視距傳播模式下粗糙度對接收功率的影響

【摘要】 本文基于入射及反彈射線法對視距傳播模式下的信道電波傳播特性進行研究。在不同粗糙度條件下，針對接收功率的分布情況以及其特點進行了比較分析。仿真結果與文獻已知結論一致性良好。

【關鍵詞】 入射及反彈射線法 視距傳播 接收功率

一、粗糙度

判定反射面是否光滑是根據瑞利準則。首先，用公式（1）來定義一個表面由于粗糙而凸起的高度hc：

（1）

其中θc是入射射線與反射面之間的角度。如果物體凹凸不平的高度差Δh

通常用反射系數來描述微波反射能量的損失情況，具體公式如下：

（2）

（3）

（4）

其中，R⊥、R∥分別為考慮了粗糙度影響的垂直極化和水平極化時的反射系數，θi為入射角，εr為建筑物表面相對介電常數，ρs為散射系數；σh為表征反射面粗糙度的標準方差。

二、環境模型

針對一個具體的室內復雜環境進行建模仿真，仿真信號頻段選擇移動通信頻段2410 MHz，環境模型和參考文獻[1]保持一致，該環境的平面結構圖如圖1所示。

模型長寬高分別為27.5m、1.6m、2.7m，地板、天花板厚度均為0.3m。墻體厚度為0.2m。玻璃門厚度為0.03m。圖1 中發射天線距走廊左端1.5m。從發射天線開始設置接收天線組，直至25m處結束，天線間隔為0.05m，共501個接收點。

三、仿真結果

接收功率是接收信號強度大小的表征，決定著接收端是否能很好的接收信息，是評價通信系統的一個重要參數。粗糙度為0、0.025、0.05三種情況下接收功率的分布圖如圖2所示：

四、結論

圖2顯示了視距傳播模式（LOS）下，接收功率在不同粗糙度的條件下伴隨距離的變化情況。由圖2可：知伴隨著距離的增長，接收功率逐步減小；且粗糙度越大，接收功率減小的趨勢越明顯。這是由于考慮粗糙度，使反射能量會發生減少，多徑信號減小，從而影響接收功率。于此同時，伴隨著粗糙度的增加接收功率變化曲線也趨于平滑，這從側邊說明了多徑信號的減少。同時，值得注意是同一個點的接收功率不一定會伴隨著粗糙度的增加而減小。

參 考 文 獻

[1] A. M. Hammoudeh， Millimetric wavelengths radio waves propagation for line of sight indoor microcellular mobile communications[J]. IEEE transcations on vehicular technology， 1995， 44（3）：449-460.

[2] 宋錚，張建華，黃冶. 天線與電波傳播[M]. 西安：西安電子科技大學出版社，2003

[3] 劉偉. MIMO無線信道建模及其特性研究[D]. 天津大學碩士學位論文，2011.