.3a超宽带信道模型两个场景基础上，采用二进制信号调制方案，推导了超宽带系统接收机端加信号观察时间窗[0, T ]的平均误比特率Pe公式，提出了两种时间窗选取方法来寻找合适的窗长T，仿真结果表明所提出的时间窗选取方法在保证捕获了大部分信道特性的基础上，其平均误比特率Pe接近理论值，并减少了信号观察时间。（3）根据等功率法为MIMO&UWB信道模型配置空间角度，并基于相关矩阵法建立了MIMO&UWB信道模型，推导了多天线情况下空间相关性公式，分析了多天线以及空间参数对信道性能的影响。计算机仿真结果验证了所建模型的有效性，同时表明：空间相关性增大，信道10dB多径数及总能量85%多径数减少，信道平均能量变大，反之，相关性变小，观测到的多径数增多，信道平均能量变小。后在建立信道模型基础上，通过对信道矩阵特征值仿真来分析相关性对MIMO&UWB信道容量的影响。（4）最后将MIMO&UWB信道模型运用超宽带传输系统中。采用IEEE 802.15.TG3a工作小组提出的MB-OFDM-UWB方案产生超宽带信号，然后扩展到MIMO-OFDM&MB-UWB系统，研究本文建立的MIMO&UWB信道模型在不同空间相关性情况下对系统误比特率的影响。最后从接收机检测算法简要分析相关性对系统误比特率影响的原因。