没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
9.5~10.5 GHz频段室内离体信道的测量与建模.docx
1.该资源内容由用户上传,如若侵权请联系客服进行举报
2.虚拟产品一经售出概不退款(资源遇到问题,请及时私信上传者)
2.虚拟产品一经售出概不退款(资源遇到问题,请及时私信上传者)
版权申诉
0 下载量 128 浏览量
2022-07-06
09:59:05
上传
评论
收藏 645KB DOCX 举报
温馨提示
试读
19页
9.5~10.5 GHz频段室内离体信道的测量与建模.docx
资源推荐
资源详情
资源评论
0 引言
物联网作为 5G 系统的重要场景之一,可以为用户的生活与工作提供便捷和
智能化的服务,通过在特定室内环境中(如办公室、会议室、走廊)部署小型
化基站,以较低的发送功率覆盖较小的范围,为用户提供更加完整的网络覆盖
和更优质的网络服务。而体域网( BAN, body area network)是物联网的一种
重要的形式,主要通过佩戴在用户身上的各种智能设备向基站发送信息,再由
接收端进行协同处理
[1
]
。
在设计通信系统之前,通常需要对目标频段与场景中的无线信道特性进行
测量分析,建立无线信道模型。而在 BAN 中,信道按照接收和发射节点的部署
位置可以分为体内信道、体表信道和离体信道 3 类。其中,离体信道收发器一
端穿戴于人体体表,另一端接入远端热点,在现实中应用最为广泛
[2
]
。因此,对
体域网离体信道的传播特性进行研究,不仅能丰富无线通信理论,还能促进穿
戴通信的发展,具有非常重要的现实意义和产业前景。
与传统的短距离无线信道不同,离体信道因为设备过于贴近人体或直接植
入人体,深受人体特性和人体姿势变化的影响。为此,近年来专家学者对离体
信道进行大量研究,文献[3
]主要针对 2.45 GHz 频段在消声室与办公室环境中分
别进行测量,并且研究不同天线对信道特性的影响,建立离体信道路径损耗模
型。文献[4
]主要研究医院环境 6~8.5 GHz 频段的离体信道,并提出包含高度相
关人体遮挡因子的路径损耗模型。文献[5
]提出与文献[4
]相同频率和测量场景的
离体信道时域自回归模型,可以表征该场景信道的时域冲激响应。文献[6
-7
]研
究了矿井环境中的离 体信道,实 验结果表明 路径损耗和 均方根( RMS, root
mean square)时延扩展随着收发天线间距离的增加而增加,相干带宽和信道
容量的变化规律与之相反。文献[8
]测量并计算了 5 个不同天线佩戴位置(耳朵、
胸部、腰部、手腕和脚踝)的路径损耗和阴影效应的统计特性。文献 [9
]提出在
不同人员密度下适用于 3 种典型室内环境(走廊、楼梯和会议室)的路径损耗
模型。文献[10
]将平均路径损耗建模为 4 个分量之和,取决于路径长度、天线方
向角、发射和接收天线高度差,证明广义加性模型用来表征平均路径损耗的有
效性。文献[11
]考虑不同身体姿势、不同运动状态、不同天线佩戴位置以及视距
(LOS, line of sight )/ 准 非视 距( QLOS, quasi non line of sight )/ 非视 距
(NLOS, non line of sight)等多种情况,较为全面地研究包含人体遮挡因子的
路径损耗模型。综上,当前离体信道研究的重点是:针对不同的场景与频段,
研究人体位置、人体姿势以及天线佩戴位置给信道特性带来的影响,并对信道
特性参数进行实际测量与数学建模。
然而,当前在对室内离体信道的研究中,测量场景不丰富导致信道模型不
具备代表性,建模方式不合理导致信道模型不够精确,以及缺少对离体信道小
尺度衰落的研究。因此,在大尺度衰落方面,需要建立多个室内典型场景的路
径损耗模型,并联合考虑路径长度、天线方向角以及收发天线高度差影响;在
小尺度衰落方面,需要对 RMS 时延扩展进行更加深入的研究,探究人体特性对
多径衰落产生的影响。
因此,本文根据 IEEE 802.15.6 协议拟定的体域网使用频段(3.1~10.6
GHz)
[12
]
,针对办公室、会议室以及长廊等室内典型场景,在 9.5~10.5 GHz
频段对离体信道进行测量,获得了大量的频域幅相测量数据。基于实测数据,
建立更加全面、精确的路径损耗模型,其包含收发端距离与人体旋转角度对离
体信道的路径损耗的联合影响;同时通过将路径损耗作为中间变量,获得收发
端距离与旋转角度联合相关的 RMS 时延扩展模型。本文所提出的新型信道模型
可用于设计物联网环境中 BAN 的离体链路,其应用可以在室内的特定场景,如
医疗信息传送、老人活动监测、室内人员位置确定,为未来室内无线通信的研
究与设计提供理论与实践基础。
1 数据采集方法
数据采集的实测场景如图
1
所示,实测场景与网格点示意图如图
2
所示,测
量地点在南京邮电大学物联网楼第 5 层的办公室(7.0 m×8.0 m×3.0 m)、会议
室(20.0 m×8.1 m×3.0 m)和走廊(10 m×2.6 m×3.0 m)。室内的物体包括
办公桌、试验台、计算机、立式空调以及储物柜,墙体两面为混凝土材质,两
面为玻璃材质。
在实际测量时,发射天线固定在三脚架上水平放置(高度为 1 m),将接收
天线佩戴在人体待测量的部位,并且在预先设定好的测量点之间移动。在办公
室和会议室场景中,待测距离为 1~5 m,每隔 0.5 m 放置一个测量接收点;在
长廊场景中,待测距离为 1~10 m,每隔 1 m 设置测量接收点。在每个接收点
设置 9 个测量网格点,分布在 20 cm×20 cm 放置一个测量接收点;在长廊场景
中待测距离从 1~10 m,每隔 1 m 设置测量接收点。在每个接收点设置 9 个测
量网格点,分布在 20 cm×20 cm 的网格中,间距为 10 cm,该间隔大于所研究
的中心频率为 10 GHz 的电磁波的波长。另外,在每个距离点进行顺时针人体旋
转角度为 0~2π 的重复测量,每次旋转角度增加 π/4。
图 1
图 1数据采集的实测场景
图 2
剩余18页未读,继续阅读
资源评论
罗伯特之技术屋
- 粉丝: 3676
- 资源: 1万+
下载权益
C知道特权
VIP文章
课程特权
开通VIP
上传资源 快速赚钱
- 我的内容管理 展开
- 我的资源 快来上传第一个资源
- 我的收益 登录查看自己的收益
- 我的积分 登录查看自己的积分
- 我的C币 登录后查看C币余额
- 我的收藏
- 我的下载
- 下载帮助
安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制
信息提交成功