煤矿井下超宽带信道建模与仿真
井下巷道无线电波传输规律的matlab仿真分析

井下巷道无线电波传输规律的matlab 仿真分析题正义,贺爱萍,霍丙杰(辽宁工程技术大学资源与环境工程学院,辽宁阜新123000)摘 要:在帐篷定律的基础上,建立起矩形巷道射线传输模型,介绍了各次射线传输距离的迭代算法,并在此理论基础上利用matlab 仿真的手段对巷道中无线电波传输规律进行了研究,得出了有别于传统的重要结论:当频率升高时,时延扩展降低;时延扩展随距离增加而有所增加。
传统意义上的多径效应问题在巷道内反而成了信号增强和弯道传输的有效手段。
关键词:井下无线网络;巷道中的电磁波;射线追踪法;电波传输仿真中图分类号:T D65+3 文献标识码:B 文章编号:1003-496X (2008)08-0099-03 长期以来,巷道中无线电波传输困难一直是矿井下无线网络建设中存在的最大问题,这是因为电波在矿井巷道这个特殊的受限空间中的传输方式与其在地面自由空间有很大差异。
由于矿井情况复杂,地下巷道无线信道特征的研究仍然停留在理论分析和实验验证阶段,发展缓慢,远远不能满足矿井生产和安全管理的需要。
为此借鉴了地面利用仿真指导无线通信系统设计的思路,以矩形截面巷道为简化模型对无线电波在矿井巷道内的传播特性进行了研究。
1 无线信道仿真以矩形巷道为例,根据反射波传输所遵循的帐篷定律〔1〕,对各次射线传输距离进行迭代计算,并通过实际仿真进行了分析。
1.1 巷道内电波传输特性分析方法射线追踪法(Ray Tracing 法)广泛用于无线信道的仿真建模〔2-4〕。
其基本思想是用几何光学的方法确定多径信道中发射机和接收机之间可能存在的每一条路径,根据这些路径中的传输损耗、反射和折射次数及损耗、路径长短等来分析多径衰落的影响,进而仿真得出发射机与接收机之间信道的特性。
如图1、图2。
图1 巷道多径模型图2 实际巷道中射线模型 在图1简化模型中只考虑了平面内的各次反射线,但实际巷道是立体的,除在平面内的各次反射外,更多的是从四壁反射螺旋前进的射线,如图2。
宽带信道增益平坦度仿真设计

宽带信道增益平坦度仿真设计闫鸿【摘要】宽带信道的增益平坦度指标好坏是信道宽带性能保证的基础,同时由于影响因素众多,也是设计难点所在.以公式计算与电路仿真、三维电磁场仿真相结合的方式,详细分析了微波电路设计中各种因素对信道增益平坦度的影响,再针对各种影响因素给出了电路解决改善方法,论述了实际电路设计中宽带增益平坦度保证的关键技术和注意事项.【期刊名称】《电讯技术》【年(卷),期】2010(050)008【总页数】4页(P147-150)【关键词】电子侦察系统;射频前端;微波电路设计;宽带信道;增益平坦度;三维电磁场仿真【作者】闫鸿【作者单位】中国西南电子技术研究所,成都,610036【正文语种】中文【中图分类】TN921 引言随着科学技术的发展,无线通信技术取得了长足的发展,但同时各领域要求也越来越高。
民用领域,全球移动通信系统(GSM)、第三代移动通信(3G)、蓝牙(Bluetooth)、无线局域网(WLAN)和超宽带(UWB)等多种系统并存,通信速率也已经达到了每秒数十兆比特甚至上百兆比特但依然无法完全满足日益增长的需求[1];军用领域,雷达、电子战、语音/数据通信、导航、识别、制导等功能系统种类数量不断增加,同时各系统也在不断向着宽带、高速及跳频抗干扰方向发展。
这些需求和发展,导致各种系统的工作频率和瞬时带宽越来越宽,对于电子侦察系统来说,如果要对这么多种军民用系统进行信息采集和处理,其射频接收前端的宽带设计成为关键和难点所在。
宽带信道设计中,除了宽带抗干扰、宽带大动态设计外,信道的宽带增益平坦度指标好坏是信道宽带性能保证的基础,同时设计加工中能够对其产生影响的因素众多,也是设计难点所在,通常都是通过产品的后期调试来保证指标。
本文利用公式计算与电路仿真、三维电磁场仿真相结合的方式,详细分析了微波电路设计中各种因素对信道增益平坦度的影响,针对各种影响因素给出了电路解决改善方法,并论述了实际宽带微波电路设计中的关键技术和注意事项。
超宽带(UWB)室内信道模型

中 围分类 号
T 9 N 1 1
文 献标识 码
B
文 献 编 号 :1 7 一 1 12 0 )3 0 3 — 5 6 3 I3 (0 6 0 — 0 30
一
.
引 言
超 宽 带 【 W B) 线 传 输 技 术 是 一 种 新 兴 的 无 线 通 信 技 术 美 困 联 邦 通 U 无
超 宽 带 的频 带 很 宽 .表 现 出 与传 统 窄 带 通信 信 道 不 同的 特 性 .如 :多 径 成 分 成 簇到 达 .每 一 簇 又 包括 不 同的 经 .最 先 到 达 的几 个 径 并 不 总 是最
强 的 ; 小 尺 度 多 径 振 幅 衰 落 分 布 不 再 表 现 为 传 统 窄 带 衰 落 的 形 式 辞 . 因
Abs r c : nr c n c r . n eou d or W B e s r m e t e ctk n b e e r h r e dee e r [ W B h n e s t a t I c c Iv a s nu l r s n o i U m aue nsw r a e yr s ac e s Th y mo l ds ve n U c a n l r r fe ln he c a It r ‘ UW B n t sp p rito u e a h ls c c i E t h r ce l l t f I a e . r d c sP t o smod lm o fe P s o o e 、S- m o e 2 C lse hi n e 、 di d ois n m d l i V d l - u tr m 0 c a1 EEE 0 . 5 3 S a d r d l I I d 8 2 1 . a t n a dm od 1 t h a ] i epo nsou h a a ee sa d t ep o e so e. t es n ctm 。 i t a tt ep r m tr n h r blm fm o e ig h u db d ln s o l e n tc d i e fl r . o ie t Uu e n h Ke ds UW B :I do r a n lmo l g;c a n l o e ; S V o e y wo : n o n e dei ch n h n e d l m — m d l
超宽带多径信道的频域建模与仿真

W ANG Ya f n, n— e YU Ho g— h n, n z e ZHANG S e e a . e u n y o a n h n, t 1 Fr q e c d m i mo ei g n s u a i n o u t a- d b n d l a d i lto f r lr wi e a d n m
1 8 20 ,3 3 ) 3 0 74 (3
C m ue E gn ei n p l ai s计算机工程与应用 o p tr nier g ad A pi t n n c o
超宽带 多径信道 的频域 建模 与仿真
王艳 芬 , 洪珍 , 于 张 中, 张文杰
WAN a —e , U H n — hn Z A G S e ,HA G We -i G Y n fn Y o g z e , H N h n Z N n j e
极 点 分 布进 行 频域 A 建 模 的 方 法 , R 并结 合 实例 给 出 了仿 真 结果 , 明 了频 域 A 说 R模 型 只 需要 很 少 的模 型 参 数 就 可得 到 一 个 比较 精 确 的信 道 描 述 , 超 宽 带信 道 建模 比较 理 想 的选 择 。 是
关键 词 : 宽 带 ; 域 A 超 频 R模 型 ; 多径 信 道 ; 极 点 分 布 ; 模 与 仿 真 零 建
结束语集群负载平衡算法是提高集群整体性能的关键本文在面向融合的电信业务平台的基础上提出了一种有效的基于两阶段的动态负载平衡算法该算法在保证负载平衡的同时也考虑到节点的异构性处理能力强的节点获得处理请求的概率也相对较高提高了整个系统的性能就该算法在不同请求率的情况下和其他两种算法进行了对比分析
基于滤波法的COST207宽带信道模型及其仿真

基于滤波法的COST207宽带信道模型及其仿真·无线天地基于滤波法的COST207宽带信道模型及其仿真车慧白勇陈曦摘要:在无线通信信道中,随着符号间隔的缩短或数据速率的提高,采用频率选择性信道即采用宽带信道模型来表征这一类信道。
广义平稳非相关散射(WSSUS)模型能够较好的描述频率选择性移动无线信道。
本文采用区别于莱斯法的滤波法完整实现四种不同地形的COST207信道模型仿真。
关键词:信道建模;频率选择性衰落;宽带信道;COST 207;WSSUS1 COST207信道模型的引出基于多径时延扩展的小尺度衰落可分为平坦衰落和频率选择性衰落。
平坦衰落信道及非选择性衰落信道,它的特征是接收信号的电磁波间传播延迟与符号间隔相比可以忽略。
显然随着符号间隔的缩短或数据速率的提高,平坦衰落信道模型不在适应这一变化,为此用频率选择性信道即采用宽带信道模型来表征这一类信道。
Bello介绍了广义平稳非相关散射(WSSUS)模型,此模型用来描述频率选择性移动无线信道。
基于WSSUS假设,欧洲COST207工作组对泛欧洲移动通信系统GSM的典型环境建立相应的信道模型。
工作组把传播环境分为了远郊地区、典型城区、恶劣城区、丘陵地区。
2 WSSUS假设WSSUSS假设将信号通过移动无线信道的输入—输出关系统计描述等效为在观测时间内的复基带信号。
WSSUS假设,WSS 假设表示具有不同多普勒频率或不同入射角的散射分量是统计不相关的,一般移动单元覆盖的距离在几十个载波信号波长的范围内,信道可以被认为是广义平稳的;US假设表示具有不同传播时延的散射分量是统计不相关的。
WSSUSS假设信道是一个线性时变系统。
假设输入信号为x(t),信道时变冲激响应为h(t,τ),其中τ为延迟变量。
多普勒时变冲激响应s(t,υ),它是对时变冲激响应h(t,τ)进行关于时间变量t的傅立叶变化,用来反映多普勒效应引起的变化:3 COST207宽带信道模型的仿真3.1 Jakes/Clarke 多普勒滤波器为了移动无线信道建模,我们假设电磁波的传播发生在水平面,到达移动用户天线的入射波角度在(0,2π)上服从均匀分布;假设天线为全向天线,那么散射成分的多普勒功率谱密度s(f)为:其中f m 为最大多普勒频率,(2)式也叫作Jakes功率谱密度(Jakes PSD)。
矿井下超宽带多径信道仿真与特性分析

矿井下超宽带多径信道仿真与特性分析摘要本文分析了矿井下回采工作面的多径传播的特点,建立了ieee802.15.3a信道模型和修正的uwb信道模型,通过仿真分析可以看出,矿井下回采工作面较为复杂,发送信号经多径传播后时间弥散非常明显,延时扩展很大,严重的影响和限制了传输速率和信道容量,因此。
在矿井下对uwb基站的设置要求更高。
关键词超宽带;ieee802.15.3a模型;s-v模型;修正的模型;仿真中图分类号td8 文献标识码a 文章编号 1674-6708(2011)47-0231-02simulation and characteristics analysis of uwb multipath channel in mineabstract the characteristics of multipath propagation in stope face in mine are analyzedieee802.15.3a model and modified model are created. the analysis show that stope face in mine is complicated, the signal dispersion is obvious after multipath propagation and delay spread is serious, which influence and limit transmission speed and channel capacity. therefore, the uwb base station demands higher requirements.keywords uwb;ieee802.15.3a model;s-vmodel;modified model;simulation0引言超宽带(uwb)无线电是近几年来发展比较快的一种新型通信技术,uwb信号频谱极宽,系统可在相对较低信噪比的条件下,实现1gbps的无线传输速率。
第四章超宽带信道模型

IEEE推荐模型的信道冲激响应可以表示为
h ( t ) = X ∑ ∑ α nk δ ( t − Tn − τ nk )
() r (t ) = h (t ) ∗ s (t ) + n (t )
比较式(1)和式(2),显然,信道的冲激响应 h ( t ) 为
h (t ) = ∑ α n (t )δ (t − τ n (t ))
n =1
N (t )
在上式中,考虑了发射机或接收机的移动等因素引起的传播环境的变 化,信道冲激响应是时变的,然而,在通常情况下,信道的变化速率相 对脉冲速率而言是很慢的,因此,假定在观测时间T 内信道是稳定的。 故,信道冲激响应可以表示为
在S-V 模型中,第k 簇第n 径的增益为复随机变量 an ,其模为 β nk ,
θ是统计独立、服从 nk
[0,
2π ) 均匀分布的随机变量,即
2β nk
β nk 2
ρ ( β nk ) =
ρ (θ nk ) =
β nk
2
e
β nk
2
1 , 0 ≤ θ nk<2π 2π
式中, x 表示 x 的期望值,且
β nk
2
= β 00
2
e
−
Tn Γ
−
e
τ nk γ
β 00 项表示第一簇第一条路径的平均能量,
Γ 和 γ 分别为簇和多径的功率衰减系数。
根据上式,平均PDP表现为簇幅度的指数衰减,而在每簇内接收脉冲 的幅度呈现另一个指数衰减,如下图示意。
超宽带MIMO穿墙雷达信道建模与运动目标成像

超宽带MIMO穿墙雷达信道建模与运动目标成像孙鑫;陆必应;张斓子;赵洋;周智敏【期刊名称】《电子与信息学报》【年(卷),期】2014(36)8【摘要】超宽带MIMO雷达因其具有的良好分辨率,有效减少阵元数及高速率数据获取能力,近年来在穿墙应用中发挥越来越重要的作用.由于超宽带MIMO雷达自身的天线配置特点和日益增长的应用需求,对信道模型提出新的要求.该文在分析超宽带MIMO穿墙雷达配置特点基础上对信道模型进行了重新建模推导.将建模场景由传统的单堵墙体拓展至建筑物场景,对收发分置下各分量的信号传输路径进行了精确计算,并根据拓展目标理论对各回波分量表达式进行了推导.基于该文模型,提出了一种有效的穿墙动目标成像方法.借助实际穿墙系统,在复杂的外场环境下验证了该文模型正确性,同时表明所提方法能够有效提高成像质量.【总页数】8页(P1946-1953)【作者】孙鑫;陆必应;张斓子;赵洋;周智敏【作者单位】国防科技大学电子科学与工程学院长沙410073;国防科技大学电子科学与工程学院长沙410073;国防科技大学电子科学与工程学院长沙410073;国防科技大学电子科学与工程学院长沙410073;国防科技大学电子科学与工程学院长沙410073【正文语种】中文【中图分类】TN957.52【相关文献】1.超宽带穿墙雷达椭圆包络线目标边界成像算法 [J], 李育晖;欧阳缮;晋良念;廖桂生2.一种新型超宽带穿墙雷达运动目标跟踪成像算法 [J], 吴世有;陈洁;孟升卫;方广有;阴和俊3.混合稳健波束和相干加权的超宽带穿墙雷达目标成像方法 [J], 晋良念;欧阳缮;肖海林4.超宽带穿墙雷达偏离网格目标稀疏成像方法 [J], 晋良念;钱玉彬;刘庆华;欧阳缮5.超宽带穿墙雷达动目标跟踪成像算法研究 [J], 孟升卫;黄琼;吴世有;陈洁;方广有因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
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关键 词 :超 宽带 ;信道模 型 ; R模 型 ; 矿 井下 A 煤
中图分类号 : N 9 9 T 2 .5 文 献标 志码 : A
0 引 言
超 宽带 ( lawd.ad U ) Ut iebn , WB 作为 一种新 颖 的短距 离无 线 通信 技 术 , 有 高 速率 、 功耗 、 成 本 、 r 具 低 低 多径分 辨率 高 、 确定位 等特 点 , 精 可作 为 A o dH c网络 、 线 传 感 器 网 络 ( rl sSno e ok WS 、 无 Wi e esrN t r, N) es w
信 道 频 域 响 应 傅里叶 I 反变换 I
l 的计算机 件
i = -=工====
I 矢量 网络 1分析仪
● 信道冲激响应
统计分析 J
管 道等 ) 也存 在 着 工 业 干 扰 ( , 主要 为架 线 电 机 车火 花 干扰 ) 。 这些 因素都 影 响着 电磁波 的传播 。文 献 [ ] 7 中选 取 了一 段 宽度 为 2 5— , . 3I 高度 约 为 3m 的典 型煤 矿巷道 。频 域 响应测 量过 n 程 中将发射 天线 固定 在 中心位 置 , 接 收天 线 移动 到 不 同 的位 将 置 , 量 网络分析 仪 ( N 记 录 了 2~5G z 矢 V A) H 频段 内 1 0 个 抽 Fi.1 1 6 g 样点 , 采样 频率 间隔 为 185M . 道测量 和 分 析过 程 如 图 1 .7 Hz信
克 服 了这 一缺 陷 。 文献 [ ]中表 明 , 用 频域 响应 的 A 6 利 R模 型 能
很好 地 匹配实测 数据 , 且这 种方法 所需 的参数 较少 。
2 2 AR建 模 .
暴
信道测 量 的频 率 响应 ( ,d )可 以看作 是 一个 随 机过 程 , 其可通 过一 个 p阶 A R过程来 建模 , 即
所示 。
雨 . l 2 二[ l i
.
I~ l R
f
信道特性 l
信 道 模 型
图 1 信道测量和分析过程
Ch nn lm e s r me ts t p a d a l ss a e a u e n eu n nay i
2 多径 信 道 建 模 与 仿 真
摘
要 :基 于煤矿 并 下信 道 2~ H 5G z带宽的频 率测 量 , 用 自回 归( R 模 型对煤 矿 井下环 境超 利 A )
宽 带信道进 行 建模和 仿真 。仿 真结 果表 明 , 即使 很 少 的 参数 , R模 型也 能提 供 一 个与 实验 数据 A 匹配的信道 描述 。 同时信道 的 主要 的特征 参数 如 功率 延迟 剖 面 ( D 、 均超 量 时延 、 方根 时 P P) 平 均
第 3 卷 第2期 0
21 0 0年 2月
西
安
科
技 大 学 学
报
Vo . 0 No 2 I3 . M a . 01 r 2 O
J UR A F XI N N V ST F S I NC D T C NO OG O N LO A U I ER I Y O C E E A E H L Y N
无 线个 域 网( rls P r n l raN tok ,WP N) 网络 的物 理 层技 术 , 着 广泛 的应 用前 景 。超 宽 Wi es es a A e e rs e o w A 等 有
带 信道 建模 是超宽 带 系统研究 和设计 的基础 。 已有 的超 宽带 信道 模 型包 括 : 内环 境 、 室 J工业 环 境 、 住 宅 环境 、 办公 室环境 ]室 外环 境 等 。文 中基于 煤矿 井下 信道 测 量数 据 , 于 自回归 (uor rsi , 、 利 at- ges e e v A 方 法实 现煤矿 井下 U R) WB信 道频 域和 时域 的建模 和仿 真 , 对信 道主要 特 征参数 进行 仿真 和分 析 。 并
文 章编 号 : 62— 3 5 2 1 )2一 2 1 0 17 9 1 (0 0 0 O4 — 4
煤 矿 井 下超 宽带 信 道 建模 与仿 真
康 晓非 , 朱代先
(. 1西安 电子科技大学 综合业务 网国家重点实验室 , 陕西 西安 7 0 7 ; . 10 1 2 西安科技大学 通 信与信息工程学院 , 陕西 西安 70 5 ) 104
22 4
西
பைடு நூலகம்
安
科
技
大 学 学
报
式 中 £是观测 到 的多径 数 ; 下, 别是 第 f 多径 分 量 的 Ⅱ, 0 分 条 信 道增益 、 时延 和相位 。
当准确描述一个给定环境 的超宽带信道时 , 基于信道冲激 响应的信道模型往往需要估计多个参数 , 自回归( R 方法则 而 A )
l篁 堕 l 睡
V W6 软 E i
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1 信 道 测 量
井下 巷道 是一个 特殊 的 限定空 间 传播 环 境 , 中有 粗糙 的 其
壁、 拐角 、 口, 障碍 物 多 ( 风 门 、 墙 、 车 、 车 、 岔 且 如 风 矿 机 电缆 和
分析软件 l
2 1 信 道冲激 响应 .
超宽带信道可以通过一个时变的冲激响应 h t ,) (, d 表示 r
£
ht , =∑a f )(一 £ ) ‘ . (r ) , t, zt ( d) ‘ (d , J ,
1 1 =
收稿 日期 : 0 9— 9—1 20 0 7
通讯作者: 康晓非( 7 一 , 陕西武功人, 博士 1 3 )男, 9 讲师, 研究生, 主要从事U B W 关键技术的 研螽工作
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图2 A 5 R模型的极点分布图
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