北邮校园无线信号场强特性分析实验报告.doc

校园内无线信号场强特性研究班级：姓名：学号：序号：日期：北京邮电大学BeijingUniversityofPostsandTelecommunications一、实验目的掌握在移动环境下阴影衰落的概念以及正确的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场强的正确测试方法理解建筑物穿透损耗的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研究建筑物穿透损耗与建筑材料的关系。二、实验原理无线通信系统有发射机、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域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限工程师所关心的。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、同波、同频干扰。发射机接收机发射天线接收天线无线信道2.1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。大尺度平均路径损耗：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还是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使用。对于任意的传播距离大尺度平均路径损耗表示为：（n依赖于具体的传输环境）即平均接收功率为：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。公式中的横岗表示给定值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值依赖于特定的传播环境。例如在自由空间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输模型。下边介绍几种常用的描述大尺度衰落的模型。2.2常用的电波传播模型2.2.1自由空间模型自由空间模型假定发射天线和接收台都处在自由空间。我们所说的自由空间一是指真空二是指发射天线与接收台之间不存在任何可能影响电波传播的物体电波是以直射线的方式到达移动台的。自由空间模型计算路径损耗的公式是：其中是以为单位的路径损耗d是以公里为单位的移动台和基站之间的距离f是以MHz为单位的移动工作频点或工作频段的频率。空气的特性近似为真空因此当发射天线和接收天线距离地面都比较高时可以近似使用自由空间模型来估计路径损耗。2.2.2布灵顿模型布灵顿模型假设发射天线和移动台之间是理想平面大地并且两者之间的距离d远大于发射天线的高度ht或移动台的高度hr。布灵顿模型的出发角度是接收信号来自于电波的直射和一次反射也被叫做“平面大地模型”。该模型的路径损耗公式为：单位：d（km）ht（m）hr（m）Lp（dB）系统设计时一般把接收机高度按典型值hr=1.5m处理这时的路径损耗计算公式为：按自由空间模型计算时距离增加一倍时对应的路径损耗增加6dB按布灵顿模型计算时距离增加一倍时对应的路径损耗要增加12dB。2.2.3EgLi模型前述的2个模型都是基于理论计算分析得出的计算公式。EgLi模型则是从大量实测结果中归纳出来的中值预测模型属于经验模型。其路径损耗公式为：单位：d（km）ht（m）hr（m）f（MHz）G（dB）Lp（dB）其中G是地下修复因子G反映了地形因素对路径损耗的影响。EgLi模型认为路径损耗同接收点的地形起伏程度有关地形起伏越大则路径损耗也越大。当用米来测量时可按下式近似的估计地形的影响：若将移动台的典型高度值hr=1.5m代入EgLi模型则有：2.2.4Hata-Okumura模型该模型也是依据实测数据建立的模型属于经验模型。当hr=1.5m时按此模型计算的路径损耗为：市区：开阔地：单位：d（km）ht（m）f（MHz）Lp（dB）一般情况下开阔地的路径损耗要比市区小。2.3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他物体对电波的遮挡。在测量过程中不同测量位置遇到的建筑物遮挡情况不同因此接收功率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“阴影衰落”或“阴影效应”。在阴影衰落的情况下移动台被建筑物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