微蜂窝环境中无线接收信号的特性分析

madio

摘 要：
本文针对微蜂窝环境中无线接收信号的特性分析问题，将射线跟踪方法与随机性模
0 o/ a4 X$ T! _5 N/ v, `型相结合，建立了基于虚拟源树的二维射线跟踪模型和宽带多径模型，并采用Matlab
2 i4 k3 {- C6 i3 t, G7 `% ?软件对模型进行求解和验证。
% _$ j9 ?1 n$ H% Y+ S, O* a（1） 基本问题：利用射线追踪法获取电磁波的传输路径主要存在两个难题。一是
由于发射角量化精度不够，导致丢失路径；二是随着反射和绕射次数的增加，算法复杂
5 D% i, Y7 L8 f1 g度急剧上升。针对这一问题，本文采用基于虚拟源的射线追踪法获取路径。首先，算法
5 k& }6 Q* L  U: l  D  j( i无需进行发射角量化，不易丢失路径；再次，根据城市模型的特性，提出了“虚拟墙”、
4 E- @+ g' a- }* h0 E& J5 n“透光区”以及“光扇区”等概念，用来判定虚拟源的有效性，能够大幅度降低算法复
6 p1 N2 s9 Y7 h! ]& g杂度。同时，本文利用树状结构存储电磁波的反射与绕射信息，通过深度优先算法建立
1 k8 v; P+ W+ X/ i; P9 A搜索树，在创建多叉树的同时，也完成了有效路径的获取，无须再次遍历，算法效率较
高。
通过分析多对收发点的路径信息，获得了关于电磁波传输路径的三点规律：“十字
. z9 z# Y0 k0 t" z& a' E( A路口”的传输路径很丰富；两点距离越远，传输路径数相对越少；传输路径数目关于地
) e  A* h7 w) k理位置是连续变化的。利用这些规律，能够在一定程度上指导基站设计和天线阵列方向
图选择。
$ j! `( N: b" m' w（2） 宽带问题：现实环境中电波的传播过程是随机过程，射线跟踪方法是确定性
" ~, o2 a  P( @4 d. s2 z3 p/ Q+ D方法，无法全面的描述多径传播的随机性。基于此，本文首先引入随机的初始相位对多
- T) c( o3 b. s" ?6 W径传播模型进行校正，使其具有随机性，然后利用时间平均代替集平均的方式，分析多
波传播过程的包络统计特性，并且利用分布拟合检验方法对其概率密度函数进行判断，
. }6 I2 e5 S  V6 _发现多径传播的包络服从莱斯分布，并且与发射节点和目的节点位置有关，最后，针对
3 C1 w9 x" L8 p  z9 v存在多个单频信号的宽带模型，利用统计学工具，对模型进行简化分析，通过计算相关
1 g5 {8 |" P9 m% b* k- 2 -
性， 包络特性， 包络特概率 密度函数 等参量 ，发现当 ，发现当 只存在单径传输时，各个频点信号的包络 只存在单径传输时，各个频点信号的包络 近似 相同 ，即信道是平 ，即信道是平 坦衰落 。而 各个频点的合成信号 的包络随机变化，并且服从 包络随机变化，并且服从 瑞利 分布， 当存在 多径， 但是在单个频点传输时多径， 但是在单个频点传输时多径 的合成包络随机变化，并且服从瑞利 的合成包络随机变化，并且服从瑞利 分布 ，上述性质 均与实际相符，从而 验证 了所提模型的合理性。
! a( p. }, p  f( G! n8 v  b3 _关键 词： 射线 跟踪方法 ；虚拟源； 多叉树

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