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无线信号在建筑物群中的传播——反射、绕射及路径搜索

作　者: 王瑶
导　师: 邹澎
学　校: 郑州大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 电波传播特性 射线跟踪法 几何光学 几何绕射理论 可见面劈表 路径搜索
分类号: TN011
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 407次
引　用: 2次
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内容摘要


随着时代的发展和社会的进步,无线通信在信息传播领域中日益重要,而电磁波是无线通信信号的主要载体。在我们周围存在着大量的电磁波,它们主要来自移动通信基站、广播电视发射系统、雷达、个人通信系统等。然而,随着用户的增多,系统容量不断增加,这就需要建设大量的移动通信基站、扩容广播电视发射系统等等。国家规定,通信基站等的建设必须对周围进行电磁环境评测,以防止电磁污染对环境和人身的伤害。现实生活中,建筑物的存在对电波传播的影响是巨大的,为了更精确的预测电磁环境,必须考虑到建筑物对电波传播的衰减作用。射线跟踪法是研究建筑物中电波传播特性的重要工具。本文以某小区的通信基站为例,详细探讨了使用反向射线跟踪算法预测电波传播特性的具体方法,对建筑物造成的通信信号的衰减做了定量的计算。本文首先介绍了常见的电波传播模型和射线跟踪法基本原理,对比了正向算法和反向算法的优劣,给出了本文采用反向算法的理由。然后,详细讨论了反向射线跟踪法的电波传播预测方法,包括小区建模、路径搜索和场强的计算。最后,利用MATLAB编程给出具体的数学计算方法,并对实例小区进行计算,通过现场测量,对比计算值和测量值,分析了误差产生的原因并提出改进方法。现在国内所采用的射线跟踪法对电波传播特性的研究主要针对微蜂窝系统,同时基站天线低于周围建筑物,而本文旨在建立一个通用的预测模型,考虑基站天线高于周围建筑物的情况,引入了水平尖劈的绕射,为了提高计算效率,忽略了衰减量较大的二次以上的反射和绕射情况。本文进行了较为详细的介绍和编程,为之后电磁环境精确预测系统的开发提供了原理、方法和计算步骤,为以后的研发打下了基础。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-10
1 引言  10-14
  1.1 背景  10-12
  1.2 国内外研究现状  12-13
  1.3 本文研究的主要内容  13
  1.4 本章小结  13-14
2 电波传播模型及射线跟踪法简介  14-25
  2.1 电波传播的基本特性  14-16
  2.2 电波传播模型简介  16-18
    2.2.1 统计性模型  16-17
    2.2.2 确定性模型  17-18
  2.3 射线跟踪法简介  18-24
    2.3.1 射线跟踪原理  18-19
    2.3.2 正向算法  19-22
    2.3.3 反向算法  22-23
    2.3.4 两种算法的比较  23-24
  2.4 本章小结  24-25
3 反向射线跟踪法的电波传播预测  25-45
  3.1 小区建模  25-26
  3.2 路径搜索  26-39
    3.2.1 直射路径搜索  27
    3.2.2 建立可见面表  27-31
    3.2.3 反射路径搜索  31-33
    3.2.4 建立可见劈表  33-36
    3.2.5 绕射路径搜索  36-38
    3.2.6 反射与绕射组合路径搜索  38-39
  3.3 场强计算  39-44
    3.3.1 直射场强  40
    3.3.2 反射场强  40-41
    3.3.3 绕射场强  41-44
  4.4 本章小结  44-45
4 MATLAB仿真编程  45-53
  4.1 数字化建模  45-47
  4.2 基础程序  47-48
    4.2.1 空间直线与平面交点  47-48
    4.2.2 空间点对平面的镜像点  48
  4.3 路径搜索程序  48-52
    4.3.1 反射路径程序  49
    4.3.2 绕射路径程序  49-51
    4.3.3 反射绕射组合路径程序  51-52
  4.4 本章小结  52-53
5 实例小区预测计算  53-64
  5.1 实例小区建模  53-55
  5.2 反射计算  55-57
    5.2.1 一次反射求解  55-56
    5.2.2 二次反射求解  56-57
  5.3 绕射计算  57-59
    5.3.1 一次绕射计算  57-58
    5.3.2 二次绕射计算  58-59
  5.4 反射和绕射组合计算  59-60
    5.4.1 一次绕射加一次反射计算  59-60
    5.4.2 一次反射加一次绕射计算  60
  5.5 场强计算结果  60-62
  5.6 实地测量结果和分析  62-63
  5.7 本章小结  63-64
6 结论  64-65
参考文献  65-67
致谢  67-68
附录A 部分MATLAB程序  68-72
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  72

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 一般性问题 > 基础理论 > 电波传播、传播机理
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