北邮校园无线信号场强特征的研究实验报告.doc

信息与通信工程学院电磁场与电磁波实验报告题目：校园无线信号场强特性的研究姓名班级学号序号日期：2016年5月一、实验目的2二、实验原理31）大尺度路径损耗32）阴影衰落43）建筑物的穿透损耗的定义5三、实验内容5四、实验步骤6五、实验结果61）北邮北区家属楼外不同区域阴影衰落62）北邮北区家属楼内不同区域阴影衰落92.1）一楼楼道92.2）三楼楼道112.3）五楼楼道122.4）七楼楼道142.5）九楼楼道152.6）十一楼楼道172.7）十三楼楼道182.8）十五楼楼道202.9）一到十五层楼道222.10）一到十五层奇数层楼梯24六、结果分析261）数据分析272）误差分析及解决28七、实验总结28八、附录29附录1原始数据登记表29附录2Matlab源代码58一、实验目的掌握在移动环境下阴影衰落的概念以及正确测试方法。研究校园内各种不同环境下阴影衰落的分布规律。掌握在室内环境下的场强的正确测试方法理解建筑物穿透损耗概念。通过实地测量分析建筑物穿透损耗随频率的变化关系。二、实验原理无线通信系统是由发射机发射天线无线信道接收机接收天线所组成。对于接收者只有处在发射信号的覆盖区内才能保证接收机正常接收信号此时电波场强大于等于接收机的灵敏度。因此基站的覆盖区的大小是无线工程师所关心的。决定覆盖区的大小的主要因素有：发射功率馈线及接头损耗天线增益天线架设高度路径损耗衰落接收机高度人体效应接收机灵敏度建筑物的穿透损耗同播同频干扰。1）大尺度路径损耗在移动通信系统中路径损耗是影响通信质量的一个重要因素。大尺度路径损耗：用于测量发射机与接收机之间信号的平均衰落即定义为有效发射功率和平均接收功率之间的(dB)差值根据理论和测试的传播模型无论室内或室外信道平均接收信号功率随距离对数衰减这种模型已被广泛地采用。对任意的传播距离大尺度平均路径损耗表示式为：即平均接收功功率为：其中n为路径损耗指数表明路径损耗随距离增长的速度；d0为近地参考距离；d为发射机与接收机(T-R)之间的距离。横杠表示给定值d的所有可能路径损耗的综合平均。坐标为对数-对数时平均路径损耗或平均接收功率可表示为斜率10ndB/10倍程的直线。n值取决于特定的传播环境。例如自由空间n为2当有阻挡物时n比2大。决定路径损耗大小的首要因素是距离此外它还与接收点的电波传播条件密切相关。为此我们引进路径损耗中值的概念。中值是使实测数据中一半大于它而另一半小于它的一个数值(对于正态分布中值就是均值)。人们根据不同的地形地貌条件归纳总结出各种电波传播模型：自由空间模型；双径模型；Hata模型；Hat-cost231模型；Okumura模型。2）阴影衰落在无线信道里造成慢衰落的最主要原因是建筑物或其它物体对电波的遮挡。在测量过程中不同位置遇到的建筑物遮挡情况不同因此接收功率也不同这样就会观察到衰落现象。由于这种原因造成的衰落也叫“阴影效应”或“阴影衰落”。在阴影衰落的情况下移动台被建筑物所遮挡它收到的信号是各种绕射、反射、散射波的合成。所以在距基站距离相同的地方由于阴影效应的不同它们收到的信号功率有可能相差很大理论和测试表明对任意的d值特定位置的接受功率为随机对数正态分布即：其中为0均值的高斯分布随机变量单位为dB标准偏差为σ单位也是dB。对数正态分布描述了在传播路径上具有相同T-R距离时不同的随机阴影效应。这样利用高斯分布可以方便地分析阴影的随机效应。正态分布也叫高斯分布它的概率密度函数是：应用于阴影衰落时上式中的x表示某一次测量得到的接收功率m表示以dB表示的接收功率的均值或中值表示接收功率的标准差单位是dB。阴影衰落的标准差同地形建筑物类型建筑物密度等有关在市区的150MHz频段其典型值是5dB。除了阴影效应外大气变化也会导致阴影衰落。比如一天中的白天夜晚一年中的春夏秋冬天晴时下雨时即使在同一个地点上也会观察到路径损耗的变化。但在测量的无线信道中大气变化造成的影响要比阴影效应小的多。下面是阴影衰落分布的标准差其中(dB)是阴影效应的标准差。s(dB)频率（MHz）准平坦地形不规则地形Δh(m)城市郊区501503001503.5---5.54---79111345067.51115189006.581418213）建筑物的穿透损耗的定义建筑物穿透损耗的大小对于研究室内无线信道具有重要意义。穿透损耗又称大楼效应一般指建筑物一楼内的中值电场强度和室外附近街道上中值电场强度dB之差。发射机位于室外接收机位于室内电波从室外进入到室内产生建筑物的穿透损耗由于建筑物存在屏蔽和吸收作用室内场强一定小于室外的场强造成传输损耗。室外至室内建筑物的穿透损耗定义为：室外测量的信号平均场强减去同一位置室内测量的信号平均场强。用公式表示为：ΔP是穿透损