校园无线信号场强特性的研究

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1、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日期：2016-04-20电磁场与电磁波实验一、实验目的2二、实验内容2三、实验原理2四、实验步骤51、选择实验对象52、数据釆集53、数据录入64、数据处理流程6五、实验结果与分析81、教二楼周边电磁场信号强度分析82、教二楼室内不同楼层楼道信号强度分析错误！未定义卩签。六、问题分析与解决231、Matlab仿真问题研究与解决232、场强分布的研究233、模型拟合244七、分工安排25八、心得体会25附录I：原始数据26附录II：源代码30电磁场与电磁波实验一.实验目的1.掌握在移动环境下阴影衰落的概

2、念以及止确测试方法；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.实验内容利用DS1131场强仪，实地测量信号场强1.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；2.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；3.研究建筑物穿透损耗的变化规律。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，只有处在

3、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，电波场强大于等于接收机的灵敏度。因此，棊站的覆盖区的大小，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。【阴影衰落】在无线信道里，造成慢衰落的最主耍原因是建筑物或其他物体对电波的遮挡。在测量过程中，不同测屋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、反射、散射波的合成。所

4、以，在距基站距离相同的地方，由于阴影效应的不同,他们收到的信号功率冇可能相差很大，理论和测试表明，对任意的d值，特定位置的接收功率为随机对数正态分布即：Pr(d)[dBm]=Pr{d)[dBm]+Xa=Pr-1Onlog(J/6/0)+其中，X。为0均值的高斯分布随机变量,单位为dB,标准偏差为b,单位也是dBo对数正态分布描述了在传播路径上，具有相同的T-R距离吋，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-m)22

5、值或中值，b表示接收功率的标准差，单位为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50MHz频段其典型值是5dB。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中，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)(dB)频率准平坦地形不规则地形(米)(MHz)城市郊区501503001503.5~5.54~79111345067.51115189006.58141821【大尺度路径衰落】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：用于测量发射机和接收机Z间信号的平

6、均衰落，定义为冇效发射功率和平均接受功率之间的(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。人尺度平均路径损耗表示为：瓦(d)[dB]=瓦(dO)+lOnlog(cl/6/0)即平均接收功率为：Pr(d)[dBm]=Pt[dBm]-PL(d^)-1Onlog(t//Jo)=Pr(d0)[dBm]-1Onog(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；〃()为近地参考距离；d为发射机与接收机(7-R)之间的距离。决定路径损耗人小的首要因索是距离，此

7、外，它还与接收点的电波传播条件密切相关。MOIhGUHMIVTYO»9OmANDTHICOMMUNK：AnOMS&P—_J_^7Np(outside)电磁场与电磁波实验为此，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。1.自由空间模型2.布灵顿模型3.EgLi模型4.Hata-Okumura模型【建筑物的穿透损耗定义】建筑物的穿透损耗大小对r研究室内无线信道具有重耍意义。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

8、道上中值电场强度z差。发射机位于室外，接收机位于室内，电波从室外进