室内场景下无线传播模型的研究

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无线系统是我们日常生活的重要组成部分,由于易访问、灵活性、成本效益和移动性,它们已集成到住宅、商业、学术甚至工业环境中。为了准确预测任何环境下的无线电波覆盖情况,为网络供应商了解信号传输的特性,提供有效且具有成本效益的无线局域网(WLAN)非常重要。在短距离室内无线信号传播过程中,由于室内环境结构复杂性对无线信号传播的影响,在部署之前进行的链接预算分析也变得至关重要。因而需要对室内无线信号传播模型以及在不同室内场景中的传播情况进行深入了解和研究,通过实测进行优化获得相对准确的无线传播模型,提高传播模型在室内的传播预测准确性。将无线传播模型根据原理和应用场景的不同进行分类,说明每种模型的特点及代表模型,详细介绍了自由空间模型、ITU-R P.1238模型、Chan模型、多楼层衰减因子模型、Lee模型、FDTD(时域有限差分模型)、射线跟踪模型等室内场景中的无线传播模型的使用特性,根据室内不同环境分析模型的优劣性并对模型进行优化。短距离室内无线传播环境与室外环境相比较,其建筑材质和室内建筑结构更复杂,无线信号传播受到的影响因素也更多,所以室内传播预测模型的研究也更加困难。为了增加模型的预测准确性,选取走廊、楼梯、墙体、人体等场景在实测环境中进行CW测试,通过对数据的采集,分析不同场景下的衰减特性并对该室内常用的模型进行优化。首先选取合适的室内测试环境,根据场景特点制定测试方案通过记录和分析实测数据对模型进行优化。在室内走廊场景中,通过对走廊-实验室非视距传输链路、走廊-实验室视距传输链路、走廊-走廊视距链路三种链路测试,对比了不同链路无线信号传播的路径损耗,研究室内墙体造成的衰减特性;在多墙环境中,对信号进行穿透多个墙体测试,基于Lee模型添加了墙体损耗因子;在楼梯场景中,分析了视距传播和非视距传播两部分的传播特点,发现在楼梯拐角平台处接收的路径损耗会发生明显的变化且信号传播损耗与距离不是简单的线性关系,通过添加附加路径损耗参量建立与楼层数的关系对传播模型进行优化增加模型的预测精度;人体场景,通过在走廊对单人、多人、无人场景的测试研究人体对接收信号强度的影响,获得计算人体损耗的方法;通过对多墙模型添加入射角以及材质影响因素,在Matlab仿真软件中对实测场地的结构蓝图进行网格化处理,基于优化后的模型计算每个网格点的信号强度,完成对实测场地的可视化分析。
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