UWB Signal Propagation for Outdoor Wireless Communications-11

7/29/2019 UWB Signal Propagation for Outdoor Wireless Communications-11

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U l t r a - W i d e B a n d w i d t h U W B S i g n a l P r o p a g a t i o n

f o r O u t d o o r W i r e l e s s C o m m u n i c a t i o n s

M o e Z . W i n , F e r n a n d o R a m r e z - M i r e l e s , a n d R o b e r t A . S c h o l t z

C o m m u n i c a t i o n S c i e n c e s I n s t i t u t e

D e p a r t m e n t o f E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g - S y s t e m s

U n i v e r s i t y o f S o u t h e r n C a l i f o r n i a , L o s A n g e l e s , C A 9 0 0 8 9 - 2 5 6 5 U S A

M a r k A . B a r n e s

T i m e D o m a i n S y s t e m s , I n c .

6 7 0 0 O d y s s e y D r i v e , S u i t e 1 0 0 , H u n t s v i l l e , A L 3 5 8 0 6 U S A

A B S T R A C T | U l t r a - w i d e b a n d w i d t h U W B s i g n a l p r o p a -

g a t i o n e x p e r i m e n t i s p e r f o r m e d i n a r u r a l t e r r a i n t o c h a r -

a c t e r i z e t h e o u t d o o r U W B s i g n a l p r o p a g a t i o n c h a n n e l . T h e

b a n d w i d t h o f t h e s i g n a l u s e d i n t h i s e x p e r i m e n t i s i n e x c e s s

o f o n e G H z . T h e t e s t a p p a r a t u s a n d m e a s u r e m e n t t e c h n i q u e

a r e d e s c r i b e d . F r o m t h e m e a s u r e d p u l s e r e s p o n s e t h e m e a n

d e l a y , d e l a y s p r e a d , p r o p a g a t i o n l o s s a n d f o r e s t a t i o n l o s s a r e

d e t e r m i n e d .

I . I N T R O D U C T I O N

P r o p a g a t i o n e n v i r o n m e n t s p l a c e t h e f u n d a m e n t a l l i m i t a -

t i o n s o n t h e p e r f o r m a n c e o f t h e w i r e l e s s c o m m u n i c a t i o n s s y s -

t e m s . A n a c c u r a t e c h a r a c t e r i z a t i o n o f t h e p r o p a g a t i o n c h a n -

n e l i s c r u c i a l i n m a n y a s p e c t s o f c o m m u n i c a t i o n s y s t e m s e n -

g i n e e r i n g s u c h a s d e r i v i n g o p t i m a l m e t h o d s , e s t i m a t i n g t h e

s y s t e m p e r f o r m a n c e , p e r f o r m i n g d e s i g n t r a d e - o s , e t c . M a n y

p r o p a g a t i o n m e a s u r e m e n t s h a v e b e e n m a d e o v e r t h e y e a r s

o n b o t h i n d o o r a n d o u t d o o r c h a n n e l s w i t h m u c h n a r r o w e r

b a n d w i d t h s " w i t h e m p h a s i s o n u r b a n a n d m a n - m a d e e n v i -

r o n m e n t s . H o w e v e r , c h a r a c t e r i z a t i o n o f U W B s i g n a l p r o p a -

g a t i o n c h a n n e l i n a r u r a l t e r r a i n h a s n o t b e e n a v a i l a b l e p r e -

v i o u s l y i n t h e l i t e r a t u r e . P r e v i o u s m e a s u r e m e n t s a n d m o d e l s

a r e i n a d e q u a t e f o r a p p l i c a t i o n s t h a t r e q u i r e c o m m u n i c a t i o n s

m a i n l y i n n a t u r a l t e r r a i n w i t h v e r y l i t t l e m a n m a d e o b j e c t s .

T h i s p a p e r d e s c r i b e s a t e s t a p p a r a t u s a n d t e c h n i q u e o f a p i -

l o t e x p e r i m e n t t o c h a r a c t e r i z e U W B c o m m u n i c a t i o n c h a n n e l

t h r o u g h a f o r e s t .

I I . E X P E R I M E N T A L D E S I G N

A . M e a s u r e m e n t S y s t e m .

T h e m e a s u r e m e n t s y s t e m f o r o b t a i n i n g t h e i m p u l s e r e -

s p o n s e i s s h o w n i n g u r e 1 . T h e t e s t a p p a r a t u s c o n s i s t s

T h e r e s e a r c h d e s c r i b e d i n t h i s p a p e r w a s s u p p o r t e d i n p a r t b y t h e

J o i n t S e r v i c e s E l e c t r o n i c s P r o g r a m u n d e r c o n t r a c t F 4 9 6 2 0 - 9 4 - 0 0 2 2 , a n d

i n p a r t b y t h e I n t e g r a t e d M e d i a S y s t e m s C e n t e r , a N a t i o n a l S c i e n c e

F o u n d a t i o n E n g i n e e r i n g R e s e a r c h C e n t e r w i t h a d d i t i o n a l s u p p o r t f r o m

t h e A n n e n b e r g C e n t e r f o r C o m m u n i c a t i o n a t t h e U n i v e r s i t y o f S o u t h e r n

C a l i f o r n i a a n d t h e C a l i f o r n i a T r a d e a n d C o m m e r c e A g e n c y .

T h e g r a d u a t e s t u d i e s o f M r . R a m r e z a r e s u p p o r t e d b y t h e C o n a c y t

G r a n t .

T h e c o r r e s p o n d i n g a u t h o r c a n b e r e a c h e d b y E - m a i l a t

w i n @ m i l l y . u s c . e d u

o f a p e r i o d i c p u l s e g e n e r a t o r t h a t t r a n s m i t s U W B r a d a r - l i k e

p u l s e s , w i t h b a n d w i d t h o n t h e o r d e r o f 1 . 3 G H z , a t e v e r y

5 0 0 n a n o s e c o n d s u s i n g a s t e p r e c o v e r y d i o d e - b a s e d p u l s e r

c o n n e c t e d t o a U W B a n t e n n a . A p r o b e a n t e n n a w a s p l a c e d

n e a r t h e t r a n s m i t t e r ' s a n t e n n a a n d a x e d l e n g t h o f c a b l e w a s

r o u t e d t o t h e r e c e i v e r f o r t r i g g e r i n g . T h e r e f o r e a l l r e c o r d e d

m u l t i p a t h p r o l e s h a v e t h e s a m e a b s o l u t e d e l a y r e f e r e n c e ,

a n d t i m e d e l a y m e a s u r e m e n t s o f t h e s i g n a l s a r r i v i n g t o t h e

r e c e i v e r a n t e n n a v i a d i e r e n t p r o p a g a t i o n p a t h s c a n b e m a d e .

T h e r e c e i v e r i s s e t i n s u c h a w a y t h a t e v e r y 5 0 n a n o s e c o n d s

w i n d o w o f m e a s u r e m e n t s c o n t a i n s 1 0 2 4 s a m p l e s t h r o u g h o u t

t h e e x p e r i m e n t s . T h i s i m p l i e s t h a t t h e t i m e r e s o l u t i o n i s

4 8 . 8 2 8 p i c o s e c o n d s b e t w e e n t h e s a m p l e s a n d t h e e q u i v a l e n t

s a m p l i n g r a t e i s 2 0 . 4 8 G H z .

1.3 GHz

UWB

ANT.

1.3 GHz

UWB

ANT.

1.3 GHz

UWB

ANT.

UWB TRANSMITTER

CH4

HP 54121

SAMPLING

SCOPE

TRIG

COMPUTER

23 dB

LNA

PROBE

ANTENNA

100’

CABLE

F i g . 1 . B l o c k D i a g r a m s h o w i n g t h e t e s t a p p a r a t u s c o n g u r a t i o n .



B . M e a s u r e m e n t E n v i r o n m e n t

T h e t e s t a r e a i s t y p i c a l o f t h e d e n s e n a t i v e u p p e r A l a b a m a

f o r e s t , c o n s i s t i n g o f s o u t h e r n p i n e s , o a k s , d o g w o o d s , c e d a r s ,

s u g a r m a p l e s , t h i c k e t s a n d p o i s o n i v y . T h e m u l t i p a t h p r o p -

a g a t i o n c h a n n e l i s f r o z e n d u r i n g t h e m e a s u r e m e n t t i m e b y

m a k i n g s u r e t h a t p e o p l e i n t h e v i c i n i t y o f t h e t r a n s m i t t e r

a n d r e c e i v i n g a n t e n n a s h a v e s t o p p e d m o v i n g .

C . E x p e r i m e n t a l P r o c e d u r e

A s h o r t d u r a t i o n p u l s e i s t r a n s m i t t e d a s a n e x c i t a t i o n s i g -

n a l o f t h e p r o p a g a t i o n c h a n n e l . T h e r e c e i v e d s i g n a l r e p r e -

s e n t s t h e c o n v o l u t i o n w i t h t h e e x c i t a t i o n p u l s e a n d i m p u l s e

r e s p o n s e o f t h e c h a n n e l . T i m e v a r y i n g c h a r a c t e r i s t i c o f t h e

c h a n n e l c a n b e o b s e r v e d b y p e r i o d i c r e p e t i t i o n o f t h e p u l s e

t r a n s m i s s i o n . A p u l s e r e p e t i t i o n t i m e o f t h i s p u l s e e q u a l t o

5 0 0 n s i s s u c i e n t l y s h o r t t o c h a r a c t e r i z e t h e t i m e v a r y i n g

n a t u r e o f t h e i n d i v i d u a l p r o p a g a t i o n p u l s e , a n d l o n g e n o u g h

t o e n s u r e t h a t m u l t i p a t h r e s p o n s e o f t h e p r e v i o u s p u l s e t r a n s -

m i s s i o n h a s d e c a y e d . U s i n g t h e a v e r a g e c a p a b i l i t y o f t h e

r e c e i v e r a p p a r a t u s , 3 2 s e q u e n t i a l l y m e a s u r e d m u l t i p a t h p r o -

l e s a t t h e s e s a m e e x a c t l o c a t i o n a r e a v e r a g e d t o r e d u c e n o i s e

l e v e l s . D u r i n g e a c h o f t h e m u l t i p a t h p r o l e m e a s u r e m e n t s ,

b o t h t h e t r a n s m i t t e r a n d r e c e i v e r a r e k e p t s t a t i o n a r y . T h e

m e a s u r e m e n t s a r e m a d e a t c f e e t a w a y f r o m t h e t r a n s m i t t e r

a n d d f e e t d e e p i n t o t h e l i n e o f f o l i a g e . F i g u r e 2 a s h o w s t h e

2 0 0 n a n o s e c o n d s l o n g t y p i c a l m u l t i p a t h m e a s u r e m e n t w h e r e

t h e r e c e i v e r l o c a t e d a t c , d = 1 0 , 0 f e e t . S i m i l a r r e s u l t s f o r

c , d = 3 0 , 2 0 a n d c , d = 5 0 , 4 0 a r e s h o w n i n g u r e 2 b

a n d 2 c , r e s p e c t i v e l y . T h e r e c e i v e d s i g n a l i s m a t c h e d - l t e r e d

t o p r o d u c e t h e c o r r e s p o n d i n g p o w e r - d e l a y p r o l e s s h o w n a t

t h e b o t t o m o f i n g u r e s 2 a , 2 b a n d 2 c .

I I I . M U L T I P A T H P R O F I L E P A R A M E T E R S

T h e b a s e b a n d t r a n s m i t t e d p u l s e i s p t . T h e c h a n n e l i s

r e p r e s e n t e d b y m u l t i p l e p a t h s h a v i n g r e a l p o s i t i v e g a i n s f

k

g

a n d p r o p a g a t i o n d e l a y s f

k

g , w h e r e k i s t h e p a t h i n d e x .

T h u s , t h e c h a n n e l i m p u l s e r e s p o n s e i s g i v e n b y

h t =

X

k

k

t ,

k

w h e r e i s t h e D i r a c d e l t a f u n c t i o n .

T h e r e c e i v e d s i g n a l i s t h e t i m e c o n v o l u t i o n o f p t a n d h t

a n d i s g i v e n b y

x t =

X

k

k

p t ,

k

T h i s s i g n a l i s m a t c h e d - l t e r e d t o i m p r o v e t h e s i g n a l t o

n o i s e r a t i o . T h e l t e r e d s i g n a l i s g i v e n b y

y t =

X

k

k

t ,

k

w h e r e t i s t h e c o n v o l u t i o n o f p t w i t h p , t

I n t h i s e x p e r i m e n t w e a s s u m e t h a t t h e r e i s n o o v e r l a p o f

p u l s e s , i . e . ,

k

, 2 n a n o s e c o n d s w h e n k 6= l . H e n c e ,

a f t e r p a s s i n g t h r o u g h a s q u a r e e n v e l o p e d e t e c t o r , t h e p o w e r

p r o l e i s

s t

4

= y t

2

=

X

k

2

k

t ,

k

2

F i g u r e 2 s h o w s t h r e e e x a m p l e s o f x t y t a n d s t

A . R M S D e l a y S p r e a d a n d M e a n E x c e s s D e l a y

T w o s i m p l e p a r a m e t e r s t h a t a r e u s e f u l i n d e s c r i b i n g t h e

o v e r a l l c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e m u l t i p a t h p r o l e h

2

t a r e t h e

r m s d e l a y s p r e a d

4

=

q

2

,

2

w h e r e

n

4

=

P

k

n

k

2

k

P

k

2

k

n = 1 2

a n d t h e m e a n e x c e s s d e l a y . T h e a b o v e p a r a m e t e r s c a n b e

o b t a i n e d d i r e c t l y f r o m t h e r e c e i v e d p o w e r p r o l e s t S a l e h ,

1 9 8 7 H a s h e m i , 1 9 9 3 . D e n e t h e r e c e i v e d p o w e r p r o l e m o -

m e n t s

M

n

=

X

k

t

k

, T

A

n

s t

k

n = 0 1 2

a n d t h e t r a n s m i t t e d p u l s e m o m e n t s

m

n

=

X

k

t

k

, T

B

n

2

t

k

n = 0 1 2

w h e r e T

A

a n d T

B

a r e t h e t i m e s w h e r e s t a n d t s t a r t

t a k i n g v a l u e s d i e r e n t f r o m z e r o , r e s p e c t i v e l y . A l s o d e n e

t h e c o r r e s p o n d i n g a v e r a g e s

t

n

s

=

M

n

M

0

n = 1 2

t

n

=

m

n

m

0

n = 1 2

a n d t h e v a r i a n c e s

2

s

= t

2

s

, t

s

2

2

= t

2

, t

2

I t c a n b e s h o w n t h a t

= t

s

, t

a n d

=

q

2

s

,

2

T h e e x p e r i m e n t a l v a l u e s f o r a n d

a r e s h o w n i n t a b l e

I . I t c a n b e s e e n t h a t a n d

i n c r e a s e s a s a f u n c t i o n o f

d i s t a n c e , e x c e p t t h e l a s t m e a s u r e m e n t .



0 100 200−0.5

0

0.5(a)

a m p l i t u d e u n i t s

time (ns)0 100 200

−0.1

0

0.1(b)

time (ns)0 100 200

−0.05

0

0.05(c)

time (ns)

0 100 200−10

0

10

a m p l i t u d e u n i t s

time (ns)0 100 200

−2

0

2

time (ns)0 100 200

−0.5

0

0.5

time (ns)

0 100 2000

50

100

p o w e r u n i t s

delay (ns)0 100 2000

2

4

delay (ns)0 100 2000

0.2

p o w e r u n i t s

delay (ns)

F i g . 2 . P r o p a g a t i o n l o s s e s t h r o u g h f o l i a g e a n d t r e e s . S i g n a l r e c e i v e d a t d i s t a n c e c f e e t f r o m t h e t r a n s m i t t e r a n d d f e e t d e p t h i n t o t h e l i n e o f f o l i a g e .

a c = 1 0 , d = 0 . b c = 3 0 , d = 2 0 . c c = 5 0 , d = 4 0 . T o p : R e c e i v e d s i g n a l x t . M i d d l e : M a t c h e d - l t e r e d s i g n a l y t . B o t t o m : P o w e r - d e l a y

p r o l e s t

r a n g e f o r e s t E x p . V a l u e E x p . V a l u e

m d e p t h

m n s n s

3 0 1 3 . 7 7 3 1 . 0 2

6 . 1 3 1 5 . 2 1 3 2 . 7 2

9 . 1 6 . 1 2 2 . 4 9 3 8 . 0 8

1 2 . 2 9 . 1 3 3 . 5 2 4 3 . 0 9

1 5 . 2 1 2 . 2 6 3 . 5 5 4 8 . 9 8

1 8 . 3 1 5 . 2 3 4 . 2 6 3 4 . 2 6

T A B L E I

E s t i m a t e d v a l u e s o f a n d

t a u

a s a f u n c t i o n o f r a n g e .

B . P o w e r A t t e n u a t i o n

A n o t h e r s i m p l e p a r a m e t e r t h a t i s u s e f u l i n d e s c r i b i n g t h e

c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e m u l t i p a t h p r o l e s t i s t h e t o t a l m u l -

t i p a t h p o w e r g a i n

G

4

=

X

k

2

k

1

G c a n b e c a l c u l a t e d f r o m t h e p r o l e m o m e n t s a s f o l l o w s

G =

M

0

m

0

T h e s p a t i a l a v e r a g e o f t h e p o w e r g a i n G

a v

a s a f u n c t i o n o f

t h e d i s t a n c e r f r o m t h e t r a n s m i t t e r i s , i n g e n e r a l , a d e c r e a s i n g

f u n c t i o n o f r . T h e l o g a r i t h m i c v a l u e o f t h i s a t t e n u a t i o n i s

L r = , 1 0 l o g

1 0

G

a v

r

G

a v

r

0

w h e r e r

0

i s a r e f e r e n c e p o i n t . L r c a n b e c a l c u l a t e d f r o m

t h e p r o l e m o m e n t s a s f o l l o w s

L r = , 1 0 l o g

1 0

M

0

r

M

0

r

0

T h e p l o t o f L r i s s h o w n i n g u r e 2 , a l o n g w i t h t h e f r e e -

s p a c e p r o p a g a t i o n l o s s

L

r = , 1 0 l o g

1 0

r

f o r = 2 a n d = 3

C . F o r e s t a t i o n L o s s e s

W e a r e a l s o i n t e r e s t e d i n e v a l u a t i n g t h e s o c a l l e d p e a k

f o r e s t a t i o n l o s s e s " d u e t o f o l i a g e a n d t r e e s . I n p a r t i c u l a r ,

w e w a n t t o c o n r m t h a t a p a r t i c u l a r n a r r o w b a n d l o s s m o d e l

c a n b e a p p l i e d t o o u r u l t r a - w i d e b a n d c a s e . T h e n a r r o w b a n d

m o d e l i s W e i s s o e r g e r , 1 9 8 2

L

f

=

8

:

0 4 5 f

0 2 8 4

d

f

0 d

f

1 4 m

f 0 2 G H z

1 3 3 f

0 2 8 4

d

0 5 8 8

f

1 4 m d

f

4 0 0 m

f 0 2 G H z



100

101

102

0

5

10

15

20

25

R E L A T I V E A T T E N U A T I O N

( d B )

DISTANCE (meters)

free space loss with alpha=2

free space loss with alpha=3

Loss(r)

F i g . 3 . P o w e r a t t e n u a t i o n L r a t d i s t a n c e r f r o m t h e t r a n s m i t t e r .

r a n g e f o r e s t T h e o . E s t .

m d e p t h L o s s P e a k

m d B d B

3 0 0 0

6 . 1 3 1 . 5 0 . 4

9 . 1 6 . 1 3 2 . 8

1 2 . 2 9 . 1 4 . 4 4 . 9

1 5 . 2 1 2 2 5 . 9 7 . 9

1 8 . 3 1 5 . 2 7 . 1 8 . 8

T A B L E I I

T h e o r e t i c a l a n d E s t i m a t e d v a l u e s o f F o r e s t a t i o n L o s s e s a s a

f u n c t i o n o f r a n g e .

w h e r e L

f

i s t h e f o r e s t a t i o n l o s s i n d B , f i s t h e f r e q u e n c y i n

G H z a n d d

f

i s t h e d e p t h i n t o t h e f o r e s t i n m e t e r s .

T a b l e I I s h o w s t h e t h e o r e t i c a l v a l u e o f t h e f o r e s t a t i o n l o s s

a t f = 1 2 G H z d e t e r m i n e d u s i n g t h e n a r r o w b a n d m o d e l , a s

w e l l a s t h e e x p e r i m e n t a l p e a k e s t i m a t e d l o s s c a l c u l a t e d a t a t

f = 1 2 G H z u s i n g t h e s p e c t r u m o f t h e r e c e i v e d s i g n a l x t

T h e v a l u e s s h o w t h a t t h e n a r r o w b a n d m o d e l c a n b e a p p l i e d

t o t h e U W B c a s e .

I V . M U L T I P A T H C H A N N E L

C H A R A C T E R I Z A T I O N

D e g r a d a t i o n d u e t o m u l t i p a t h c h a n n e l c a n b e s e p a r a t e d

f r o m t h e e e c t o f i m p e r f e c t r e c o n s t r u c t i o n o f t h e r e c e i v e d

w a v e f o r m b y c o n s i d e r i n g t h e i n n i t e R A K E I R A K E r e -

c e i v e r . I R A K E r e c e i v e r i s R A K E r e c e i v e r w i t h u n l i m i t e d

r e s o u r c e s c o r r e l a t o r s s o t h a t i t w o u l d , i n p r i n c i p l e , c o n -

s t r u c t a l t e r m a t c h e d t o t h e r e c e i v e d w a v e f o r m p e r f e c t l y .

T h i s s e r v e s a s t h e b e s t c a s e b e n c h m a r k f o r R A K E r e -

c e i v e r d e s i g n . M u l t i p a t h d e g r a d a t i o n i s c h a r a c t e r i z e d b y

c o m p u t i n g t h e I R A K E r e c e i v e r c o r r e l a t o r o u t p u t , R

I R A K E

a n d c o m p a r e i t w i t h t h e c o r r e l a t i o n f u n c t i o n o f a n i d e a l

c h a n n e l , R

I d e a l

i n t h e a b s e n c e o f m u l t i p a t h . R

I R A K E

i s c o m p u t e d f o r d i e r e n t l o c a t i o n s f r o m t h e m e a s u r e d r e -

s p o n s e s . F i g u r e 4 s h o w s R

I R A K E

f u n c t i o n c a l c u l a t e d f o r

d i e r e n t m e a s u r e m e n t s a n d g u r e 5 i l l u s t r a t e s a t y p i c a l e n -

s e m b l e o f t h i s f u n c t i o n s t h a t m u s t b e c o n s i d e r e d d e v e l o p i n g

a m o d u l a t i o n t e c h n i q u e b a s e d o n p u l s e p o s i t i o n m o d u l a t i o n

R a m i r e z , 1 9 9 7 . T h i s s u g g e s t t h a t m u l t i p a t h p l a c e s f u n d a -

m e n t a l l i m i t s o n t h e a b i l i t y t o e x t e n d p u l s e - p o s i t i o n m o d u -

l a t i o n t e c h n i q u e s t o M - a r y c a s e .

V . C O N C L U S I O N S

A p i l o t e x p e r i m e n t o f U W B p r o p a g a t i o n m e a s u r e m e n t s

h a s b e e n m a d e i n r u r a l t e r r a i n u s i n g a p e r i o d i c p u l s e g e n -

e r a t o r t h a t t r a n s m i t s p u l s e s w i t h b a n d w i d t h o n t h e o r d e r

o f 1 . 3 G H z a t e v e r y 5 0 0 n a n o s e c o n d s . M u l t i p a t h m e a s u r e -

m e n t s a r e m a d e . T h e s a m e a b s o l u t e d e l a y r e f e r e n c e f o r a l l

r e c o r d e d m u l t i p a t h p r o l e s i s a c h i e v e d , a n d t h e t i m e d e l a y

m e a s u r e m e n t s o f t h e s i g n a l s a r r i v i n g t o t h e r e c e i v e d a n t e n n a

v i a d i e r e n t p r o p a g a t i o n p a t h s a r e m a d e . M e a n d e l a y , d e l a y

s p r e a d , p r o p a g a t i o n l o s s a n d f o r e s t a t i o n l o s s e s a r e c a l c u l a t e d .

A n e w c o n c e p t c a l l e d I n n i t e R A K E R e c e i v e r i s i n t r o d u c e d ,

w h i c h s e r v e s a s t h e b e s t c a s e b e n c h m a r k f o r R A K E r e -

c e i v e r d e s i g n a n d p e r m i t s t o e s t i m a t e t h e d e g r a d a t i o n d u e t o

m u l t i p a t h c h a n n e l . T h i s p i l o t e x p e r i m e n t s e r v e s a s a p r e l i m -

i n a r y l o o k a t t h e U W B c h a n n e l f o r r u r a l t e r r a i n b u t m o r e

e x t e n s i v e m e a s u r e m e n t s a r e n e c e s s a r y i n t h e f u t u r e f o r c o m -

p l e t e s t a t i s t i c a l c h a r a c t e r i z a t i o n o f s u c h c h a n n e l .

A c k n o w l e d g m e n t s

T h e a u t h o r s w i s h t o t h a n k T r o y F u q u a , G l e n n W o l e n e c a n d

L a r r y F u l l e r t o n o f T i m e D o m a i n S y s t e m s , a n d P a u l W i t h i n g -

t o n o f P u l s o n C o m m u n i c a t i o n s f o r s e v e r a l h e l p f u l d i s c u s s i o n s

c o n c e r n i n g t h e t e c h n o l o g y , c a p a b i l i t i e s , a n d s i g n a l p r o c e s s i n g

o f i m p u l s e s i g n a l s .

R e f e r e n c e s

H a s h e m i , 1 9 9 3 H . H a s h e m i . T h e I n d o o r P r o p a g a t i o n C h a n n e l , "

P r o c . I E E E V o l . 8 1 , i s s u e 7 , J u l y 1 9 9 3 , p p . 9 4 3 - 9 6 8 .

R a m i r e z , 1 9 9 7 F . R a m r e z - M i r e l e s , M . Z . W i n a n d R . A . S c h o l t z ,

S i g n a l S e l e c t i o n f o r t h e I n d o o r W i r e l e s s I m p u l s e

R a d i o C h a n n e l , " I E E E V T C ' 9 7 P r o c e e d i n g s , M a y

1 9 9 7 .

S a l e h , 1 9 8 7 A . M . S a l e h a n d R A . V a l e n z u e l a , A S t a t i s t i -

c a l M o d e l f o r t h e I n d o o r M u l t i p a t h P r o p a g a t i o n , "

I E E E J S A C V o l . S A C - 5 , N o . 2 , F e b r u a r y 1 9 8 7 , p p .

1 2 8 - 1 3 7 .

W e i s s o e r g e r , 1 9 8 2 M . W e i s s o e r g e r , A n I n i t i a l C r i t i c a l S u m m a r y o f

M o d e l s f o r P r e d i c t i n g t h e A t t e n u a t i o n o f R a d i o

W a v e s b y T r e e s , " I I T R e s e a r c h I n s t i t u t e , J u l y

1 9 8 2 .



−200 0 200−0.5

0

0.5

1(a)

−200 0 200−0.5

0

0.5

1(b)

−200 0 200−0.5

0

0.5

1(c)

−200 0 200

0

0.5

1(d)

time (ns)−200 0 200

0

0.5

1(e)

time (ns)−200 0 200

0

0.5

1(f)

time (ns)

F i g . 4 . R

I R A K E

c a l c u l a t e d f r o m s i g n a l r e c e i v e d a t d i s t a n c e c f e e t f r o m t h e t r a n s m i t t e r a n d d f e e t d e p t h i n t o t h e l i n e o f f o l i a g e . a c = 1 0 , d = 0 .

b c = 2 0 , d = 1 0 . c c = 3 0 , d = 2 0 . d c = 4 0 , d = 3 0 . e c = 5 0 , d = 4 0 . f c = 6 0 , d = 5 0 .

−5 −4 −3 −2 −1 0 1 2 3 4 5−0.5

0

0.5

1

time (ns)

F i g . 5 . R

I R A K E

i n g u r e 4 i s s h o w n h e r e s u p e r i m p o s e d .

Documents

UWB Signal Propagation for Outdoor Wireless Communications-11