微蜂窝环境中无线接收信号的特性分析

madio

摘 要：
# d! s. o0 k7 [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
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
软件对模型进行求解和验证。
（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
# G8 r! m" c( m( v' E4 A6 a4 M$ b: j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
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
6 T0 G" u5 o8 S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”、
: m2 ], c* Y# p% }7 U“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
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
# C- C2 H  N5 \2 q$ s0 M6 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
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
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
: ?3 A- e) {; X  A8 A/ y" Q3 S图选择。
（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
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
( S9 S" I: N% B$ T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
; E9 C5 C! Y1 Q/ r' J' }, 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，
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
$ i# j+ k3 {! @4 ?- R0 K6 f1 ?. f# t" q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
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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。
5 k5 `: M9 F) g关键 词： 射线 跟踪方法 ；虚拟源； 多叉树
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