第1章绪论
1.1本文研究背景
电磁波在无线信道中传输会受到许多因素的影响,包括遇到障碍物引起的影响,多路径传播的影响,移动台移动速度的影响,以及信号传输带宽的影响等,因此无线信道随机性很大,分析起来较为困难,难以进行预测,所以在进行通信系统的研究时无线信道模型的建立要引起我们高度的重视。无线信道中电波的传播特性对于无线网络的研究分析和规划设计有着十分重要的作用。为了给通信系统的规划和设计提供依据,常常通过理论研究,并且在工程项目中实际测试的数据进行统计分析来总结和建立具有适应性很广的数学模型。利用这些具有普遍性的模型,可以根据需求,预测一些信号在传输环境中的传播损耗和其他有关的传输参数,这就要求我们能够根据环境的不同来选用适合当时环境的模型。在评价一个无线信道或建立信道覆盖模型的时候,一般要考虑无线信道的主要性能指标,以便能够判断电波传输环境的优劣,并且要能够根据环境的特点而选取合适的传播预测模型,以使得通信系统切实可用。
无线信道的主要性能指标包括以下几种:无线信道的信道容量、信号的传输带宽、空间或时间的相关性、相关时间、衰落速率和信道衰落深度。在这些决定系统性能的因素中,无线信道的信道容量是一个概括性的指标,它囊括了而其他指标如时间空间相关性、信道衰落深度,因为这些指标能够决定信道容量的某一方面的性质。常用的电波传播损耗预测模型有自由空间传播模型、Longley-Rice模型、Durkin 模型、Okumura 模型、Hata 模型(包括 Okumura-Hata 模型和 COST-231 Hata模型)、Walfisch和Bertoni模型以及该模型的扩展-COST 231-WI模型、LEE宏蜂窝模型、Egli模型和Carey模型,以及Bertoni-Xia模型和TIREM模型。电波传播预测模型需要考虑很多方面的影响,包括地理形势、传播信号的环境类型和构成这种环境的物质成分等,这在无线通信尤其是移动通信中显得尤为重要。在无线通信系统中,信号传播难免会遇到有高山或丘陵等的不平坦地带,这就要求我们在估计路径损耗时,要考虑特定地区的地形地貌,包括简单的多山区地形和曲线形状,同时还要考虑一些障碍物,像高楼或树木等因素的影响。
1.2本文研究的目的
由空中无线电监测平台的特点及无线电监测的要求,选择一个结合电波传播特点的预测模型是必要的。它应该具备频率适用范围广,适用的覆盖范围适中等特点,以便能够更加准确的对信号的传播进行预测。在无线通信系统中,电波通常在复杂多变的环境中传播,在估算信道损耗时,需要考虑传播路径上遇到的各种问题。不同的室外传播环境模型适用于不同的环境,对于不同的地形和周边环境适合不同的模型,限于昆明的环境考虑,我们要选择适合昆明本地环境的空中无线电监测预测模型,计算出无线电监测平台在不同测试范围内的覆盖指标,并进行对比分析和修正,这样也能够为以后的无线电传播预测工作提供方便。
1.3本文研究的内容
首先,本人对论文的背景项目空中无线电监测平台试验做出简单介绍。然后,对常用电波传播损耗预测模型(longley-Rice模型、Egli传播模型、ITU-R P. 1546传播模型、LEE 模型、Okumura-Hata 模型、cost-231 Hata 模型、Carey 模型、cost231-WI模型)进行研究和分析。其次,针对空中无线电监测项目中的各项信号传播参数和昆明的地理环境,在常用的电波传播损耗预测模型中选取两个较为合适的电波传播预测模型,即Okumura-Hata模型和Egli模型。将试验中所采集的实测数据进行统计仿真,与Okumura-Hata模型和Egli模型进行对比分析,选出最适合本项目的模型。考虑到昆明市楼群覆盖因素的影响,对选出Egli模型进行修正。将修正前的模型、修正后的模型与实测仿真模型进行对比分析,最终得出这个修正因子的修正效果。
1.4 本文研究的意义 ....................9-10
第2章 空中无线电监测平台的简介 ....................10-14
2.1 空中无线电监测平台研究的背景及意义 ................10-11
2.1.1 空中无线电监测平台的研究背景 ................10
2.1.2 空中无线电监测平台的研究意义 ................10-11
2.2 空中无线电监测平台的技术方法和路线 ................11-12
2.3 空中无线电监测试验 ....................12-14
2.3.1 试验目的 ....................12
2.3.2 试验平台载体及监测设备 ....................12-13
2.3.3 试验内容 ....................3-14
第3章 常用电波传播预测模型的研究 ....................14-46
3.1 longley-Rice模型研究 ....................14-17
3.2 Egli模型研究 ....................17-21
3.3 ITU-R P.1546模型研究 ....................21-24
3.4 LEE模型研究 ....................24-28
3.5 Okumura-Hata模型研究 ....................28-32
3.6 Cost-231 Hata模型研究 ....................32-33
3.7 Okumura修正模型研究 ....................33-37
3.8 Carey模型研究 ....................37-39
3.9 Cost 231-WI模型研究 ....................39-44
3.10 各模型的对比及选择 ....................44-46
第4章 模型的建立与仿真 ....................46-58
4.1 建模及其覆盖计算 ....................46-48
4.1.1 模型方程建立 ....................46-47
4.1.2 覆盖计算参数设置 ....................47-48
4.2 实测数据 ....................48-52
4.3 50m和150m高度段模型的对比 ....................52-54
4.4 对Egli模型进行修正 ....................54-57
4.5 空中无线电监测平台试验的结论 ....................57-58
总结
本文以云南省空中无线电监测平台为背景,以研究常用电波传播模型为基础,分析仿真实测数据并将其与常用模型进行对比为方法,以求最终获得一种适合本地空中无线电监测平台的覆盖模型。首先,论文对云南省空中无线电监测项目做出简单介绍。然后,对常用电波传播损耗预测模型longley-Rice模型、Egli传播模型、ITU-R P. 1546传播模型、LEE 模型、Okumura-Hata 模型、cost-231 Hata 模型、Carey 模型、cost 231-WI模型进行研究分析。在这个部分中,我不仅仅对几种常用模型进行了简单的介绍,也添加了我自己对模型的认识和研究。其次,在常用的电波传播损耗预测模型中选取两个较为符合本次项目的模型Okumura-Hata模型和Egli模型,对空中无线电监测试验中所得出的实测数据进行仿真,将两种模型的仿真和实测数据的仿真进行对比,从中选出最适合项目的模型。然后我对选出的模型进行了昆明城市覆盖率的修正。最后,对未修正的模型、修正后的模型与实测数据进行对比,得出此修正因子的修正效果。
针对监测系统的覆盖范围,在昆明市幵展了一系列的测试,取得相关数据。本论文在对常用传播模型进行分析研究和对测量数据分析的基础上,确定了预测监测站覆盖所需的传播模型。根据所设监测站参数和传播模型对被测站的覆盖进行了仿真计算。实际测试时采用固定测试、移动测试的方法对昆明市的几个典型地点场强值、以及电磁环境进行了实测。
空中无线电预测模型的建立与仿真
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编辑:xxsc
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