校园无线信号场强的测量与特性研究

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1、电磁场与电磁波实验报告实验名称：校园无线信号场强的测量与特性研究学院：信息与通信工程学院班级：日期：目录一、实验目的：2二、实验内容：2三、实验原理：21、阴影衰落22、大尺度路径衰落3四、实验步骤：41、选择实验环境42、数据采集：43、数据汇总54、数据处理过程：9五、实验结果：10六、实验结果分析：14七、实验源代码：14八、实验中遇到的问题及解决方法：15九、分工安排16十、心得体会16一、实验目的:1.掌握在移动环境下阴影衰落的概念以及正确测试方法；2.研究校园内各种不同环境下阴影衰落的分布规律；3.掌握在室内环境下场强的正确测

2、试方法，理解建筑物穿透损耗的概念;4.通过实地测量，分析建筑物穿透损耗随频率的变化关系；5.研究建筑物穿透损耗与建筑材料的关系。二、实验内容:1.利用DS1131场强仪，实地测量北邮图书馆四周的信号场强分布特性2.研究具体现实环境下阴影衰落分布规律，以及具体的分布参数如何；3.研究在校园内电波传播规律与现有模型的吻合程度，测试值与模型预测值的预测误差如何；4.研究在不同频率下（高频和低频）的无线信号的衰落情况,分析接收到的信号场强分布特性。三、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，只冇处

3、在发射信号覆盖的区域内，才能保证接收机正常接收信号，此时，屯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。决定覆盖区大小的因素主要冇：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、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。在测量过程屮，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。在阴影衰落的情况下，移动台被建筑物遮挡，它所收到的信号是各种绕射、反

4、射、散射波的合成。所以，在距基站距离和同的地方，由于阴影效应的不同，他们收到的信号功率有可能相差很人，理论和测试表明，对任意的d值，特定位置的接收功率为随机对数正态分布即：Pr=Pr（d）［dB间+X”=F.（d（）—1（加log（d/d（））+X”其中，X”为o均值的高斯分布随机变量，单位为必，标准偏差为"，单位也是dB。对数正态分布描述了在传播路径上，貝有相同的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的分析阴影的随机效应。它的概率密度函数是：X、1(x-m)23右2*应用于阴影衰落时，上式中的x表示某一次测量得到的接

5、受功率，m表示以必表示的接收功率的均值或中值，”表示接收功率的标准差，单位为阴影衰落的标准差同地形、建筑物类型、建筑物密度等冇关，在市区的150MHz频段其典型值是5必。除了阴影效应外，大气变化也会导致慢衰落。但在测量的无线信道屮，大气变化所造成的影响要比阴影效应小得多。阴影衰落分布的标准差£(dB)J(dB)频率准平坦地形不规则地形山(米)(MHz)城市郊区501503001503・5~5・54~79111345067.51115189006.581418212、大尺度路径衰落在移动通信系统屮，路径损耗是影响通信质量的一个重要因素。大尺

6、度平均路径损耗：用于测量发射机和接收机之间信号的平均衰落，定义为有效发射功率和平均接受功率Z间的(dB)茅值，根据理论和测试的传播模型，无论室内或室外信道，平均接受信号功率随距离对数衰减，这种模型已被广泛的使用。对任意的传播距离。大尺度平均路径损耗表示为:瓦(d)[c/3]=阪(dO)+10/?log(d/JO)即平均接收功率为：P(d)[dBm]=Pt[dBm]-PL(d())_10nlog(d/d())=Prlog(d/d())其中，"为路径损耗指数，表明路径损耗随距离增长的速度；必为近地参考距离；d为发射机与接收机尺）之间的距离。决

7、定路径损耗大小的首要因索是距离，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。中值是使实测数拯中一半大于它而另一半小于它的一个数值（对于正态分布屮值就是均值）。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。探自由空间模型探布灵顿模型探EgLi模型探Hata-Okumura模型!1!实验步骤:1、选择实验环境北邮图书馆周围，图书馆建筑较为规整，其一圈近似为正方形，方便测量，且测量点比较整齐。在选频方面，我们采用的是低频测量，频点选用的是150MHzo属于低频范围。图书馆的外围结构如下图2、数据采集:利

8、用场强仪DS1131测量无线信号的强度（单位^mW）,围绕北邮图书馆一周按照东北西南的顺序逆时针测量。测量时间在早上8点钟，此时，图书馆附近人，车辆都很少。此外，测量时以一大步为一个测量点进行