校园内无线信号场强特性的研究

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1、校园内无线信号场强特性的研究班号：姓名：林哲盛，刘志武学号：17，18一、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试方法，理解建筑物穿透损耗的概念；4、能过实地测量，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、实验原理无线通信是由发射机、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，电磁场强大于等于接收机的灵敏度。因此，基站的覆盖区的大

2、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，无线增益、无线増益、无线架设高度、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。造成信号的衰落有很多种：随信号传播距离变化而导致的损耗和弥散；由于传播环境中的地形起伏、建筑物及其他障碍物对电磁波的遮蔽所引起的衰落，一般称为阴影衰落；无线电波在路径上受到环境中地形地物的作用而手生的反射、绕射和散射，使得其到达接收机时是从多条路径传来的多个信号的叠加，这种多径传播所引起的信号在接收端幅度相位和到达时间的随机变化将导致严重的衰

3、落，即所谓多径衰落。通常人们在分析研究无线信道时，常常将无线信道分为大尺度传播模型和小尺度传播模。型两种。大尺度模型主要是用于描述发射机与接收机（T-R）之间的长距离（几百或几千米）上信号强度的变化。小尺度模型用于描述短距离（几个波长）或短时间（秒级）内信号强度的情事变化。然而这两种衰落并不是独立的，在同一个无线信道中快慢程序的比较，无线信道的衰落又可分为长期慢和短期慢衰落。大尺度衰落是由无线通信信道路径上的固定障碍物（建筑物、山丘、树木等）的阴影引起的，衰减特性一般服从律，平均信号衰落和关于平均衰落的变化具有对数正态分布特征。小尺度衰落由

4、移动台运动和地点的变化而产生的，主要特征是多径。多径产生时间扩散，引起信号符号间干扰；运动产生多普勒效应，引起信号随机调频。在自由空间中，设发射点处的发射功率为，以球面波辐射；设接收的功率为，则有式中，，为工作波长，、分别表示发射无线和接收天线増益，为发射天线和接收天线间的距离。自由空间的传播损耗定义为当时，自由空间的传播损耗可写作若以分贝表示，则有其中，为工作频率（单位为MHz），为收发天线间距离（单位为km）。阴影衰落是移动无线通信信道传播环境中的地形起伏、建筑物及其他障碍物对电波传播路径的阻挡而形成的电磁场阴影效应。阴影衰落的信号电平

5、起伏是相对缓慢的，又称为慢衰落。其特点是衰落与无线电传播地形和地物的分布、高度有关。阴影衰落一般表示为电波传播距离的次幂与表示阴影损耗的正态对数分量的乘积。移动用户和基站之间的距离为时，传播路径损耗和阴影衰落可表示为式中，是由于阴影产生的对数损耗（单位为dB），服从零平均的标准偏差dB的对数正态分布。当用dB表示时，上式就变为的理论值如下表如示：表格1：阴影衰落分布的标准差（dB）频率（MHz）准平坦地形不规则地形（米）城市郊区501503001503.5~5.54~79111345067.51115189006.58141821建筑物的穿

6、透损耗的定义建筑物穿透损耗的大小对于研究室内无线停产具有重要意义。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，电波从室外进入到家丙，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。室外到室内的穿透损耗定义为：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：是穿透损耗，单位dB，是在室内所测的每一点的功率，单位，共M个点。是在室外所测的每一点的功率，单位和一样，共N个点。一、实验步骤及过程在实验

7、之前前要先选定一个测量起点，与队友的讨论结果是教四楼，包括楼四楼的内外侧。教四楼的平面示意图如下所示（下图为草图，仅用来说明教四楼内部的环境以及我们测量的路线，其比例大小与实际不太符合）。教四内部走廊只有两端的才有与外面连接的窗户或门，其余部分都与外面空间隔着一间实验室或教室。我们的测量顺序是教四南面与北面的道路，教四一层走廊及教四四层的走廊，每次测量都是从东边开始测量，每隔大概半个波长的距离就启记录一个数据。走到特殊位置的时候都会在记录表上写上备注，如旁边有树、窗或人。图1：教四平面示意图教四周围的环境还是比较复杂的，从GoogleEar

8、th上可以看出教四周围大致的环境。图2是从卫星图上截取下来的图形，并在教四周围一些主要的地方都加上了标注。教四周围影响最大的高楼应该就是北边的学生宿舍楼了，这几栋楼都比教四高，对