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移动通信系统近距离覆盖传播模型研究

孙舒鹏  
【摘要】:近年来,移动通信正处于高速发展的阶段。无线局域网(Wireless Local Area Networks, WLAN)以其低成本、高带宽的特点,成为2G、3G数据网络的有效补充,长期演进(Long Time Evolution, LTE)牌照的发放推动高速数据业务进入千家万户。随着移动通信的快速发展,用户数量持续增长,移动传播环境更为复杂。为提升网络质量,提高用户数据速率,高密度部署、近距离覆盖已经成为各大运营商常用的组网方案。高质量通信网络的建立,离不开准确的电波传播预测模型,一个相对精确的传播模型有助于准确估算基站的覆盖范围及覆盖状况。传统上认为室内覆盖以及室外近距离覆盖的无线传播模型较为简单,仅在自由空间模型的基础上上进行适当调整即可。然而,现代建筑的复杂性使得原有的传播模型精度降低,依照该模型进行规划的网络规划质量较差。同时,不同覆盖场景下的建筑物特征对无线信号传播特性的影响也不能忽略,单一传播模型已经不再适用。因此,针对室内外典型覆盖场景进行近距离传播模型的研究,根据覆盖场景选取合适传播模型进行覆盖规划变得十分必要。 首先介绍电磁波传播特性,分析电磁波传播机制,传播效应,传播损耗影响因素。分析室外传统近距离传播模型,研究双射线模型的原理及使用条件,并根据其原理进行理论推导。研究典型室内传播模型,分析不同场景下室内无线信号的传播特性。研究射线跟踪仿真方法,对典型场景进行建模,得出该场景下室外无线信号覆盖仿真结果,设计室外传播模型测试方案,基于方案进行测试,综合测试及仿真结果,得出该场景室外传播模型。分析定向板状天线的设计原理,理论计算天线方向特性,并通过数学模型计算和射线跟踪仿真研究天线方向性对近距离覆盖特性的影响;设计室内精确传播模型测试方案,对开阔办公室环境及类工业环境进行测试,依据测试结果对场景的传统传播模型进行校正,最后对比校正模型及传统传播模型。针对常见材料穿透损耗进行测试,得出0.8-2.7GHz频段下16种常见建筑材料的穿透损耗。最后研究0.8-5.8GHz频段人体站姿及坐姿状态下的穿透损耗。


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