基于交变隐式差分方向方法的时域有限差分法在无线信道分析中的应用与研究

发布时间：2017-07-21 04:24

  本文关键词：基于交变隐式差分方向方法的时域有限差分法在无线信道分析中的应用与研究

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【摘要】：进入二十一世纪以来,无线通信技术获得了长足的进步。但是随着无线通信系统的广泛应用,人们发现可用的频谱资源却越来越少,不能满足人类日益增长的通信需求。信道作为通信的媒介,对通信质量有着重大的影响,本文采用时域方法对无线信道进行了电磁分析。在无线信道分析中,通过引入基于交变隐式差分方向方法的时域有限差分法(ADI-FDTD)分析室内无线信道的问题,有效的克服了稳定性条件的限制,提高了计算效率,并进一步用于分析室内环境因素对信道特性的影响。本文的主要工作如下:首先将FDTD方法用于无线信道的建模,由于其稳定性条件的限制,当时间步长和空间步长很小时,会导致计算时间的大幅度增加,这是其面对的最大问题。引入的ADI-FDTD方法,可以摆脱稳定性条件的限制,具有无条件的稳定性,时间步长可以选取的比较大,从而大大减少计算时间,提高计算效率。本文分别采用FDTD方法与ADI-FDTD方法对视距模型进行仿真,将获得结果与文献进行对比,证明了所使用两种方法的正确性;针对热门的超宽带(UWB)信号,本文进一步采用FDTD方法和ADI-FDTD方法对其在典型的室内模型中的传输特性进行了分析,比较两者结果再次证明了ADI-FDTD方法在无线信道仿真中的可行性。通过对算例的分析,可以看到ADI-FDTD方法时间步长可以增大,计算时间减少,计算效率相对传统的FDTD方法有了很大的提高。基于上述的数值建模后,运用时域后处理算法对室内UWB无线信道进行分析,不仅提取了其信道的冲激响应,还得到了与无线信道传播特性密切相关的参数。最后分析了室内环境下电磁参数、隔墙厚度等对无线电波传输的影响,得到了一些对工程实践具有参考意义的结论。
【关键词】：无线信道 时域有限差分法(FDTD) 基于交变隐式差分方向方法的时域有限差分方法(ADI-FDTD)
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN92
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 第一章 绪论7-12
• 1.1 研究背景7-9
• 1.2 无线信道概述9-10
• 1.3 无线信道研究方法概述10-11
• 1.4 论文内容安排11-12
• 第二章 无线信道的相关理论及电磁仿真方法12-21
• 2.1 无线信道相关理论12-17
• 2.2 无线信道模型及电磁仿真方法17-20
• 2.2.1 无线信道模型17-18
• 2.2.2 无线信道的电磁仿真方法18-20
• 2.3 本章小结20-21
• 第三章 ADI-FDTD方法在UWB信道仿真中的应用21-52
• 3.1 UWB信号介绍21-24
• 3.1.1 UWB无线通信技术特点21-23
• 3.1.2 UWB信道模型23-24
• 3.2 时域有限差分法24-37
• 3.2.1 FDTD方法基本原理24-29
• 3.2.2 解的稳定性条件29-31
• 3.2.3 FDTD方法的应用31-37
• 3.3 基于交变隐式差分方向方法的时域有限差分法37-51
• 3.3.1 ADI-FDTD方法基本原理37-44
• 3.3.2 ADI-FDTD方法的稳定性分析44-45
• 3.3.3 基于ADI-FDTD方法的仿真45-51
• 3.4 本章小结51-52
• 第四章 环境对无线信道传播特性的影响52-71
• 4.1 UWB无线信道传播特性参数与分析52-59
• 4.1.1 CLEAN算法52-54
• 4.1.2 UWB无线信道传播特性参数分析54-59
• 4.2 介电常数与电导率对无线信道传播特性的影响59-67
• 4.2.1 介电常数的影响60-64
• 4.2.2 电导率的影响64-67
• 4.3 隔墙对无线信道传播特性的影响67-70
• 4.4 本章小结70-71
• 第五章 总结与展望71-73
• 参考文献73-76
• 致谢76

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