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
* t# l3 {3 o5 @$ ^7 v( R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
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
7 z! l* w5 V( P  c6 B3 I# J/ i( X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
& N1 k. Z, y4 f5 \2 z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
& {* V$ Z4 J5 g# k/ d+ H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
9 d8 N8 W7 {1 @8 R& {6 }: H" u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
% m2 o2 a) D! ?9 Z) J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
1 ?1 P; W: l. K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
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
8 U) C1 |9 q2 ?+ G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，
, h4 i3 H" b1 h/ s) Q" Q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
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
: o) q0 i8 F) }2 N- 2 -
. W3 p0 p; D* f) l! [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。
关键 词： 射线 跟踪方法 ；虚拟源； 多叉树
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