室内傳播模型

室内傳播模型

無線電波通過介質在室内分布系統傳播采用的模型
室内傳播模型是指無線電波通過介質在室内分布系統進行傳播采用的一種模型。室内無線傳播模型對于室外無線傳播模型來說,種類相對較少,目前的室内傳播模型有Keenan-Motley模型、ITU-RP.1238模型、對數距離路徑損耗模型、衰減因子模型等。對數距離路徑損耗模型偏差較大,很少使用,其他三個模型在實際工作中都有采用。[1]
  • 中文名:室内傳播模型
  • 外文名:Indoorpropagationmodel
  • 别名:

定義

如何了解室内無線傳播信道的特征進而保證無線通信系統能得到令人滿意的性能是非常重要的。位置測量可以得到大量的一手的數據,但其代價比較高。傳播模型可以作為一種花費較少且比較合适的近似手段。目前常用的室内信号無線傳播模型有兩種:經驗模型和确定性模型。

經驗模型基于非常簡單而且易懂的公式,它們運算非常快,隻需要簡單的輸入,并且公式也非常容易應用。經驗模型包括數學模型、統計模型依賴于測量數據,其他模型是除了數學模型和統計模型之外的模型,比如說模拟信道沖激響應的随機信道模型,但是經驗模型不能提供精确的定點信息。

确定性模型服從電磁波傳播得理論,其建模方法主要有兩種:采用麥克斯韋方程的有限時域差分方法,還有著名的射線跟蹤或射線發射技術。目前最普遍的是利用射線跟蹤射線的光學模型。這些模型很精确,可以在固定位置使用。

特點

室内傳播的特點是:覆蓋距離更小,環境變化更大。受到的影響因素很多,例如:門窗是開還是關、天線的放置位置、人員的分布情況。建築物内傳播受諸如建築物布置、材料結構和建築物類型等因素的影響強烈。

信号損耗

室内無線傳播與室外具有同樣的機理:反射、繞射和散射。但是傳播條件卻與室外傳播條件相差很大。天線的安裝高度、房間門的開關等都會影響到室内無線信号的傳播。一般來說,室内信道分為視距(LOS)和阻擋(OBS)兩種,并随着環境雜亂程度而變化。

建築物具有大量的分隔和阻擋體,一般來說,建築物都是被分隔成一個個小間。這種分隔采用了不同的建築材料,而不同建築材料形成的分隔所造成的無線信号的損耗是不同的。此外,有時分隔是可移動的,并且沒有延展到天花闆,這樣的分隔稱之為軟分隔。相對來說,軟分隔所造成的無線信号的損耗要比硬分隔小一些。

除了同層樓面的分隔會造成無線信号的損耗,樓層間的分隔也會造成無線信号的損耗。建築物樓層間損耗由建築物外部面積和材料及建築物的類型決定,甚至建築物窗口的數量也會影響到樓層間的損耗。

很多研究表明:室内路徑損耗服從以下公式。

式中:n依賴于周圍環境和建築物的類型;為标準偏差的正态随機變量。這個模型常被稱為是對數距離路徑損耗模型。

4.1Ericsson多重斷點模型

該模型是通過測試多層辦公室建築物得到的。模型有四個斷點并考慮了路徑損耗的上下邊界。模型假定d0=1m處的衰減為30dB,它适用頻率為f=900MHz的單位增益天線。圖1給出了Ericsson室内傳播距離與信号衰減的關系。

圖1Ericsson室内路徑損耗模型

4.2衰減因子模型

研究表明:室内路徑損耗等于自由空間損耗加上附加損耗因子,且随距離成指數增長,對于多層建築物,衰減因子模型如下:

式中為信道的衰減常數,如表1所示。

單元

頻率

-衰減(dB/m)

建築物1:4層

850MHz

0.62

1.7GHz

0.57

4.0GHz

0.47

建築物1:2層

850MHz

0.48

1.7GHz

0.35

4.0GHz

0.23

表1自由空間加上線性路徑衰減模型

n

(dB)

位置數目

所有建築物

所有地點

31.4

16.3

634

同層

2.76

12.9

501

穿過一層

4.19

5.1

73

穿過二層

5.04

6.5

30

穿過三層

5.22

6.7

30

蔬菜店

1.81

5.2

89

零售店

2.18

8.7

137

辦公樓1

金屬建築物

3.54

12.8

320

同層

3.27

11.2

238

5層西翼

2.68

8.1

104

5層中部

4.01

4.3

118

4層東翼

3.18

4.4

120

辦公樓2

全建築物

4.33

13.3

100

同層

3.25

5.2

37

不同建築物類型的路徑損耗指數及标準偏差

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