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《無線信號(hào)傳播模型簡(jiǎn)介》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、無線信號(hào)傳播模型簡(jiǎn)介1概述無線電波信道要成為穩(wěn)定而高速的通信系統(tǒng)的媒介要面臨很多嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。它不僅容易受到噪聲、干擾、阻塞（blockage）和多徑的影響，而且由于用戶的移動(dòng)，這些信道阻礙因素隨時(shí)間而隨機(jī)變化。在這里，由于路徑損耗和信號(hào)阻塞，我們?cè)噲D找出接收信號(hào)強(qiáng)度隨距離而變化的規(guī)律。路徑損耗（pathloss）——被定義成接收功率和發(fā)射功率之差——是發(fā)射機(jī)的輻射和信道傳播效應(yīng)引起的功率損耗引起的。路徑損耗模型假設(shè)在相同的發(fā)射——接收距離下，路徑損耗是相同的。信號(hào)阻塞（signalblockage）是接收機(jī)和發(fā)射機(jī)之間吸收功率的障礙物引起的。路徑損耗引起的變化只有距離改變很大（100—1000
2、米）時(shí)才明顯；而信號(hào)阻塞（signalblockage）引起的變化對(duì)距離要敏感得多，變化的尺度與障礙物體的尺寸成比例（室外環(huán)境是10-100米，室內(nèi)環(huán)境要小一些）。由于路徑損耗和信號(hào)阻塞引起的變化都是在較大的距離變化下才比較明顯，它們有時(shí)候被稱為大尺度傳播效應(yīng)。而由于大量多徑信號(hào)分量相互之間的相加（constructive）干涉和相消（destructive）干涉引起的信號(hào)強(qiáng)度變化在很短的距離下——接近信號(hào)的波長(zhǎng)——就很明顯，因此這種改變被稱為小尺度傳播效應(yīng)。下圖是綜合了路徑損耗、阻塞和多徑三種效應(yīng)后，接收功率和發(fā)射功率的比值隨距離而變化的假設(shè)圖。在簡(jiǎn)單介紹了信號(hào)模型后，我們先從最簡(jiǎn)單的信號(hào)傳
3、播模型講起——自由空間損耗。兩點(diǎn)之間既沒有衰減又沒有反射的信號(hào)傳播遵循自由空間傳播規(guī)律。接著我們介紹射線追蹤（raytracing）傳播模型。這些模型都是用來近似模擬可以由麥克斯韋方程組嚴(yán)格計(jì)算的電磁波傳播模型。當(dāng)信號(hào)的多徑分量比較少時(shí)，這些模型的準(zhǔn)確度很高。射線追蹤（raytracing）傳播模型受信號(hào)傳播所在區(qū)域的幾何形狀和導(dǎo)電特性的影響很大。我們還列出了一些更簡(jiǎn)化的、參數(shù)更少的、主要應(yīng)用于實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的工程分析和無需復(fù)雜計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的通用傳播模型。當(dāng)多徑分量比較多，或者不清楚信號(hào)傳播所在區(qū)域的幾何形狀和導(dǎo)電特性時(shí)，則需要使用統(tǒng)計(jì)型多徑模型。1移動(dòng)無線傳播介紹電磁波在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中傳播，期間它們
4、會(huì)墻、地勢(shì)、建筑和其它物體被發(fā)射、散射和衍射（diffract）。這種傳播的最終細(xì)節(jié)可以通過解Maxwell方程組——利用能夠表示這些障礙物的邊界條件——而獲得。這需要計(jì)算這些大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的雷達(dá)散射截面（RadarCrossSection，RCS）。由于這種計(jì)算十分困難，而且很多時(shí)候必要的參數(shù)也無法獲得，因此人們開發(fā)出了一些無需求助Maxwell方程組就能夠描述信號(hào)傳播特征的近似方法最常用的近似方法是射線追蹤ray-tracing技術(shù)。這種方法通過將電磁波的波陣面表示為簡(jiǎn)單粒子來近似電磁波的傳播特征：這個(gè)模式能夠確定波陣面上發(fā)生反射和折射，但是忽略了麥克斯韋方程組能夠預(yù)測(cè)的更復(fù)雜的散射現(xiàn)象。最
5、簡(jiǎn)單的射線追蹤方法是雙路徑模型，當(dāng)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間有一條直達(dá)路徑和一條反射路徑時(shí)，它能夠精確地描述信號(hào)的傳播。典型的反射路徑是在地面上發(fā)生反彈，因此在描述高速公路、水面和鄉(xiāng)村道路的傳播情況時(shí)，雙路徑模型是一個(gè)很好的近似方法。通過增加更多的反射波（反射波還可能被散射和衍射），接下來我們考慮更復(fù)雜的模型。很多傳播場(chǎng)景無法用射線追蹤模型準(zhǔn)確描述。這種情況下通常使用基于經(jīng)驗(yàn)測(cè)量的分析模型，比如Okumura模型、Hata模型、COST231ExtendtiontoHata模型、Walfisch/Bertoni模型、Piecewiselinear模型、室內(nèi)衰減模型，等等。無線信道復(fù)雜多變往往使得獲得確
6、定的信道模型非常困難。這時(shí)，統(tǒng)計(jì)模型常常被使用。由信號(hào)路徑上的障礙物（如建筑和其它物體）引起的衰減以統(tǒng)計(jì)的方式被特征化。統(tǒng)計(jì)模型也被用于描繪大量多徑分量的相加干涉和相消干涉的特征。當(dāng)傳播在很大程度上依賴無線環(huán)境的幾何及導(dǎo)電特性時(shí)——比如室內(nèi)環(huán)境，統(tǒng)計(jì)模型往往因?yàn)檫^于粗糙而不能提供有用信息。不同的室內(nèi)環(huán)境——敞開式廠房、隔間辦公室或金屬機(jī)器商店——的傳播特性相差很大。在這些環(huán)境中，需要使用計(jì)算機(jī)輔助的模型工具來預(yù)測(cè)信號(hào)傳播特征。2信號(hào)模型我們關(guān)注的信號(hào)是UHF頻段（300MHz—3GHz）到SHF頻段（3GHz—30GHz）的信號(hào)。大多數(shù)陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)使用UHF頻段；而衛(wèi)星系統(tǒng)通常工作在SHF
7、頻段，因?yàn)镾HF頻段的信號(hào)能夠接近無損地穿透電離層。發(fā)射信號(hào)的模型公式是：其中，u(t)是一個(gè)基帶復(fù)數(shù)信號(hào)（acomplexbasebandsignal），其同相分量（in-phasecomponent）是，而正交分量（quadraturecomponent）是，且u(t)的帶寬是B，功率是Pu。設(shè)調(diào)制信號(hào)s(t)載頻是fc;Φ0是這個(gè)載頻的任意初始相位。我們假設(shè)B?fc，因此被發(fā)射的信號(hào)s(t)
