超寬帶信道研究

1、超寬帶傳播信道摘 要：對(duì)于UWB設(shè)計(jì)以及通信與信息理論的調(diào)查研究的必要條件是要理解UWB的傳播信道。本文研究調(diào)查了關(guān)于UWB傳播信道的基本內(nèi)容，并提出了不同與傳統(tǒng)傳播信道的地方。如果相對(duì)寬帶太大，這個(gè)傳播過(guò)程會(huì)發(fā)生頻變，因此路徑會(huì)丟失后者被屏蔽，同時(shí)著名的非相關(guān)散射模型將不再適用。如果絕對(duì)寬帶太大，脈沖響應(yīng)的形狀以及衰落信號(hào)的數(shù)據(jù)會(huì)發(fā)生改變。本文也描述了測(cè)量UWB信道和提取通道參數(shù)的方法。本文對(duì)信道適用和UWB其他領(lǐng)域的研究的相關(guān)性也進(jìn)行了說(shuō)明。I.引文在電子通信技術(shù)上的一個(gè)新趨勢(shì)可增加寬帶的占線率通過(guò)雇用信號(hào)。新趨勢(shì)的發(fā)生基于兩方面，一方面是對(duì)信息率的不斷需求，例如語(yǔ)音通對(duì)速率的需求是10K

2、B/S，而新的應(yīng)用程序，像視頻點(diǎn)播需求的速率是10MB/S，甚至更多。另一方面，一些多址計(jì)劃，像CDMA的傳輸需要更大的寬帶信號(hào)，為了更好地實(shí)現(xiàn)他的優(yōu)勢(shì)，像信號(hào)變?nèi)醯膱?jiān)固性等，我們需要提高多址的容量以及對(duì)信號(hào)干擾的免疫力。UWB電子設(shè)備通過(guò)占用500MHz或者更高的寬帶，把他推向一個(gè)限值。因此，UWB系統(tǒng)能夠充分利用寬帶的優(yōu)勢(shì)。學(xué)術(shù)研究社群和工業(yè)研究社群對(duì)UWB通信產(chǎn)生了濃厚的興趣，尤其是近15年，之所以產(chǎn)生興趣是因?yàn)橐韵乱蛩兀豪碚撋系耐黄?，尤其?0世紀(jì)90年代，win 和Scholtz 發(fā)明了調(diào)試脈沖設(shè)備。新的通信法規(guī)，特別是聯(lián)邦通信委員會(huì)2002年在美國(guó)的決定，使得UWB電子設(shè)備可以在微

3、波測(cè)距領(lǐng)域的無(wú)證運(yùn)行。由于數(shù)碼和模擬電路上的發(fā)展使得UWB信號(hào)的生成和處理成為可能且價(jià)格合理新應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展需要UWB信號(hào)所提供的獨(dú)特特征，極高的數(shù)據(jù)傳輸速率，精確測(cè)距和定位，隱藏高數(shù)據(jù)速率通信基于這些應(yīng)用技術(shù)在UWB技術(shù)不斷發(fā)展，產(chǎn)生了5000多篇關(guān)于這個(gè)主題的研究論文，同時(shí)形成了一些新的通信標(biāo)準(zhǔn)。與其他人通信系統(tǒng)一樣，UWB通信的極值是由系統(tǒng)所運(yùn)行的傳輸信道決定的。更甚，可以說(shuō)任何一個(gè)實(shí)用化的系統(tǒng)的性能都是由信道所決定的，其設(shè)計(jì)，測(cè)試，以及精密的鏈接都是基于我們對(duì)傳輸信道的理解。然而，以下三個(gè)問(wèn)題對(duì)于UWB信道的研究者經(jīng)常會(huì)被問(wèn)到：對(duì)于傳輸信道我們?yōu)槭裁床荒苁褂矛F(xiàn)有的見(jiàn)解和模型呢？畢竟，在

4、無(wú)線傳輸領(lǐng)域已有數(shù)千篇論文發(fā)表。此問(wèn)題的答案的關(guān)鍵在于UWB傳輸信道的表現(xiàn)形式從根本上是不同于傳統(tǒng)的信道。這些不同點(diǎn)在于UWB傳輸信道擁有很大的絕對(duì)和相對(duì)寬帶。為什么UWB傳輸信道不同于傳統(tǒng)的信道呢？畢竟，信道并不依賴與系統(tǒng)的運(yùn)行。此問(wèn)題的第一個(gè)答案是：原則上，它是正確的。可是，傳輸?shù)难芯渴且婚T(mén)相關(guān)性的藝術(shù)。無(wú)線電的傳輸是一個(gè)極其復(fù)雜的過(guò)程，并且它幾乎是不可能被發(fā)現(xiàn)的，無(wú)論在實(shí)踐上還是理論上都不能用通用的描述和模型表現(xiàn)出來(lái)。恰恰這個(gè)模型是集中于相應(yīng)的具體系統(tǒng)的效果上。例如，UWB信道的脈沖響應(yīng)能夠被稀疏。這個(gè)效應(yīng)是信道道的一個(gè)基本性能，與空間散射對(duì)象的位置有關(guān)。然而，在窄頻帶他就被忽視，系統(tǒng)里

5、的帶通濾波器會(huì)弄臟信號(hào)。所以脈沖響應(yīng)的稀疏是不與系統(tǒng)相應(yīng)的。另一方面，在UWB里，濾波器是很寬的，因此，這個(gè)效應(yīng)仍然保留了有關(guān)的信號(hào)處理。為什么我們這么麻煩呢？只要建立一個(gè)系統(tǒng)去試驗(yàn)就OK了。這在任何情況下都比基于模型去測(cè)量，建模傳輸信道和模擬系統(tǒng)性能更加精確。（1）重新設(shè)計(jì)一個(gè)恒量場(chǎng)的循環(huán)是一個(gè)極其昂貴的建立通信系統(tǒng)的方法。尤其是對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)化的系統(tǒng)，這樣的方法是絕對(duì)不可能的。即使，當(dāng)測(cè)試結(jié)果顯示在一個(gè)給定的環(huán)境下系統(tǒng)不能良好的運(yùn)行，這也不能馬上解釋為什么會(huì)發(fā)生這個(gè)問(wèn)題。另外，對(duì)信道和它與系統(tǒng)的相互作用有詳細(xì)理解才能吧見(jiàn)解轉(zhuǎn)化為可能的解決對(duì)策。本文的一個(gè)關(guān)鍵之處在于指出了信道特征和系統(tǒng)設(shè)計(jì)之間的

6、相互作用的關(guān)系，并且把傳播工作和其他研究領(lǐng)域聯(lián)系到了一起。對(duì)于UWB傳播信道的研究已經(jīng)有很多年了。20世紀(jì)初以來(lái)，對(duì)于短電磁脈沖與標(biāo)準(zhǔn)對(duì)象的理論研究已初見(jiàn)成效。然而，這種理論研究直到本世紀(jì)才應(yīng)用到典型的無(wú)線場(chǎng)景模擬中。甚者，UWB傳播信道的測(cè)量工作在20世紀(jì)90年代末才完成，首篇關(guān)于UWB傳播信道模型的研究論文在2001年才發(fā)表。盡管在近10年，人類(lèi)做了大量的研究，但是關(guān)于已建立的模型參數(shù)化的測(cè)量基礎(chǔ)仍然有一點(diǎn)模糊。論文的剩余部分安排如下:第二部分涵蓋了UWB信道的一些傳播現(xiàn)象。第三部分描述了如何測(cè)量UWB信道。第四五部分分別闡述了大范圍的UWB信道特征和小范圍UWB信道特征。關(guān)于確定性信道預(yù)

7、測(cè)和統(tǒng)計(jì)性信道模型的綜述。II 基本的UWB傳播A 多徑傳播在無(wú)線電傳播里一個(gè)基本的傳播機(jī)制是多徑傳播。事實(shí)上，信號(hào)可以從TX到RX之間傳播通過(guò)不同的路徑和交互作用。為了更好地理解這個(gè)現(xiàn)象，要描述這個(gè)通過(guò)天線從電磁場(chǎng)發(fā)射出來(lái)的UWB信號(hào)，它可以發(fā)射道不同的方向（在傳統(tǒng)的傳播里，UWB信號(hào)是一些窄頻的均勻平面波，但是也有可能是其他結(jié)構(gòu)）。在空間里傳播的UWB信號(hào)可能發(fā)生反射，或者折射，當(dāng)遇到物體時(shí)也可能發(fā)生散射，如圖1。每一種交互流程都能改變它的方向，并且有些作用（像折射）可能把UWB信號(hào)分裂成許多新的信號(hào)。UWB信號(hào)會(huì)有不同的路徑。例如，它在到達(dá)RX接受天線時(shí)，與某個(gè)物體發(fā)生相互作用，就會(huì)又產(chǎn)

8、生不同的路徑，因此稱(chēng)為多徑分量（MPC）。根據(jù) MPC 采用的路徑，它出現(xiàn)某些延遲 ，衰減和色散。在傳統(tǒng)的傳播研究中，人類(lèi)認(rèn)為它與外部環(huán)境發(fā)生作用只改變他的方向，因此，到達(dá)接收機(jī)的信號(hào)是衰減和延遲路徑傳輸?shù)目偤托盘?hào)，信道的脈沖響應(yīng) h(t)如下式、 (1)和分別是第n條路徑時(shí)刻t的信道增益和信道時(shí)延。當(dāng)TX、 RX、 和相互作用的對(duì)象可以移動(dòng)，(1)中的參數(shù)為時(shí)間變量，值得注意的是，它可以被解釋在兩個(gè)方面：i）一個(gè)純粹的數(shù)學(xué)方法，在這里我們讓N趨于無(wú)窮（每一波的權(quán)力變得無(wú)限小的），從而使信道沖激響應(yīng)可以代表信道任意功能; ii）在一個(gè)物理方式，這個(gè)公式代表的只有有限數(shù)量的平面波，每一波對(duì)應(yīng)的來(lái)

9、自其他對(duì)象的反射波。在這種情況下，僅僅是一個(gè)近似描述，而忽略漫散射，部分衍射等的帶來(lái)的影響。方程（1）也有可能會(huì)忽視另一些對(duì)UWB信道很重要的效應(yīng)。在MPCS和對(duì)象之間的所有交互作用都有頻率相依性的，例如，如果鋼化玻璃的反射系數(shù)從0.9到0.65之間變化，而頻率也會(huì)在7.5到10.5GHZ之間變化。因此，單個(gè)的多路徑分量的沖激響應(yīng)是不是一個(gè)Dirac函數(shù)，而是一個(gè)失真的脈沖，它的失真取決于多路徑分量方從發(fā)射器到接收器之間產(chǎn)生的的相互作用， 因此，信道的沖激響應(yīng)公式如下： (2) 其中表示卷積討論到目前為止，只有討論傳播信道，但忽略了系統(tǒng)操作的特征，為了進(jìn)一步討論，我們必須記住每一個(gè)系統(tǒng)包括UW

10、B，他都有一個(gè)有線寬帶B。因?yàn)椋}沖響應(yīng)(1)和（2）與系統(tǒng)濾波器的脈沖響應(yīng)是卷積。一個(gè)簡(jiǎn)單而直觀的圖像把時(shí)間軸分割成長(zhǎng)度為1/B的可分割延遲Bins。所有的脈沖匯集到一個(gè)bin時(shí)，不能被分割，因此就形成了疊加。匯集到同一個(gè)延遲bin的多徑分量相互作用會(huì)導(dǎo)致小范圍的衰減。換句話說(shuō)，MPCS疊加為construction way，還是destructive way 依賴于MPCS的相對(duì)運(yùn)行時(shí)間。短距離移動(dòng)的TX 或RX可以把destructive 轉(zhuǎn)化為construction add-up，反之亦然。如果大量同樣強(qiáng)的信號(hào)聚集到一個(gè)bin上，中央極限定律將變?yōu)榭尚械模险穹母怕拭芏群瘮?shù)將會(huì)變

11、成復(fù)雜的高斯函數(shù)。這樣反復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)將意味著，絕對(duì)振幅的概率密度函數(shù)將服從瑞利分布，并且接收功率的概率密度函數(shù)將變成單向指數(shù)。圖2：大約50 ns的延遲的多徑分量信號(hào)的振幅累積分布函數(shù)室外場(chǎng)景（加油站）實(shí)線：累積概率分布函數(shù)。虛線線：萊斯適合。虛線：瑞利適合。下面是我們制作的關(guān)于UWB-ABS和UWB-REL的區(qū)別的圖示。假設(shè)一個(gè)系統(tǒng)的頻寬范圍是fcB/2 到fc+B/2，B是絕對(duì)頻寬，B/fc是相對(duì)頻寬，fc是載波頻率。UWB-ABS系統(tǒng)是指B500MHZ的系統(tǒng)，UWB-REL系統(tǒng)指的是B/fc20%的系統(tǒng)，但同時(shí)也許記住，一個(gè)系統(tǒng)也可能是UWB-ABS和UWB-REL的共存體。圖3 是UWB-A

12、BS和UWB-REL系統(tǒng)與傳統(tǒng)的窄頻寬系統(tǒng)關(guān)于信號(hào)脈沖響應(yīng)，系統(tǒng)濾波器響應(yīng)和復(fù)合脈沖響應(yīng)這三種響應(yīng)的對(duì)比圖，同樣也顯示了脈沖效應(yīng)的傅里葉轉(zhuǎn)換。因此，作為系統(tǒng)帶寬的增加，下面情況下可以區(qū)分如圖3窄帶系統(tǒng)：這些系統(tǒng)有這樣的窄的帶寬，所有的多徑分量落入單一的解析的延遲bin。換句話說(shuō)，最大過(guò)量的延遲<1/ B;請(qǐng)參閱圖3底部寬帶系統(tǒng)：帶寬是足夠大的，一些延遲段包含多個(gè)多徑分量，導(dǎo)致每個(gè)單獨(dú)的段產(chǎn)生衰減。平均小規(guī)模以上的脈沖響應(yīng)的幅值的平方衰落給出的功率延遲分布（PDP）。 最常見(jiàn)的模型為PDP為一單指數(shù)衰減（參見(jiàn)文獻(xiàn) 18 ，CH 7）的沖激響應(yīng)時(shí)，如（1）所述。UWB- ABS：當(dāng)系統(tǒng)絕對(duì)帶

13、寬變得非常大，新現(xiàn)象發(fā)生。i）多徑分量落入每個(gè)的延遲段的數(shù)量減少，因此衰落統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)不一定是瑞利分布了。圖2示出一個(gè)例子，100 MHz和7.5 GHz的帶寬信號(hào)的一組反射衰落統(tǒng)計(jì)。ii)每一個(gè)可分辨延時(shí)包含了多徑分量，因此，延遲段包含多徑分量的穿插空延遲段。由此產(chǎn)生的PDP被稱(chēng)為“稀疏”。 這些現(xiàn)象的發(fā)生所需的帶寬取決于對(duì)環(huán)境與需要不重合于500 MHz的帶寬，形成了“官方的”在很寬的頻帶和超寬的邊界帶系統(tǒng)。UWBABS信道的脈沖響應(yīng)大約是所描述的（1）。UWB- REL：在這些系統(tǒng)中脈沖失真的持續(xù)時(shí)間（支持）變得比寬帶WB要大。因此，脈沖失真變得明顯，必須考慮到信道累積描述;換句話說(shuō)， （2

14、）可以使用。圖3示出的上半部分中，每個(gè)單獨(dú)的脈沖的脈沖響應(yīng)是扭曲的，并由系統(tǒng)過(guò)濾器過(guò)濾沒(méi)有不會(huì)改變這個(gè)顯著的事實(shí)。當(dāng)考慮到傳遞函數(shù)，我們還發(fā)現(xiàn)， UWB -REL系統(tǒng)表現(xiàn)出頻率依賴于大尺度衰落和路徑增益。這種現(xiàn)象可以被事實(shí)解釋即頻率成分顯著不同的頻率表現(xiàn)不同的環(huán)境中，一個(gè)對(duì)象的影響取決于以波長(zhǎng)為單位的變量大小。例如，一個(gè)信號(hào)在100 MHz的范圍內(nèi)可以很容易圍繞汽車(chē)衍射，而信號(hào)分量在5 GHz范圍內(nèi)衍射被阻止。路徑增益的頻率依賴性的結(jié)果就是廣義平穩(wěn)非相關(guān)散射（ WSSUS ）模型不適用; WSSUS要求的衰落統(tǒng)計(jì)（包括的平均功率）是獨(dú)立的絕對(duì)頻率。另一個(gè)在UWB -REL系統(tǒng)中一個(gè)有趣的效果，

15、多徑分量的延遲改變了超過(guò)1/B，就像TX或RX移動(dòng)在好幾個(gè)波長(zhǎng)范圍，這是該區(qū)域從該小尺度衰落的統(tǒng)計(jì)資料中提取的。因此，信道統(tǒng)計(jì)不必固定在這個(gè)地區(qū)的另一原因是WSSUS假設(shè)的故障。B 路徑增益和大范圍衰減（large-scale fading）在無(wú)線電傳播里，另外兩個(gè)傳播現(xiàn)象就是路徑增益和大范圍衰減。所謂的大尺度衰落指的是,TX（RX）在大于10距離范圍里移動(dòng)時(shí)所發(fā)出的一個(gè)MPC的強(qiáng)度。large-scale fading變分是由于障礙物使得MPC減弱而引起的，Sarge-scale fading變分是由于不同的MPCS的相互作用而引起的。這個(gè)陰影的效應(yīng)是區(qū)域內(nèi)接收電平顯示的隨機(jī)變分。對(duì)于窄波頻

16、寬的測(cè)量顯示，接收功率光電傳輸方程接近于對(duì)數(shù)的正態(tài)分布。最近測(cè)量數(shù)據(jù)顯示，UWB信道的接收功率光電傳輸方程同樣接近于對(duì)數(shù)的正態(tài)分布。 路徑增益描述的是接收功率和發(fā)射功率的比值。本文我們討論路徑增益。因?yàn)橐粋€(gè)Gain真好用接收功率與發(fā)射功率的一個(gè)比值來(lái)定義。因?yàn)榻邮展β什豢赡艽笥诎l(fā)射功率，所以一個(gè)增益是小于一個(gè)單位1。我們也注意到，它是共同的寫(xiě)入的接收功率的路徑增益對(duì)數(shù)刻度上，用分貝（dB） ：Gpr=10 logeGpr。然而，我們強(qiáng)調(diào)的是平均衰落的接收功率超過(guò)上必須做線性度（而不是在分貝） 。 圖4示出小尺度衰落大尺度衰落和路徑增益之間的區(qū)別。路徑增益，以及發(fā)送功率和允許的最低接收功率（依賴

17、于實(shí)際的系統(tǒng)設(shè)計(jì)） ，在很大程度上決定一個(gè)系統(tǒng)的覆蓋范圍，即， TX之間的距離和RX通信令人滿意。然而，一個(gè)額外的安全邊緣是很有必要的，因?yàn)榧词怪g的距離TX和RX是常數(shù)。衰落的接收信號(hào)質(zhì)量與位置有很大的關(guān)系?，F(xiàn)在，假設(shè)一個(gè)RX需要一個(gè)令人滿意的接收功率，然后，在衰落環(huán)境下，平均接收功率為Pt + mf，衰落余量是實(shí)際接收的選擇功率大于Pth的一定范圍（通常95）的所有位置。顯然，由于衰減,較強(qiáng)的信號(hào)變化, 有必要有較大的衰落余量。在UWB系統(tǒng)，衰落余量通常是非常?。旱谝?，衰落在每個(gè)解析的延遲段比在傳統(tǒng)的系統(tǒng)中是不太明顯的。其次，更大數(shù)量的多徑分量提供了高度的多樣性的概率，所有這些多路徑分量的

18、同時(shí)衰落是非常小的。圖4：接收功率的變化：路徑損耗，大尺度衰落和小尺度衰落。C.UWB通信系統(tǒng)（UWB communication system）在下面的章節(jié)中，我們將廣泛討論UWB信道對(duì)UWB系統(tǒng)的影響。因此，我們給本節(jié)中的一個(gè)非常簡(jiǎn)短的總結(jié)UWB傳輸技術(shù)和相關(guān)聯(lián)的收發(fā)器。我們可以區(qū)分兩大類(lèi)傳輸系統(tǒng)：時(shí)域（包括跳時(shí)沖動(dòng)無(wú)線電和直接序列CDMA）和頻域技術(shù)（包括正交頻分復(fù)用（OFDM），多頻帶的技術(shù)，和頻率跳頻 ）。隨著頻率調(diào)節(jié)器的任務(wù)，此單元（以及本文的其余部分）只涉及與基于載波（也被稱(chēng)為通帶）系統(tǒng)的純基帶系統(tǒng)所建議的，例如，在1 - 3中不被處理。傳輸?shù)臅r(shí)域技術(shù)中每個(gè)代表符號(hào)由一個(gè)或多個(gè)非

19、常短的脈沖組成，每個(gè)脈沖占據(jù)整個(gè)分配給系統(tǒng)的帶寬。最簡(jiǎn)單的時(shí)間域系統(tǒng)是一個(gè)每個(gè)脈沖代表一個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)。脈沖的持續(xù)時(shí)間確定系統(tǒng)間距時(shí)的帶寬，這種脈沖之間有確定的數(shù)據(jù)速率。這種系統(tǒng)足以點(diǎn)出一些對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì) UWB 信道的關(guān)鍵因素。這類(lèi)接收機(jī)傳輸方案基于 Rake 接收機(jī) ，即每一分路匹配濾波相關(guān)器 ；每個(gè)相關(guān)器是負(fù)責(zé)接收脈沖每一個(gè)多徑分量。在一個(gè)單一的脈沖發(fā)射器的情況下，每個(gè)相關(guān)器只是“門(mén)”，其MPC到達(dá)，脈沖持續(xù)時(shí)間后“大門(mén)關(guān)”，因此， 從波相關(guān)器的輸出可使用建設(shè)性加起來(lái)的相位調(diào)整方式。時(shí)域信道特性極大地影響多路徑分量的可分辨的數(shù)目，那些多路徑分量是什么時(shí)候到達(dá)的并不重要。一種Rake接收機(jī)需要為每

20、一個(gè)希望接收到的MPC提供相關(guān)器，因此在大量的多路徑分量的情況下，接收器需要一個(gè)大的相關(guān)器的數(shù)目（這增加了成本和能源消耗），或忽略了一些到達(dá)的MPCs的，從而降低了總有用接收功率。在頻域技術(shù)中可用帶寬B被分為若干窄的頻帶，符號(hào)被發(fā)送在無(wú)論是在平行或連續(xù)在不同的頻帶上。最流行的技術(shù)是正交頻分復(fù)用，子頻帶被隔開(kāi)且非常緊密聯(lián)系在一起。OFDM系統(tǒng)只要該延遲是小于保護(hù)間隔，通常有一個(gè)邊緣多徑分量作用是補(bǔ)償延遲的時(shí)間間隔。出于這個(gè)原因，時(shí)延擴(kuò)展或延遲窗口（多少能量到達(dá)多少延遲）是最重要的的參數(shù);解析MPCs數(shù)目起著代表系統(tǒng)性能次要的作用。III .信道測(cè)量A.時(shí)域測(cè)量與頻域測(cè)量的特點(diǎn)B.校準(zhǔn)和天線問(wèn)題c

21、.定向測(cè)量和參數(shù)提取IV .大尺度特征A.距離依賴的路徑增益B.路徑增益的頻率依賴性V.小規(guī)模特性A.衰減B延遲色散C.角色散和偏振多天線UWB系統(tǒng)需要分析描述和測(cè)量角度分散UWB傳播信道，這是公知的。從輸入多輸出的文獻(xiàn)，天線在TX和RX陣列到最高容量都與天線單元的信號(hào)相關(guān)。這個(gè)在UWB的空間相關(guān)性的測(cè)量數(shù)據(jù)中已報(bào)道報(bào)道。在一般情況下，在論文中表明相關(guān)系數(shù)在0.5以下為3和8厘米的天線之間的間距。對(duì)于更詳細(xì)的視圖，特別是對(duì)于信息論考慮和OFDM系統(tǒng)的分析，有趣的是，考慮相關(guān)行為在頻域中即定義一個(gè)頻率相關(guān)相關(guān)性，是有效的頻帶寬度，圍繞的頻率f的相關(guān)性。一方面取決于信號(hào)的角度擴(kuò)展（較大的角度擴(kuò)散，

22、較低的相關(guān)性）和另一方面上元件的間距單位在所考慮的頻率f的波長(zhǎng)（較大的間距，較低的相關(guān)性）。因此，在UWB-REL系統(tǒng)的有效元件間距增大隨著頻率的增加。在同一時(shí)間，最近的測(cè)量表示的角擴(kuò)展隨著中心頻率的減少?？梢允墙忉尩氖牵恍┒嘤猛緝?chǔ)值卡，尤其是那些涉及衍射，弱（LOS）在較高的頻率。同時(shí)也觀察到的相關(guān)系數(shù)減少帶寬。測(cè)量值的角度價(jià)差，平均超過(guò)所有頻率（或來(lái)自時(shí)域測(cè)量）和各種辦公室和住宅環(huán)境。典型的角價(jià)差30-40的順序。其他調(diào)查也探討了如何的脈沖響應(yīng)變化時(shí)，TX和RX使用定向天線。值得注意的是，角擴(kuò)展增加的延遲。多天線系統(tǒng)可以利用天線元件，不僅具有不同的空間位置上，但也與不同的偏振。因?yàn)椴煌?/p>

23、振衰落是約不相關(guān)的。容量增益這樣的系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)與強(qiáng)烈地依賴于的信道的交叉極化鑒別。表示兩個(gè)正交偏振的相關(guān)系數(shù)G0.1，但平均電功率合作和交叉偏振分量不同一些5分貝。給出了更詳細(xì)的極化模型。極化概念，是特別復(fù)雜，UWB信道因?yàn)榻徊鏄O化的兩個(gè)信道和天線可以是頻率相關(guān)的。D.時(shí)空變化有兩個(gè)可能的時(shí)間方差來(lái)源：TX或RX（或兩者）和或運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)環(huán)境中的對(duì)象。如果只對(duì)TX / RX移動(dòng)，然后隨時(shí)間的變化相關(guān)的角功率分布MPCs和天線圖案的。如果是多用途儲(chǔ)值卡的方向，我們可以很容易地計(jì)算TX / RX的移動(dòng)的效果。每個(gè)MPC經(jīng)歷之間的角度確定的相移MPC和TX / RX的移動(dòng)的方向。會(huì)有更有趣的情況發(fā)生

24、，對(duì)象是通過(guò)（準(zhǔn)）LOS方向移動(dòng)，從而遮蔽關(guān)閉最顯著的功率貢獻(xiàn)。這導(dǎo)致一個(gè)隨時(shí)間變化的衰減;注意，衰減可以是由人體10 dB或更多雖。因?yàn)槎嘤猛緝?chǔ)值卡提供可供選擇的從TX到RX的能量的方法，所以多徑傳播的效果降低總接收功率。E.特殊環(huán)境 上面所討論的信道是用于個(gè)人區(qū)域網(wǎng)路（PAN）。在通信之間發(fā)生裝置，通常是在約1-30米的距離。UWB是很有前途的身體區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（禁令），位于用戶身體上的裝置所談?wù)摫舜?。這樣的安排是特別有前途醫(yī)療應(yīng)用。大量的測(cè)量活動(dòng)參數(shù)配件堡等，導(dǎo)致以下重要的見(jiàn)解。 1、對(duì)數(shù)正態(tài)分布是最合適的描述小尺度衰落（變化的在不同的位置內(nèi)的接 收功率平穩(wěn)的地區(qū)）禁止。 2、之間的強(qiáng)相關(guān)性的

25、衰落相鄰延遲箱存在。 3、由于運(yùn)動(dòng)的懷抱其中人的設(shè)備被安裝，按對(duì)數(shù)正態(tài)分布或M分布是一 個(gè)合適的描述為小規(guī)模褪色。 4、多用途儲(chǔ)值卡的傳播通過(guò)地面反射墻壁上傳播的多用途儲(chǔ)值卡反射之間 的傳播是很重要的正面和背面的軀干上的天線，并導(dǎo)致延遲到一個(gè)顯著增加蔓延開(kāi)來(lái)。BAN渠道的進(jìn)一步調(diào)查中可以找到 如果使用小天線，該天線被集成在電路板，無(wú)線UWB鏈路可以取代目前用電纜連接，從而簡(jiǎn)化了自動(dòng)化一卡的安裝和集成到電腦中。脈沖響應(yīng)致密，結(jié)果取決于很少在內(nèi)部的電腦外殼的位置的TX和RX。有趣的是另一種特殊情況，UWB汽車(chē)內(nèi)傳播和船舶的。反射之間的傳播是很重要的正面和背面的軀干上的天線。VI射線追蹤和統(tǒng)計(jì)信道模

26、型A.光線追蹤 對(duì)于系統(tǒng)部署，在一個(gè)特定的位置，它往往是必要知道通道的行為。這樣的位點(diǎn)特異性無(wú)論是測(cè)量信道的描述需要在該位置，或麥克斯韋方程（或溶液根據(jù)特定的邊界）的近似的位置的條件。射線追蹤或射線發(fā)射，使用高頻近似麥克斯韋方程網(wǎng)站專(zhuān)用通道，是行之有效的工具在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的上下文建模。換句話說(shuō)，出射光線追蹤（相當(dāng)于均勻平面波）從發(fā)射機(jī)和計(jì)算的相互作用這些射線與環(huán)境。通常，窄帶光線追蹤假定每個(gè)互動(dòng)導(dǎo)致的衰減，以及作為一個(gè)變化的方向的射線（例如，當(dāng)它被反射在墻壁上）的路徑的射線也決定了它的運(yùn)行，因此它有會(huì)延遲的特點(diǎn)（延遲，運(yùn)行方向），所有的光線都決定的脈沖響應(yīng)。由于傳播路徑的頻率選擇性的跟蹤進(jìn)程，UWB-REL渠道帶來(lái)了更多的挑戰(zhàn)射線（反射，衍射，等）。一種可能的解決方案，執(zhí)行傳統(tǒng)的射線追蹤在不同的頻率然后結(jié)合的結(jié)果。另一種方法計(jì)算出失真的功能，(t)在不同的光線（這取決于它們?nèi)サ耐ㄟ^(guò)的相互作用過(guò)