校园内电波传播模型的研究(修改)

电磁场空间分布研究2004-04-17第1页共12页实验人：林凯雄、陈曦、程飞校园内电波传播模型的研究一.实验目的1.通过实地测量校园内室内外的无线电信号场强值，掌握室内外电波传播的规律。2.熟悉并掌握无线电中的传输损耗，路径损耗，穿透损耗，衰落等概念。3.熟练使用无线电场强仪测试空间电场强的方法。4.学会对大量数据进行分析，并得到统计分析结果的方法。二.实验原理1.电波传播方式：电磁场在空间中的传输方式主要有反射﹑绕射﹑散射三种模式。当电磁波传播遇到比波长大很多的物体时，发生反射。当接收机和发射机之间无线路径被尖锐物体阻挡时发生绕射。当电波传播空间中存在物理尺寸小于电波波长的物体﹑且这些物体的分布较密集时，产生散射。散射波产生于粗糙表面，如小物体或其它不规则物体﹑树叶﹑街道﹑标志﹑灯柱。2.电磁波的损耗：电磁波在空间传播是不可避免地会受到各种因素的影响而产生损耗，这些损耗主要分为：建筑物穿透损耗，阴影损耗，路径损耗等。在本实验中，我们小组做的是学十楼周围地区的室外测量，借以研究信号的阴影损耗特点，并和其他小组实验结果对比以得出信号的建筑物穿透损耗特点。下面主要对电磁波的阴影损耗加以讨论：信号在传播的过程中受到较大建筑物或较高的地形单位的阻挡，这样信号会产生衰落，不同时间或接受方位的遮挡情况不同，接收功率也不同，由于这种原因造成的衰落叫“阴影效应”或“阴影衰落”。在阴影衰落的情况下，移动台与信号源的直达路径被建筑物所遮挡，它收到的信号是各种绕射、反射、散射波的合成。所以，在离基站距离相同的地方，由于阴影效应的不同，它们收到的信号功率有可能相差很大。由于影响阴影衰落的因素众多，且这些因素相互独立，并不应存在一个后少数几个影响明显大于其他因素的影响因素，所以经阴影衰落以后的信号功率（以DB值度量）应该符合GAUSSIAN分布，也即正态分布。3．实验地点：影响信号的阴影衰落的因素很多，但最主要的是测试地点周围的地形情况，和所测量信号的所在波段。我们选择的实验地点是教三楼内部1－5楼自动扶梯北面的空间。观测波段是487.25MHz的电视视频信号。三．实验内容1．实验数据每层均在同一位置以半波长30cm（约为正常行走的一步大小）为前后间隔，50cm为左右间隔，来回重复测量5次，每次数据约为20个，每层数据约为100个。第一层：数据单位（－dbmw）71.184.276.971.677.582.27167.873.269.183.571.265.466.467.185.183.776.372.274.372.778.870.569.571.766.273.268.976.275.971.968.173.164.77282.87065.46572.7电磁场空间分布研究2004-04-17第2页共12页实验人：林凯雄、陈曦、程飞78.373.669.768.468.671.368.769.165.665.770.16766.662.968.766.575.973.764.574.882.476.868.16780.275.275.274.773.277.975.974.576.567.270.276.374.181.169.26969.278.482.676.275.2687573.979.171.275.27877.576.169.774.272.679.476.976.678.976.279.173.469.87770.583.271.475.1第二层：数据单位（－dbmw）74.180.472.477.181.579.779.275.970.877.879.883.670.174.371.469.670.676.369.371.574.879.275.97573.571.466.376.475.371.370.371.781.580.568.473.475.678.771.674.472.577.277.768.874.371.167.879.173.575.675.58078.879.171.672.17178.37075.177.269.775.272.27171.775.46867.168.670.270.971.370.767.677.270.574.676.673.879.984.370.575.764.767.270.4736673.377.473.368.269.668.769.670.367.265.269.370.468.869.466.675.174.162.373.270.869.3第三层：数据单位（－dbmw）67.177.567.373.56463.965.572.883.362.963.466.662.766.259.966.766.559.971.975.161.164.571.164.273.864.573.269.371.564.672.36571.266.566.171.87372.566.478.162.766.671.262.870.163.466.46466.176.666.26472.767.767.566.364.171.664.77060.470.768.667.765.564.265.762.770.474.867.567.463.968.376.966.264.662.56365.465.763.163.668.174.862.780.771.162.576.966.66758.861.765.472.771.261.958.758.479.772.556.962.179.170.761.463.85861.7第四层：数据单位（－dbmw）6375.569.662.465.367.371.267.160.962.873.264.367.566.562.668.964.457.763.169.762.675.263.660.572.662.566.371.464.560.864.464.566.265.462.661.879.767.762.66860.869.673.664.167.978.573.163.460.968.762.772.561.558.16061.364.577.962.668.1电磁场空间分布研究2004-04-17第3页共12页实验人：林凯雄、陈曦、程飞71.577.263.460.579.66965.973.661.658.464.667.764.955.760.374.460.762.557.660.169.560.961.960.666.96563.159.955.467.764.662.555.358.757.962.263.556.554.964.159.96466.964.761.364.25165.963.469.4第五层：数据单位（－dbmw）69.668.962.467.365.663.765.677.371.471.171.863.368.474.672.972.667.763.469.372.457.463.664.565.463.365.862.271.75965.967.27066.766.864.461.861.261.677.172.967.971.262.467.670.267.565.762.765.758.566.965.970.468.766.763.770.957.361.962.160.36160.963.461.661.760.470.761.967.362.859.86156.660.454.562.763.460.760.169.958.8762.657.462.461.763.158.460.55862.25659.356.365.270.153.562.650.560.362.648.567.753.965.659.253.458.162.559.42．数据处理：clearall;closeall;%---------从文件读入数据-------------a1=xlsread('data.xls','Sheet1');a2=xlsread('data.xls','Sheet2');a3=xlsread('data.xls','Sheet3');a4=xlsread('data.xls','Sheet4');a5=xlsread('data.xls','Sheet5');b1=reshape(a1,1,110);b2=reshape(a2,1,110);b3=reshape(a3,1,110);b4=reshape(a4,1,110);b5=reshape(a5,1,110);%----------对数据进行插值------------c1=interp2(a1,2,'cubic');c2=interp2(a2,2,'cubic');c3=interp2(a3,2,'cubic');c4=interp2(a4,2,'cubic');c5=interp2(a5,2,'cubic');ct=[a1',NaN*ones(5,2),a2',NaN*ones(5,2),a3',NaN*ones(5,2),a4',NaN*ones(5,2),a5'];ct2=[c1',NaN*ones(17,2),c2',NaN*ones(17,2),c3',NaN*ones(17,2),c4',NaN*ones(17,2),c5'];%-----------数据分析并作图-----------%---------------1层-----------------figure(11)subplot(1,2,1);histfit(b1);axis([55,90,0,25]);gridon;title('教三北门大厅电视信号电平概率分布');xlabel('电平值(dB)');ylabel('样本数量(个)');legend('理想概率分布曲线','实际样本分布');subplot(1,2,2);[h1,s1]=cdfplot(b1)holdon;text(76,0.23,['最小值=',num2str(s1.min)]);text(76,0.18,['最大值=',num2str(s1.max)]);text(76,0.13,['均值=',num2str(s1.mean)]);text(76,0.08,['中值=',num2str(s1.median)]);text(76,0.03,['标准差=',num2str(s1.std)]);title('对应累积概率分布');figure(12)surf(c1');title('一层信号电平空间分布(经过二重三次方插值)');xlabel('--西东--');ylabel('--北南--');view([-30,60]);figure(13)subplot(2,1,1);surf(c1');title('信号电平分布图');xlabel('--西东--');ylabel('--南北--');电磁场空间分布研究2004-04-17第4页共12页实验人：林凯雄、陈曦、程飞view([0,90]);colorbar('horiz');subplot(2,1,2);[c,h]=contour(c1');clabel(c,h);title('信号电平等高线分布')xlabel('--西东--');ylabel('--南北--');colormaphot;%---------------2层-----------------figure(21)subplot(1,2,1);histfit(b2);axis([55,90,0,25]);gridon;title('教三北门二层大厅电视信号电平概率分布');xlabel('电平值(dB)');ylabel('样本数量(个)');legend('理想概率分布曲线','实际样本分布');subplot(1,2,2);[h2,s2]=cdfplot(b2)holdon;text(76,0.23,['最小值=',num2str(s2.