摘要
随着物联网通信的蓬勃发展，IEEE802.15.6标准化小组将X波段作为体域网离体通信的建议使用频段。通常在设计通信系统前，需要在目标频段与特定场景中对无线信道进行测量与建模，分析研究信道的传播特性对网络性能的影响。 本文通过对X波段室内无线离体信道的测量与建模，重点研究收发天线距离与人体旋转角度、收发天线高度对信道传播特性的影响。本文选取三个典型室内环境（封闭办公室、大型会议室、狭长走廊）作为测量场景，根据各场景特点选用最合适的信道测量方法，搭建X波段室内无线离体信道的频域扫频测量系统，考虑到后期数据处理的要求，设置扫频测量系统的基本参数，设计并完成各室内场景的X波段无线离体信道测量实验。 第一，本文对X波段室内无线离体信道的大尺度衰落特性展开研究，建立新型路径损耗模型。在传统浮动截距（FloatingIntercept，FI）路径损耗模型基础上，考虑人体旋转角度与收发天线距离对路径损耗造成的影响，在不同距离条件下，发现人体遮挡因子与角度呈现正弦函数关系，遮挡因子系数与距离呈现负指数函数关系，提出角度与距离联合相关的路径损耗模型。在不同发射天线高度条件下，分别拟合FI路径损耗模型，发现路径损耗因子、浮动截距与高度均呈现三次函数关系，建立高度距离联合相关的路径损耗模型。最后通过分析阴影衰落的统计特性参数，证明本文路径损耗模型具有较高的建模精确性和多场景适用性。 第二，本文对X波段室内无线离体信道的小尺度衰落特性进行探究，建立新型均方根（RootMeanSquare，RMS）时延扩展模型。在不同收发天线距离、人体旋转角度和收发天线高度条件下，发现路径损耗与RMS时延扩展的测量值具有相同变化趋势，提出路径损耗相关的RMS时延扩展模型，根据本文的新型路径损耗模型，获得角度距离、高度距离联合相关的RMS时延扩展模型。最后证明本文RMS时延扩展模型本质是服从正态分布的随机变量，均值由人体旋转角度、收发天线高度与收发天线距离共同决定，标准差与阴影衰落标准差相关，说明路径损耗模型的建模精准度越高，本文RMS时延扩展模型的建模精准度也越高，同时该模型也具有多场景适用性。 本文提出的新型路径损耗与RMS时延扩展模型，包含实际应用场景中的环境信息，因此具有更高的建模精度；本文针对多个典型室内场景进行研究，证明本文模型具有多样化室内场景适用性。本文对X波段室内无线离体信道进行测量与建模，并且探究信道的传播特性，有助实现物理层算法的优化设计与频谱资源的合理分配，不仅能丰富无线通信基础理论，也能促进穿戴式通信的发展，具有非常重要的现实意义以及产业前景。
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