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摘 要:5 V: m1 f7 ]# S% @. j0 p
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8 ^# L$ l- K0 g4 W
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
. R) }) b; d* W8 K9 R软件对模型进行求解和验证。+ E) M2 q7 ~. P
(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; i& ^, U% ^- K1 c+ x
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' k5 Y2 _; _6 A# |# U- r6 I* \" r$ j
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7 R2 l0 u8 [' ~( k6 g
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”、 T1 O* A% R. x) a1 Z5 X3 m& I6 E
“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
; X( n! t$ j5 o% W: w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
) L7 v6 ]! T5 m+ ?" U4 {& U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
3 G# i) N3 M9 c3 y+ ^高。
5 O+ c) w$ j4 T% |6 c& P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2 \9 f. y0 M M. r% V( f: n
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
" A, |, B7 O, O0 [+ ~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$ P b l' Q4 t) m1 p* i
图选择。
7 n+ f; c5 |& M(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) Y( x/ l1 k E, U% x
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$ u( u: x: n. K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# _: f; _$ Y4 h7 ?" a8 S, m+ D3 R& z# W9 E
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,
. h; Z4 j' [- G0 i: g) U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2 y4 u( z* t7 n% G; r7 t5 B
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9 ` r j& ?4 ~9 ?) P e
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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。
( Z4 A$ T4 E$ S. p' Q# C. C关键 词: 射线 跟踪方法 ;虚拟源; 多叉树
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