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
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
; {5 E- b6 C0 P$ N: S; C, H0 n软件对模型进行求解和验证。
( e; Q. i3 c# h, U) O（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
8 J. K. P  @; t$ g& ^7 k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
0 L6 H, r9 x8 e$ z  `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
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
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
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。
; r# {5 c+ n% |/ a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
$ m7 ^% P( e4 C2 u5 B* k  a3 Y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
2 h# l( v1 t5 H# e7 B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
5 j9 I0 E- ^/ u/ k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
9 _5 P" G* d- [: X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，
# h5 t1 B& r3 F$ K( k+ a4 |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
- V( K0 m. u! X; J5 v4 g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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2 W4 e3 f) [% c# D" ?. o* D  `* t; F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。
0 j6 A" {; p& e, J" ~& Q1 C关键 词： 射线 跟踪方法 ；虚拟源； 多叉树

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