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摘 要:8 ~0 S# z" N( w; l
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2 c' w) t6 O }" H7 F* ]5 m+ i+ ~! 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
* t# l3 {3 o5 @$ ^7 v( R软件对模型进行求解和验证。3 |- ]1 x6 X" A- l" n% P7 p" C
(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0 D9 \8 b; P! W/ p8 {7 N6 v/ }& e
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0 G8 N$ i. x" U2 T: _+ f
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”、( ?! I7 f0 P+ 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
& 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9 V% ~( @* L/ r, A1 v6 d
高。: E1 Z* Z& T% T+ l! r
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。# A8 v: p" L( T/ f( u. A. P; Z
(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$ ^3 i% I) w* M, n, E
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( r( ?+ n5 \$ j6 Z
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0 d) p/ B+ l6 E9 |' 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
: 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。) ?6 d# R1 j9 h
关键 词: 射线 跟踪方法 ;虚拟源; 多叉树
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