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
' t$ j: @6 \% \7 ?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
  G. w8 m9 A3 e( m& r% M1 H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
& k4 T+ u; l1 w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
0 E7 `% z  u* T: R. i  p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”、
“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 m5 t& e/ H! _8 S7 r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
! |- D7 A9 s- \- u% ?! 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
0 b' r2 f( o" r2 K0 @2 a" d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
" [1 C2 o% b- A0 @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
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
2 I, G+ t2 f* A) Q# T# X3 A. Y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，
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
* B8 y1 t# F& T2 Z& J& c# Q  P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
# I  @: t# ^: `8 ^5 F- 2 -
9 L4 O/ d/ s* P3 Q7 n* S+ o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。
- |% c4 b, Y- e) U关键 词： 射线 跟踪方法 ；虚拟源； 多叉树

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