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7/29/2019 UWB Signal Propagation for Outdoor Wireless Communications-11
http://slidepdf.com/reader/full/uwb-signal-propagation-for-outdoor-wireless-communications-11 1/6
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le:///D|/important.html9/13/2006 8:50:19 PM
7/29/2019 UWB Signal Propagation for Outdoor Wireless Communications-11
http://slidepdf.com/reader/full/uwb-signal-propagation-for-outdoor-wireless-communications-11 2/6
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 .
7/29/2019 UWB Signal Propagation for Outdoor Wireless Communications-11
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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 .
7/29/2019 UWB Signal Propagation for Outdoor Wireless Communications-11
http://slidepdf.com/reader/full/uwb-signal-propagation-for-outdoor-wireless-communications-11 4/6
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
7/29/2019 UWB Signal Propagation for Outdoor Wireless Communications-11
http://slidepdf.com/reader/full/uwb-signal-propagation-for-outdoor-wireless-communications-11 5/6
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 .
7/29/2019 UWB Signal Propagation for Outdoor Wireless Communications-11
http://slidepdf.com/reader/full/uwb-signal-propagation-for-outdoor-wireless-communications-11 6/6
−200 0 200−0.5
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0.5
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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 .