第一章绪论
1.1本论文研究的目的及意义
当今科学技术日新月异，无线通信技术遵循传统的传输规律的同时，新技术、新的通信方式也层出不穷、如火如荼。但是技术的发展终究是为人类服务的鉴于短距离通信的发展以及人类对生活便利性的要求，越来越多的人开始研究短距离通信。无线局域网、蓝牙等短距离无线通信技术已在家庭、办公、娱乐、交通等场所得到广泛的应用。
近年来世界老龄化问题日趋严重，老年人口数量庞大且增长速度快。据官方统计，截止到2012年世界60岁以上的老年人口达8.2到亿，预计2050年这一数字将达到20亿，同时也将第一次超过全世界儿童（0-14岁）的人口数。根据联合国专题项目的研究估算，到2050年每5人中将会有一个老年人，到了2150年，每3人中就会有一个60岁以上的老年人。随着人口老龄化，医疗和其他费用成为一个亟待解决的问题。无线体域网作为解决这一问题的潜在技术受到了广泛的关注。无线体域网主要是用来连续监视和记录慢性病（如糖尿病、哮喘病和心脏病等）患者的健康参数，有时还可以提供某种方式的自动疗法控制。
将一组便携的，能够相互通信的传感器放置在人体上构成通信网，该通信网通过一个控制器与计算机等其他通信设备进行通信便构成无线体域网。由于无线体域网设计之初就要求具有便携性、移动性、实时性、低功耗等特性，超宽带成为无线体域网的首选技术。系统具有较高的数据传输率，大容量系统，更强的抗多径干扰能力，功耗低，操作简便，成本低等特征，结构非常适合于无线体域网。
无线体域网信道相对于传统移动通信信道呈现出一些新的特性。首先，无线体域网中传感器一般是在人体上，人体运动状态的变化以及不同场合的切换就会引起无线体域网信道处于不断的变化中，故传统的室内或室外移动衰落信道模型就很难适用于体域网；再者，与移动通信信道不同的是，无线体域网是人体身上或者人体附近的通信网络，要求较高的医疗数据精度的同时，不同的个体特征会影响信道，无线信号的衰落就呈现出复杂的、没有规律的变化状态。但是接收信号的衰落情况能够如实反映通信的好坏，因此无线体域网信道的建模工作就变得相当重要。
1.2无线体域网信道建模的研究现状分析
常用的无线体域网信道建模方法有统计建模、物理建模和混合建模。最早用于移动衰落信道建模的是统计模型。统计模型具有数学计算简单，精确度低等特点。物理模型主要有电磁模型和射线追踪模型，电磁模型在研究发射天线或接收天线的邻近区域的问题时是很有用的，但最合适的无线传播确定性物理模型是模型。射线跟踪法利用接收机收到的多条射线进行计算，可以统计出接收信号的幅度、相位等特征除了统计模型和物理模型之外，近年来越来越多的人开始研究物理模型和统计模型相结合的方法也就是混合建模，如文献使用射线跟踪仿真器和莱斯模型来对陆地移动卫星建模，该方法结合了统计模型的简单性和物理模型的精确性等特点。
伴随着信道模型的多样化，信道特性的分析也深入到各方面。文献研宄了超宽带无线体域网中不同天线对信道衰落特性的影响。文献则提出室内环境下，房间的高度以及测试对象在房间中的位置能够轻微影响超宽带无线体域网的延时特性和路劲损耗。针对人体上的不同位置，研宄了超宽带无线体域网频域和时域的空间相关性。文献基于方法，研究了测试对象处于不同姿势时，超宽带无线体域网的信道特性。文献提到通过激励软件与仿真器连接，可以进行人体动态状况下信道仿真，并且将仿真结果和实测数据进行对比，得出该方法具有较强的实用性。
综上所述，近年来在无线体域网信道建模方面，虽然涌现出大量的信道模型，但是，大部分信道模型都是针对窄带无线体域网信道进行建模，超宽带无线体域网的研究仍较薄弱。况且，在超宽带无线体域网的建模过程中，大部分模型都是基于己有的超宽带模型，然而鉴于超宽带无线体域网的特殊性，是否可以借助于窄带模型，还没有文献对此进行讨论。最后，己有的超宽带模型中，某一模型的实用环境很有限，如模型在建模直射环境时，效果就很不好。因此还需要对体域网信道传输特性以及信道模型进行更加全面、更加深入的研究。本文基于实测数据，在窄带順模型的基础上，首先对无线体域网信道进行实测和相关特性研究分析，然后基于模型，建立一个供仿真适用的无线体域网信道仿真器，该模型可以适用于多种散射环境和阴影环境。
第二章无线体域网的传播特性概述
2.1引言
无线通信系统中，信号以电磁波的方式传播，信号在传输过程中，发射端的信号可以通过直射、反射、散射、衍射等多条路径到达接收端。这些情况导致了接收信号衰落情况是随机的，这就为信道的分析带来了很大的难度，同样增加了信道建模的难度，并且信道建模的精确度和准确度就很难得到保障。无线体域网信道继承传统的移动衰落信道的复杂特性的基础上又呈现出一些新的特性，如信道的特性与人的高矮、胖瘦以及人的运动状态等特性密切相关，故无线体域网的信道建模就难上加难，不能简单地用传统的信道模型来建模。为了对无线体域网有一个整体的认识，在研宄体域网信道建模技术之前，本章针对无线体域网的各种传输方式、传播特性进行论述。
2.2无线体域网概述
根据天线的安装位置，无线体域网通信方式可以分为体内通信、体表通信和体外通信。人体表面穿戴式纺织天线之间的通信信道构成体表通信。佩戴有穿戴式纺织天线的移动用户和一个离人体不远的地方的固定基站之间的通信信道构成体外通信。天线植入人体内部较深区域如肺部、大脑等构成体内通信。
最初，无线体域网主要是为医疗保健服务，随着无线体域网技术的发展，越来越多的领域幵始应用无线体域网，如导航定位、个人多媒体娱乐、消费者电子、运动、环境智能、畜牧、军事及太空等领域。图2.1和图2.2为无线体域网的应用举例。
无线体域网给人类生活带来了巨大的便利性，随着智能地球、智慧尘埃等概念的提出，无线体域网的应用范围将会涉及到人类生活的各个方面，因此无线体域网传输特性的研究是一项至关重要的工作。
第三章2-6GHz无线体域网信道的测量及数据处理..........27
3.1引言.........27
3.2超宽带信道测量技术及数据处理方法.........27
3.2.1基于时域的信道测量技术及后期数据处理方法........27
3.2.2基于频域的信道测量技术及后期数据处理方法......27
第四章2-6GHz无线体域网信道特性研究分析.........47
4.1引言.......47
4.2归一化功率延迟分布PDP..........47
4.3平均时延和均方根时延扩展显著路径数........50
第五章2-6GHz无线体域网信道仿真模型.......60
5.1引言..........60
5.2基于RLMN模型的2-6GHz无线体域网信道仿真模型.........60
第五章2-6GHz无线体域网信道仿真模型
5.1引言
传统的移动衰落信道在某个时间间隔内有大量的多径到达，根据中心定理的定义，可以用高斯分布以及由高斯分布引出的一系列信道模型如瑞利模型、莱斯模型来建模。而对于2-6GHz信号，其带宽高于500MHz，具有很高的分辨率，能分辨出时延为级的信号，并且在每个能够分辨的时间段内，多径的数量很少，有些时间段内甚至没有多径信号到达，中心定理就不再适用，也就不能简单地用高斯、瑞利、莱斯等模型来建模。为了研究宽带无线体域网信道的性能以及建模工作，建立一个宽带无线体域网仿真器是非常有意义的。文献提出RLMN模型非常适合窄带无线体域网信道的建模，本文在RLMN模型的基础上建立一个2-6GHz无线体域网信道仿真器。
第六章总结与展望
6.1论文总结
超宽带技术的超低功耗传输特性和高速数据传输潜力给通信带来了全新的模式，使得无线体域网等近距离通信得到了较快的发展。本论文针对2-6GHz无线体域网信道，详细地介绍了2-6GHz无线体域网信道的测试方法、后期对应的数据处理技术和2-6GHz无线体域网信道仿真器的建立过程。
首先，介绍了本文的研究背景及研宄意义，以及对无线体域网信道建模研宄现状进行简要的综述。鉴于无线体域网从频率方面可以分为窄带无线体域网和宽带无线体域网，故简单介绍了已有的窄带信道模型。由于本文是针对2-6GHz无线体域网信道模型进行研宄，故详细介绍了超宽带信号传播特性以及已有的超宽带信道模型，为后期信道特性的研宄作准备。
其次，由于超宽带系统的信道测量技术和后期对应的数据处理方法的准确与否直接影响后期特性的分析，故第三章从超宽带信道测量技术到后期的数据处理方法作了详细的研究，最终选择基于频域的测试方法，在云南大学怀周楼进行无线体域网信道的测试。将获得的频域数据经过加窗、傅里叶反变换、去除噪声、调整时间零点等步骤获得信道的时域冲激响应。第四章在第四章数据的基础上获得信号的功率延迟分布、均方根时延扩展、平均时延、总能量不、超过85%的路径数量、自相关函数图以及功率谱。
再次，基于RLMN模型，建立了一个2-6GHz无线体域网信道仿真模型，该模型使得超宽带信号的处理如同窄带信号一样，可以用模型来仿真，同时可以表征复杂的传播环境。
参考文献（略）