超寬帶信號(hào)傳播特性的時(shí)域UTD方法研究.pdf

1、本文對(duì)超寬帶(UWB)脈沖信號(hào)傳播特性的時(shí)域一致幾何繞射理論(UTD)進(jìn)行了研究。借鑒窄帶無(wú)線電波傳播的頻域理論，提出了一種新的用于計(jì)算多重繞射的時(shí)域方法，并將其運(yùn)用到城市環(huán)境中脈沖信號(hào)傳播特性的研究，最后采用基于物理意義的信道模型，對(duì)脈沖信號(hào)在傳播過(guò)程中產(chǎn)生的波形失真對(duì)系統(tǒng)性能的影響進(jìn)行了研究和分析。
　　 首先，對(duì)用于時(shí)域射線跟蹤法中的時(shí)域幾何光學(xué)理論(TD-GO)和時(shí)域一致幾何繞射理論(TD-UTD)進(jìn)行了系統(tǒng)性的介紹。著

2、重對(duì)TD-UTD理論進(jìn)行了分析，包括不同形狀障礙物模型的時(shí)域繞射系數(shù)(如：吸收半平面，理想導(dǎo)體半平面、有限電導(dǎo)率直劈以及圓柱等)。在已有頻域結(jié)果的基礎(chǔ)上采用拉普拉斯逆變換推導(dǎo)出了二次劈繞射的TD-UTD系數(shù)，并與采用快速傅里葉逆變換的頻域方法進(jìn)行了比較，從而驗(yàn)證了所推導(dǎo)出的時(shí)域方法的正確性。
　　 然后，本文對(duì)時(shí)域內(nèi)UWB信號(hào)的多重繞射進(jìn)行了研究?；陬l域的UTD-PO(物理繞射)理論，并對(duì)其做了一定的改進(jìn)使之適用范圍更廣，然后

3、通過(guò)頻域到時(shí)域的轉(zhuǎn)換推導(dǎo)出了一種新的計(jì)算多重繞射的TD UTD-PO方法。分別就平面波源和球面波源兩種情況，對(duì)有限電導(dǎo)率直劈的時(shí)域多重繞射模型進(jìn)行了分析，推導(dǎo)出了相應(yīng)的時(shí)域公式。進(jìn)一步分析了由不同形狀障礙物組成的混合障礙物模型的多重繞射計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果與采用嚴(yán)格時(shí)域解析方法進(jìn)行了比較，兩者吻合得很好，從而驗(yàn)證了所提出方法的正確性。研究結(jié)果表明，使用混合障礙物模型能得到更加準(zhǔn)確和實(shí)際的結(jié)果，而且本文所提出的時(shí)域方法在計(jì)算多重繞射時(shí)無(wú)需加

4、入時(shí)域高階繞射場(chǎng)的計(jì)算，因而大大降低了計(jì)算量和復(fù)雜度，從而提供了一種更加簡(jiǎn)單和快速的方法來(lái)計(jì)算脈沖信號(hào)的多重繞射。
　　 然后，由于UW在無(wú)線傳感器方面的應(yīng)用，激發(fā)了我們對(duì)于UWB脈沖信號(hào)在城市環(huán)境中的傳播特性的研究。我們將前面章節(jié)所研究的TD UTD-PO方法運(yùn)用到城市環(huán)境中脈沖信號(hào)的傳播特性的預(yù)測(cè)研究和分析中，并就兩種典型的城市環(huán)境電波傳播模型分別進(jìn)行了研究和分析，推導(dǎo)出了相應(yīng)的信道沖擊響應(yīng)的公式，并通過(guò)與其他方法的比較驗(yàn)證

5、了結(jié)果的正確性。
　　 最后，雖然近年來(lái)有很多的文章研究由于頻率選擇性而引起的UWB信號(hào)波形失真，但都沒(méi)有將波形失真對(duì)UWB系統(tǒng)性能的影響程度進(jìn)行具體的分析，所以有必要進(jìn)一步具體量化波形失真對(duì)UWB系統(tǒng)性能的影響，對(duì)于理解UWB通信系統(tǒng)的本質(zhì)具有重要的指導(dǎo)作用。本文采用基于物理意義的信道模型，具體分析了波形失真對(duì)基帶UWB通信系統(tǒng)的誤碼率以及定時(shí)誤差的影響，從而將電磁場(chǎng)理論與通信理論聯(lián)系起來(lái)。研究結(jié)果表明脈沖波形失真大大降低了系