定义
如何了解室内无线传播信道的特征进而保证无线通信系统能得到令人满意的性能是非常重要的。位置测量可以得到大量的一手的数据,但其代价比较高。传播模型可以作为一种花费较少且比较合适的近似手段。目前常用的室内信号无线传播模型有两种:经验模型和确定性模型。
经验模型基于非常简单而且易懂的公式,它们运算非常快,只需要简单的输入,并且公式也非常容易应用。经验模型包括数学模型、统计模型依赖于测量数据,其他模型是除了数学模型和统计模型之外的模型,比如说模拟信道冲激响应的随机信道模型,但是经验模型不能提供精确的定点信息。
确定性模型服从电磁波传播得理论,其建模方法主要有两种:采用麦克斯韦方程的有限时域差分方法,还有著名的射线跟踪或射线发射技术。目前最普遍的是利用射线跟踪射线的光学模型。这些模型很精确,可以在固定位置使用。
特点
室内传播的特点是:覆盖距离更小,环境变化更大。受到的影响因素很多,例如:门窗是开还是关、天线的放置位置、人员的分布情况。建筑物内传播受诸如建筑物布置、材料结构和建筑物类型等因素的影响强烈。
信号损耗
室内无线传播与室外具有同样的机理:反射、绕射和散射。但是传播条件却与室外传播条件相差很大。天线的安装高度、房间门的开关等都会影响到室内无线信号的传播。一般来说,室内信道分为视距(LOS)和阻挡(OBS)两种,并随着环境杂乱程度而变化。
建筑物具有大量的分隔和阻挡体,一般来说,建筑物都是被分隔成一个个小间。这种分隔采用了不同的建筑材料,而不同建筑材料形成的分隔所造成的无线信号的损耗是不同的。此外,有时分隔是可移动的,并且没有延展到天花板,这样的分隔称之为软分隔。相对来说,软分隔所造成的无线信号的损耗要比硬分隔小一些。
除了同层楼面的分隔会造成无线信号的损耗,楼层间的分隔也会造成无线信号的损耗。建筑物楼层间损耗由建筑物外部面积和材料及建筑物的类型决定,甚至建筑物窗口的数量也会影响到楼层间的损耗。
很多研究表明:室内路径损耗服从以下公式。
式中:n依赖于周围环境和建筑物的类型;为标准偏差的正态随机变量。这个模型常被称为是对数距离路径损耗模型。
4.1Ericsson多重断点模型
该模型是通过测试多层办公室建筑物得到的。模型有四个断点并考虑了路径损耗的上下边界。模型假定d0=1m处的衰减为30dB,它适用频率为f=900MHz的单位增益天线。图1给出了Ericsson室内传播距离与信号衰减的关系。
图1Ericsson室内路径损耗模型
4.2衰减因子模型
研究表明:室内路径损耗等于自由空间损耗加上附加损耗因子,且随距离成指数增长,对于多层建筑物,衰减因子模型如下:
式中为信道的衰减常数,如表1所示。