室內(nèi)無線傳播的實(shí)踐范文
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本文作者：毛梅譯
1.簡(jiǎn)介
無線通信的蓬勃發(fā)展產(chǎn)生了用于個(gè)人無線電頻率的新技術(shù)和應(yīng)用。目前在世界范圍內(nèi)都正在發(fā)展個(gè)人通信系統(tǒng)(PCS)。用成功的PCS工具的重要條件就是室內(nèi)無線通信.這包括大范圍的通信位置的變化,位置的范圍從住宅或辦公樓、醫(yī)院、工廠等的個(gè)人移動(dòng)通信到把控制信息發(fā)送到機(jī)器人的固定站。室內(nèi)環(huán)境易受干擾.由于受建筑物內(nèi)結(jié)構(gòu)的無線電波的反射、折射和散射作用,發(fā)射信號(hào)經(jīng)常不止通過一條路徑到達(dá)接收機(jī)。這就產(chǎn)生了多徑衰落現(xiàn)象.多徑引起了深衰落和信號(hào)的脈沖擴(kuò)展,因此在數(shù)字無線電系統(tǒng)中能產(chǎn)生符號(hào)間干擾。盡管多徑干擾極大地降低了通信系統(tǒng)的特性,但是我們還是很少有辦法取消它。如果我們能夠很好地表征多徑媒介的話,那么人們能夠選擇發(fā)射機(jī)的位置以獲得良好的傳播特性,因此達(dá)到更好的連通.如果業(yè)務(wù)供應(yīng)者必須通過測(cè)量每棟樓的無線電波傳播來表征傳播媒介的話,(在建筑物內(nèi)人們推廣應(yīng)用他們的系統(tǒng)),由于包括勞動(dòng)成本在內(nèi)所以安裝費(fèi)用將是非常高的.
因此,人們對(duì)研制傳播模型來預(yù)測(cè)室內(nèi)環(huán)境的傳播特性特別地感興趣。一旦傳播模型被確定下來,環(huán)境能夠很快地被進(jìn)入這樣的模型以提供評(píng)估的傳播特性.下一步的工作是在信號(hào)很不好的位置進(jìn)行快速測(cè)量.這個(gè)方法比消耗性的程序要便宜得多,因此安裝費(fèi)用大幅度地減少.人們研制了許多傳播模型來表征室內(nèi)無線電傳播。它們能被分成兩個(gè)主要類別:統(tǒng)計(jì)模型和具體位置的傳播模型。多徑衰落波道的一般性統(tǒng)計(jì)脈沖模擬首先是由Turin提出的。結(jié)果它被跟隨T盯in的研究人員和其它的研究人員用在移動(dòng)無線電波道的測(cè)量、模型設(shè)計(jì)和模擬中。
最近,統(tǒng)計(jì)脈沖響應(yīng)方法被直接或間接地用在室內(nèi)無線電傳播波道模擬中。Keenan和Motlcy企圖明確表達(dá)統(tǒng)計(jì)損耗距離模型來預(yù)測(cè)以幾個(gè)建筑物參數(shù)為基礎(chǔ)的無線電覆蓋范圍。最近人們已經(jīng)研制出了有不同公式和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的一些其它統(tǒng)計(jì)損耗距離模型。比較起來說,具體位置的傳播模型是根據(jù)電磁波傳播理論的應(yīng)用來表征室內(nèi)無線電傳播的。最近的報(bào)告把分析的電子軌跡描繪技術(shù)應(yīng)用到具體位置的室內(nèi)無線電傳播模擬,在幾篇文章_中已涉及到這樣的報(bào)告。人們提出這項(xiàng)技術(shù)來預(yù)測(cè)路徑損耗,時(shí)間變化脈沖響應(yīng)和RMS延遲散布。它答應(yīng)提供室內(nèi)無線電覆蓋范圍和波道脈沖響應(yīng)的快速而精確的預(yù)測(cè)?？傊?在許多實(shí)際的位置中最好用具體位置的傳播模擬。
2.室內(nèi)電磁波傳播
室內(nèi)無線電波道象室外無線電波道一樣不受雪、雨、茍、云或逆溫的環(huán)境影響,但是由于建筑物尺寸、形狀、結(jié)構(gòu)、房屋布局的變化,最重要的是,結(jié)構(gòu)材料的類型、建筑物內(nèi)的電磁波傳播是比地面移動(dòng)無線電波道的電磁波傳播更復(fù)雜的多徑結(jié)構(gòu)。例如,工廠建筑物在其結(jié)構(gòu)和所用材料兩方面完全不同于辦公樓。內(nèi)墻、外墻、頂和地面以及窗戶的大小和多少所用的材料的變化、建筑物的年限、人口密度和活動(dòng)也是使室內(nèi)電磁波傳播變復(fù)雜化的因素。
2.1路徑損耗
總之,在離發(fā)射機(jī)距離為d處的冪的空間分布是d的減少的函數(shù)。這個(gè)函數(shù)是由P一1/dm的距離冪定律表示的.對(duì)自由空間而言,m等于2,據(jù)說功率增益符合平方反比律。但是,在一個(gè)封閉的環(huán)境中,現(xiàn)在這是不對(duì)的。Saleh和Valenzuela以及Bultittlde表明當(dāng)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)被放在能彼此看見的同一過道時(shí),功率隨1.5至1.8的m值衰減,當(dāng)接收機(jī)位于遠(yuǎn)離過道的房間內(nèi)時(shí),m值是3至4。
路徑損耗也隨頻率變化。Owen和Pundey在gooMHz和165oMH:時(shí)對(duì)辦公樓內(nèi)進(jìn)行T測(cè)量。測(cè)量結(jié)果表明地板損耗在高頻率時(shí)較大。人們發(fā)現(xiàn)在以毫米為單位的波長(zhǎng)處,無線電波不能穿透最普通的建筑物材料如磚和混凝土塊并且發(fā)現(xiàn)信號(hào)衰減隨距離快速地變化。因此毫米波帶似乎為提供高容量頻率復(fù)用環(huán)境中寬帶服務(wù)提供了一個(gè)良好的選擇。根據(jù)環(huán)境中使用的建筑材料,Alexander給出了m值.信號(hào)衰減的程度取決于信號(hào)遇到的材料型號(hào).因此,室內(nèi)環(huán)境中的信號(hào)衰減能用結(jié)構(gòu)材料表征.
2.2衰落特性
在一個(gè)典型的室內(nèi)無線電系統(tǒng)中,安裝在升高位置中的固定基地臺(tái)天線能與建筑物內(nèi)的許多便攜式無線電或固定的接收端互通。由于建筑物內(nèi)結(jié)構(gòu)的無線電波的反射、折射和散射作用,發(fā)射信號(hào)常常不止通過一條路徑到達(dá)接收機(jī),如圖1(略)所示這產(chǎn)生了多徑衰落現(xiàn)象.從間接路徑和直接路徑到達(dá)的信號(hào)分量合并并且產(chǎn)生了發(fā)射信號(hào)的失真.在窄帶傳輸中,多徑媒質(zhì)使接收信號(hào)的相位和包絡(luò)線中產(chǎn)生波動(dòng)。在寬帶脈沖傳輸中,會(huì)對(duì)每個(gè)發(fā)射脈沖產(chǎn)生一系列延遲和衰減脈沖.圖2(略)是個(gè)實(shí)驗(yàn)室的模擬脈沖響應(yīng)來說明多徑衰落對(duì)寬帶脈沖傳輸?shù)挠绊?。在連續(xù)波信號(hào)傳輸?shù)那闆r下,它表明如果主要的信號(hào)路徑不在接收機(jī)和發(fā)射機(jī)之間的話,接收信號(hào)包絡(luò)線的統(tǒng)計(jì)用瑞利分布來描述。如果主要的路徑不存在的話,信號(hào)包絡(luò)線的統(tǒng)計(jì)就是Rician•
在數(shù)字脈沖傳輸中,多徑信號(hào)的延時(shí)分布是重要的因?yàn)樗绊憯?shù)據(jù)傳輸率。三個(gè)參數(shù)經(jīng)常用來描述波道的時(shí)間分布:平均過量延時(shí),均方根延時(shí)分布和過量延時(shí)分布.平均過量延時(shí)描述了以第一到達(dá)信號(hào)分量為準(zhǔn)的平均傳播延時(shí).延方根延時(shí)分布測(cè)量了關(guān)于平均過量延時(shí)的功率延時(shí)剖面圖的時(shí)間分布。過量延時(shí)分布(xdB)說明以第一到達(dá)信號(hào)分量為準(zhǔn)的最大延時(shí),在此多徑能量降至峰值接收電平以下的xdB。這些參數(shù)與斷電和用于不同數(shù)字調(diào)制線路圖的誤碼率有關(guān).這些線路圖不用調(diào)均.經(jīng)驗(yàn)是如果波道均方根延時(shí)分布比符合持續(xù)時(shí)間小0.2的話那么就會(huì)產(chǎn)生小于lJ3的誤碼率。
Saleh和Valenzuefa從兩層窄建筑物中1.SGH:處測(cè)量進(jìn)行觀察,在這樣的建筑物內(nèi)均方根時(shí)間延遲分布值延伸到50ns。Devasirvatham在大的建筑物中在850MH:時(shí)進(jìn)行測(cè)量觀察到125ns的平均均方根時(shí)間延遲分布值.RaPp叩ort報(bào)導(dǎo)了五個(gè)工廠建筑物中1300MH:時(shí)的測(cè)量結(jié)果。多徑分布在40到80ons的范圍內(nèi).平均過量延時(shí)和均方根延時(shí)分布值在30到30ons的范圍內(nèi)。得到的不同結(jié)果是由于建筑物的不同所造成的。人們發(fā)現(xiàn)延時(shí)分布受工廠設(shè)備、建筑物建筑材料、建筑物年限、墻的位置和屋頂高度的影響。帶有多金屬材料的建筑物有較大的延時(shí)分布。
3.室內(nèi)傳播模型的綜述當(dāng)把室內(nèi)無線電傳播模型的主要兩類—統(tǒng)計(jì)和具體位置用于室內(nèi)無線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和安裝時(shí),這兩類都有強(qiáng)度和限制的問題。
3.1統(tǒng)計(jì)模型
用于多徑衰落波道的一般統(tǒng)計(jì)脈沖響應(yīng)模型首先是由T盯in建議用于室外無線電傳播.最近,這個(gè)統(tǒng)計(jì)脈沖響應(yīng)方法被用于室內(nèi)無線電波道傳播模擬.Saleh和Valenzuela在中等尺寸的兩層辦公樓中用他們的測(cè)量結(jié)果,與從其它研究人員處得到的測(cè)量結(jié)果一起來研制室內(nèi)無線電波道的統(tǒng)計(jì)模型用來模擬和分析各種室內(nèi)通信線路圖.人們示出了這種模型來適合測(cè)量并且這種模型通過調(diào)整其參數(shù)可以被延伸到其它建筑物。
模型假設(shè)多徑分量以叢到達(dá)。每個(gè)分量的接收振幅都是一個(gè)獨(dú)立的瑞利隨機(jī)變量,方差在叢內(nèi)隨傳播延時(shí),以及時(shí)間延時(shí)呈指數(shù)衰減.每個(gè)分量的相應(yīng)相位角在[0.2司上都是獨(dú)立的均勻隨機(jī)變量。一叢中的許多叢和多徑分量組成了有不同比率的泊松到達(dá)方法。多徑分量和叢都有呈指數(shù)性的分布中間到達(dá)次數(shù)。叢的形成與建筑物結(jié)構(gòu)有關(guān),而每叢內(nèi)的多徑分量都是由發(fā)射機(jī)和接收機(jī)附近的物體的多反射形成的。模型有足夠的撓度以允許測(cè)得的波道響應(yīng)有合理地精確擬合法,模型太簡(jiǎn)單了可以模擬。模型可以成功地用在辦公環(huán)境中但是把它用在幾個(gè)工廠環(huán)境中收集的多徑數(shù)據(jù)是不成功的.
Hashemi等人研制了一個(gè)統(tǒng)計(jì)模型用于室內(nèi)無線電傳播,這個(gè)傳播是以兩棟辦公樓中的許多多徑傳播測(cè)量的結(jié)果為基礎(chǔ)的.研制這個(gè)模型的數(shù)據(jù)庫(kù)由在這些辦公樓中收集的波道的12。。0幅脈沖響應(yīng)剖面圖組成。在這個(gè)模型中,數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)間被模擬為改進(jìn)的泊松分布,人們發(fā)現(xiàn)在本地和全球上振幅都是對(duì)數(shù)正態(tài)分布,對(duì)數(shù)平均值幾乎成線性地隨增加的過量延時(shí)而減少。模型的模擬結(jié)果與辦公環(huán)境中的測(cè)量結(jié)果一致。遺憾的是,把這個(gè)模型用到在工廠環(huán)境中收集的脈沖響應(yīng)數(shù)據(jù)是不成功的.
Keenan和Motley系統(tǒng)地闡述了以幾個(gè)建筑物參數(shù)為基礎(chǔ)的無線電覆蓋范圍預(yù)測(cè)模型.在這個(gè)模型的公式中的這些參數(shù)是從測(cè)量數(shù)據(jù)求得的。模型提供了室內(nèi)環(huán)境中一個(gè)快速且簡(jiǎn)單的方法來預(yù)測(cè)路徑損耗(以分貝為單位)。這對(duì)于內(nèi)部覆蓋范圍預(yù)測(cè)是有用的。但是,模型只提供路徑損耗信息并且它在一些復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境中不能很好地工作.
Se記el和RapPaport提出了以在914MHz處測(cè)得的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的路徑損耗模型。模型是以與距離有關(guān)系的簡(jiǎn)單d“指數(shù)路徑損耗為基礎(chǔ)的。在一個(gè)開闊的建筑物中,路徑損耗指數(shù)n接近于2.對(duì)于在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間有許多障礙物的環(huán)境而言,路徑損耗指數(shù)可能更高。有關(guān)的統(tǒng)計(jì)距離路徑損耗模型對(duì)理解建筑物中的無線電波傳播是有用的。但是,人們需要詳細(xì)的測(cè)量來得到數(shù)據(jù)以確定這些特殊建筑物模型的適當(dāng)?shù)膮?shù).
RaPPaPort等人研制了統(tǒng)計(jì)波道脈沖響應(yīng)模型來設(shè)計(jì)用在工廠和開闊建筑物的無線電通信系統(tǒng).被稱做SIRCIM的模型現(xiàn)在正被許多研究人員用在計(jì)算機(jī)上來在辦公樓和工廠建筑物中測(cè)量脈沖響應(yīng)和路徑損耗。模型包括第一和第二級(jí)統(tǒng)計(jì)來表征視線(LOS)和有障礙的地形的室內(nèi)無線電波道的分離脈沖響應(yīng).人們能在整個(gè)低微波帶上用SIRCIM,寫出編碼來逐漸達(dá)到60GHz.由SIRCIM產(chǎn)生的數(shù)據(jù)檔案包括用于各個(gè)多徑分量以及大型路徑損耗的振幅、相位、時(shí)間延遲和路徑損耗,以便產(chǎn)生一個(gè)完整的傳播模型。模型的最顯著特點(diǎn)是它再生非常現(xiàn)實(shí)的多徑波道條件因?yàn)樗鼈兪且袁F(xiàn)實(shí)世界測(cè)量為基礎(chǔ)的,因此可以被用于工廠和開闊建筑物的有意義的系統(tǒng)分析。模擬其它的多徑波道,如辦公樓是可能的。這個(gè)模型用于表征室內(nèi)傳播波道是吸引人的。但是,它依靠許多測(cè)量數(shù)據(jù)來確定適當(dāng)?shù)膮?shù)以模擬室內(nèi)環(huán)境的特殊類型。
3.2具體位置的傳播模型
具體位置的傳播模型是以電磁波傳播理論為基礎(chǔ)的來表征室內(nèi)無線電傳播。與統(tǒng)計(jì)模型不同,具體位置的傳播模型不依賴大量的測(cè)量,但是需要室內(nèi)環(huán)境的較詳細(xì)的詳情來得到建筑物內(nèi)信號(hào)傳播的精確預(yù)測(cè)。理論上通過解帶有建筑物幾何結(jié)構(gòu)作為邊界條件的麥克斯韋方程能夠精確地計(jì)算電磁波傳播特性。遺憾的是,這個(gè)方法需要非常復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算并且要求有相當(dāng)?shù)某霈F(xiàn)在微機(jī)的計(jì)算能力。因此它對(duì)于室內(nèi)無線電波傳播的特點(diǎn)是不經(jīng)濟(jì)的。所以適當(dāng)?shù)臄?shù)值方法是令人感興趣的.電子軌跡描繪是個(gè)直觀的吸引人的方法,用這種方法來計(jì)算無線電信號(hào)強(qiáng)度、非時(shí)變脈沖響應(yīng)、均方根延時(shí)分布和室內(nèi)環(huán)境中的有關(guān)參數(shù)。
電子軌跡描繪的概念是以事實(shí)為根據(jù)的,這個(gè)事實(shí)就是高頻無線電波具有象射線型一樣的特性。因此信號(hào)傳播能被模擬成射線傳播。通過應(yīng)用電子軌跡描繪的概念,可以從發(fā)射機(jī)位置發(fā)射射線,用已知的反射和傳輸理論,能從建筑物內(nèi)有隔墻的射線的互作用發(fā)射射線。兩類電子軌跡描繪方法一鏡象法和平滑電子軌跡描繪法正被用于表征室內(nèi)電磁波傳播。對(duì)于受平面限制的散射體來說,方便的是采用鏡象法來反射出特殊面的無線電波源.在鏡面和連接發(fā)射機(jī)鏡象和接收機(jī)的線相交的地方的點(diǎn)就是鏡面反射產(chǎn)生處的點(diǎn).在不太復(fù)雜的幾何圖的情況下舞且在考慮少數(shù)反射的地方,這個(gè)方法很適合無線電傳播分析.平滑電子軌跡描繪法研究可以或不可以到達(dá)接收機(jī)的一束發(fā)射射線.所用的射線和從發(fā)射機(jī)到接收機(jī)位置的距離確定了可得到的空間解因此也確定了模型的精度。這個(gè)方法要求比鏡象法有更強(qiáng)的計(jì)算能力。
電子軌跡描繪可能比以麥克斯韋方程為基礎(chǔ)的方法的計(jì)算的要求要小得多。由于目前在個(gè)人計(jì)算機(jī)和工作站上能得到的計(jì)算能力,電子軌跡描繪法提供了傳播模擬的有爭(zhēng)議但是可行的方法。用于根據(jù)其詳細(xì)幾何圖和結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的每棟建筑物的可靠的具體位置電子軌跡描繪傳播預(yù)測(cè)模型在設(shè)計(jì)室內(nèi)通信系統(tǒng)時(shí)可能是非常有效的工具.
4.用電子軌跡描繪模擬
電子軌跡描繪接近于簡(jiǎn)單的反射和折射引起的電磁波的散射.傳輸?shù)某潭群托盘?hào)通過障礙物的反射與障礙物的復(fù)雜介電常數(shù)有關(guān)。
4.1無線電信號(hào)的傳輸和反射
當(dāng)信號(hào)被發(fā)射或反射到墻或隔墻時(shí),信號(hào)衰減的程度和相位改變的數(shù)量分別取決于傳輸和反射系數(shù)。這些系數(shù)是從信號(hào)射線遇到的材料的復(fù)雜介電常數(shù)計(jì)算出的。影響信號(hào)傳輸和反射的其它因素是入射角和相關(guān)的極化。復(fù)雜的傳輸系數(shù)被定義為發(fā)射與入射電場(chǎng)強(qiáng)度的比率,復(fù)雜的反射系數(shù)被定義為反射與入射電場(chǎng)強(qiáng)度的比率。關(guān)于圖3(略),信號(hào)射線是入射到平行板上的,這個(gè)板可以是一個(gè)隔墻或墻。在圖3a(略),信號(hào)有以水平板為基礎(chǔ)的水平極化。水平極化的復(fù)雜傳輸和反射系數(shù)如下:在公式1一4中,。是平行板的復(fù)雜介電常數(shù),是自由空間的介電常數(shù),必:是入射角,E。、E,和E:分別是入射、反射和傳輸電場(chǎng)強(qiáng)度。當(dāng)如圖3(略)所示信號(hào)射線遇到厚度為D的平行板時(shí),在其穿過材料時(shí)信號(hào)是衰減的。然后給出了復(fù)雜的傳輸系數(shù)視線
4.2信號(hào)強(qiáng)度計(jì)算
圖4(略)示出了通過間隔發(fā)射的信號(hào).在接收機(jī)處來自于視線路徑的接收信號(hào)強(qiáng)度如下:
4.3反射信號(hào)強(qiáng)度計(jì)算
圖5(略)示出了信號(hào)的第一級(jí)反射路徑.由于這個(gè)路徑接收機(jī)處的信號(hào)強(qiáng)度如下:
4.4電子軌跡描繪法
在電子軌跡描繪法中,把發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的位置分配給由三維坐標(biāo)參考的點(diǎn)。通常把室內(nèi)環(huán)境中的墻、間隔、頂和地板模擬成給定厚度和復(fù)雜介電常數(shù)的平面。為簡(jiǎn)單起見,曲線面能被模擬成分段平面。來自于發(fā)射機(jī)天線的射線被反射到墻、間隔、屋頂、地板和桌上等或通過墻,間隔等發(fā)射以便在接收機(jī)處到達(dá)。正如上面提到的那樣,人們已研究了兩個(gè)普通方法—鏡象法和平滑法來跟蹤發(fā)射機(jī)到接收機(jī)的射線.(a)鏡象法:這個(gè)方法假設(shè)室內(nèi)環(huán)境的每個(gè)平面都是一面鏡子。對(duì)視線傳播而言,通過連接發(fā)射機(jī)和接收機(jī)跟蹤射線是容易的。對(duì)單反射傳播而言,在特殊面處反射無線電源。鏡面的相交點(diǎn)和把發(fā)射機(jī)圖象連接到接收機(jī)的線就是鏡面反射產(chǎn)生處的點(diǎn)。單反射傳播路徑能夠通過連接源點(diǎn)、反射點(diǎn)和接收機(jī)點(diǎn)而獲得。對(duì)于重復(fù)反射而方,人們首先發(fā)現(xiàn)了以特殊平面為基礎(chǔ)的無線電源的圖象。下一步就是發(fā)現(xiàn)以另一平面為基礎(chǔ)的源象的圖象,在另一平面確定了第二個(gè)反射點(diǎn)。遵循同一規(guī)律,能夠獲得相關(guān)平面處的所有反射點(diǎn)。那么就能夠獲得多反射傳播路徑.上述描繪的方法,在源象處開始被稱為正向電子軌跡描繪法。在接收機(jī)象處開始并且追溯到發(fā)射機(jī)也是可能的。這被稱為反向電子軌跡描繪法。假設(shè)圖7(略)示出的矩形房間。發(fā)射天線位于T點(diǎn)。而接收天線位于R點(diǎn)。為了從T至R跟蹤路徑。反射到2,4和3,必須發(fā)現(xiàn)三個(gè)圖象。首先發(fā)現(xiàn)墻3中接收機(jī)夭線的第一級(jí)圖象13。然后,通過在包含有墻4的半無限平面中反射第一級(jí)圖象,發(fā)現(xiàn)點(diǎn)I:.;處的第二級(jí)圖象.最后,通過在墻2中反射發(fā)現(xiàn)點(diǎn)處最高級(jí)圖象的坐標(biāo)一旦所有的圖象都被發(fā)現(xiàn),那么正如圖7(略)所示能夠發(fā)現(xiàn)完整的路徑和所有的反射點(diǎn)。用公式10能夠計(jì)算出這個(gè)傳播路徑的信號(hào)強(qiáng)度。
(b)平滑電子軌跡描繪法:這個(gè)方法解釋了所有可能的傳播路徑的用途。發(fā)射機(jī)和接收機(jī)都被模擬成三維空間中分離位置處的點(diǎn).假設(shè)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)處偏移和到達(dá)的所有可能的角來確定所有可能的射線,這些射線可能離開發(fā)射機(jī)并且在接收機(jī)處到達(dá)。
電子軌跡描繪是通過詳細(xì)的研究射線樹而完成的,射線樹考慮到每個(gè)平面相交處射線的分解作用。首先模型確定了視線路徑是否存在,如果存在的話計(jì)算接收信號(hào).下一步,模型跟蹤了指定方向的源射線,并且探測(cè)目標(biāo)相交是否產(chǎn)生.如果沒有發(fā)現(xiàn)相交,程序停止,然后開始在與最初射線形成角的方向的新的源射線.一旦相交,進(jìn)行檢查看看射線能否到達(dá)指定的接收機(jī)位置。如果發(fā)現(xiàn)射線到達(dá)了接收機(jī)位置,那么計(jì)算接收信號(hào)。檢查完接收以后,入射射線被分成發(fā)射和反射射線,以同樣的方式跟蹤每條射線到下次相交。這個(gè)循環(huán)繼續(xù)直到射線密度降至指定的臨界值為止或不再相交為止。當(dāng)射線的多次散射對(duì)接收功率影響不大時(shí)因?yàn)檫@些散射射線的振幅快速地隨距離下降,所以用這個(gè)方法現(xiàn)有的電子軌跡描繪不包括多散射同樣也不循環(huán)地跟蹤散射射線。在產(chǎn)生射線樹的每一個(gè)步驟處,測(cè)試相應(yīng)的射線段看它是否已到達(dá)指定的接收位置。為了做到這一點(diǎn),在接收位置的周圍建造一個(gè)接收區(qū)域,這個(gè)位置有從發(fā)射機(jī)到接收機(jī)與折疊路徑成正比的半徑,在源處的相鄰射線之間有角距。如果射線在區(qū)域處相交,那么就把它看作供給接收信號(hào)。否則的話,就把射線看作未到達(dá)接收機(jī)位置。
接收范圍有效地說明了來自源射線的發(fā)散原因.對(duì)于足夠小的射線夾角6而言,相交范圍的射線將是個(gè)精確的射線測(cè)量,這條射線直接通過接收點(diǎn)。借助于圖8(略)能夠證明接收范圍的物理解釋是正確的。這個(gè)圖是被跟蹤射線的兩維表示法。同樣示出了與測(cè)試射線有關(guān)的在士O發(fā)射的兩條相鄰射線。注意在三維中任何射線都多于兩條相鄰的射線,相鄰射線的方向夾角不必與坐標(biāo)軸一致。
如圖8(略)所示,正確半徑(、ad/:)的接收范圍能夠精確地接收其中的一條射線.如果半徑太大,事實(shí)上能夠接收兩條射線并且能夠計(jì)算兩次同一射線路徑。同樣,如果半徑太小的話,在范圍內(nèi)射線不相交并且將排除射線路徑能量。由于發(fā)覺了兩條射線的路徑損耗誤差只是幾分貝。如果那條射線帶有大量能量的話,那么丟失的反射射線將會(huì)產(chǎn)生更大的誤差。
5.結(jié)論
文中我們已經(jīng)指出在研究室內(nèi)無線通信的過程中傳播模型的重要性。傳播模型提供了許多室內(nèi)環(huán)境中信號(hào)強(qiáng)度和時(shí)間彌散的估算法。這些數(shù)據(jù)在設(shè)計(jì)和安裝室內(nèi)無線電系統(tǒng)時(shí)是很有價(jià)值的。傳播模型能被分成統(tǒng)計(jì)模型和具體的位置傳播模型。統(tǒng)計(jì)模型需要大量的測(cè)量數(shù)據(jù)并且不提供具體位置信息.具體位置傳播模型提供具體位置信息但需要室內(nèi)環(huán)境布局的大量詳情。
統(tǒng)計(jì)模型能被用于最初的設(shè)計(jì)和分析而具體位置傳播模型能被用于室內(nèi)無線電覆蓋區(qū)的快速精確預(yù)測(cè)。通過解麥克斯韋方程的具體位置傳播模擬代價(jià)高且不實(shí)際。電子軌跡描繪作為用于具體位置傳播模擬的近似方法是有保證的。電子軌跡描繪利用傳播環(huán)境內(nèi)所有令人感興趣的物體比波長(zhǎng)大這個(gè)事實(shí),因此它適合于用在較高的無線電頻率范圍內(nèi)。衍射理論能把其應(yīng)用拓寬到較低的無線電頻率.電子軌跡描繪技術(shù)的精度很大程度上取決于傳播媒質(zhì)的具體位置表示法的精度和詳情。快速相互作用計(jì)算環(huán)境和高精度圖解數(shù)據(jù)庫(kù)的可用性極大地改善了電子軌跡描繪模擬的有效系數(shù)和精度.人們建議研制高精度電子軌跡描繪模型.然而,簡(jiǎn)單、快速和廉價(jià)的PC一基電子軌跡描繪傳播模型對(duì)最初設(shè)計(jì)和分析室內(nèi)無線系統(tǒng)的工程師是有幫助的。研制這樣的模型是很理想的。
