WLAN第5章无线局域网的信道传播特性.ppt

第五章第五章 无线局域网的无线局域网的信道传播特性信道传播特性 吉林大学通信工程学院吉林大学通信工程学院 姜姜 宏宏 jiangh@jiangh@主要内容•概述概述•无线信道的路径传播损耗模型无线信道的路径传播损耗模型•WLAN的信道特性和路径损耗模型的信道特性和路径损耗模型5.1 无线信道的路径损耗模型1、宏小区和微小区的路径损耗模型宏小区和微小区的路径损耗模型•Okumura-Okumura-HataHata模型模型•Cost231-HataCost231-Hata模型模型•Cost231-Walfish-IkegamiCost231-Walfish-Ikegami模型模型•UniUni-Lund-Lund模型模型 为突变点与辐射源的距离为突变点与辐射源的距离 2、微小区和微微小区的路径损耗模型•应用于建筑物内、建筑物附近、室内环境•可采用室内传播模型室内传播模型室内传播模型室内传播模型vv显著特点显著特点显著特点显著特点vv常用的几种室内传播模型常用的几种室内传播模型常用的几种室内传播模型常用的几种室内传播模型vv影响因素影响因素影响因素影响因素（（1）对数距离路径损耗模型）对数距离路径损耗模型•室内路径损耗遵从公式室内路径损耗遵从公式 式中，式中， 依赖于周围环境和建筑物类型，是标准偏依赖于周围环境和建筑物类型，是标准偏差为差为 的正态随机变量。

的正态随机变量2 2））Ericsson多重断点模型多重断点模型 –有四个断点，有四个断点，有四个断点，有四个断点， 考虑路径损耗的上下边界考虑路径损耗的上下边界考虑路径损耗的上下边界考虑路径损耗的上下边界–未考虑对数正态阴影部分未考虑对数正态阴影部分未考虑对数正态阴影部分未考虑对数正态阴影部分图图2.17 多重断点室内路径损耗模型多重断点室内路径损耗模型 （（（（3）衰减因子模型）衰减因子模型•应用应用 适用于建筑物内的传播预测包含了建筑物类型影响以及适用于建筑物内的传播预测包含了建筑物类型影响以及阻挡物引起的变化，灵活性强阻挡物引起的变化，灵活性强•衰减因子模型衰减因子模型– –同层建筑物同层建筑物同层建筑物同层建筑物 其中，其中， 表示同层测试的指数值，表示同层测试的指数值，FAF为楼层衰减因子为楼层衰减因子– –多层建筑物多层建筑物多层建筑物多层建筑物• • •其中其中其中其中 表示基于测试的多楼层路径损耗指数表示基于测试的多楼层路径损耗指数表示基于测试的多楼层路径损耗指数表示基于测试的多楼层路径损耗指数•室内路径损耗等于自由空间损耗加上附加损耗因子，室内路径损耗等于自由空间损耗加上附加损耗因子，室内路径损耗等于自由空间损耗加上附加损耗因子，室内路径损耗等于自由空间损耗加上附加损耗因子， 并且随着距离成指数增长并且随着距离成指数增长并且随着距离成指数增长并且随着距离成指数增长 其中其中 α α为信道衰减因子，单位为为信道衰减因子，单位为dB/m dB/m 同一楼层内，收发之间有墙壁时：同一楼层内，收发之间有墙壁时：同一楼层内，收发之间有墙壁时：同一楼层内，收发之间有墙壁时：1 1、建筑物内的路径损耗模型、建筑物内的路径损耗模型、建筑物内的路径损耗模型、建筑物内的路径损耗模型考虑多个楼层，收发之间有墙壁时：考虑多个楼层，收发之间有墙壁时：考虑多个楼层，收发之间有墙壁时：考虑多个楼层，收发之间有墙壁时：建筑物内衰减因子L的典型值•阻挡效应、多径失真阻挡效应、多径失真•信道时延扩展小于信道时延扩展小于1us•衰落特性范围从莱斯衰落到瑞利衰落衰落特性范围从莱斯衰落到瑞利衰落其中，其中，F为路径中的楼层数。

为路径中的楼层数2 2、室内的路径损耗模型、室内的路径损耗模型、室内的路径损耗模型、室内的路径损耗模型•考虑穿透损耗考虑穿透损耗•穿透损耗与频率、建筑物类型、结构、层数有关穿透损耗与频率、建筑物类型、结构、层数有关•‘市区市区’、、‘中等建筑中等建筑’、、‘住宅区住宅区’3 3、从室外进入室内的路径损耗模型、从室外进入室内的路径损耗模型、从室外进入室内的路径损耗模型、从室外进入室内的路径损耗模型在在NLOS下，可以用下式计算：下，可以用下式计算：5.2 WLAN信道特性和路径损耗模型信道特性和路径损耗模型•室外传播：宏小区、微小区传播模型室外传播：宏小区、微小区传播模型•室内传播：微微小区、毫微微小区传播模室内传播：微微小区、毫微微小区传播模型型一、一、2.4GHz室内信道特性室内信道特性•三个房间和一个门厅的测试环境三个房间和一个门厅的测试环境•一个实验室的测试环境（无窗户，天花板高一个实验室的测试环境（无窗户，天花板高3m3m））•功率延迟分布2.4GHz室内信道传播模型室内信道传播模型 1、办公室路径损耗模型、办公室路径损耗模型典型的办公室环境下：简化模型：简化模型：若采用对数若采用对数-距离路径损耗模型来描述：距离路径损耗模型来描述：2、室内覆盖模型、室内覆盖模型•理论覆盖模型•基于设备指标的方法•基于测试的方法（1）理论覆盖模型例如，图中，当Pt=100mw（20dBm），n=3.5 ，d=10m时，Pr=20-40-35lg10=-55dBm.L(d0)利用利用Friis自由空间损耗模型：自由空间损耗模型：f=2.4GHz, d0=1m. （2） 基于设备指标的方法 设某设某WLANWLAN的的APAP指标如下：指标如下：•发射功率：发射功率：63mw63mw或或18dBm18dBm•覆盖半径：覆盖半径： 60m60m•误码率：误码率： 1*101*10-5-5•假设假设IEEE802.11b WLANIEEE802.11b WLAN，距离，距离APAP为为60m60m处接收信号强度处接收信号强度至少要求为至少要求为-76dBm-76dBm；；•根据根据APAP天线方向图，距离天线方向图，距离APAP为为2.33m2.33m处接收信号强度至处接收信号强度至少要求为少要求为-42.4dBm-42.4dBm。

试确定接收信号功率与传播距离的关系试确定接收信号功率与传播距离的关系由由确定路径衰减指数确定路径衰减指数n：：得到得到n1=3.03, n2=2.38则接收信号功率与传播距离的关系为：则接收信号功率与传播距离的关系为：其中，d=1~60m（3）基于测试的方法利用利用IntersilIntersil的的WLANWLAN配置软件，可测试接收信号强度和链路配置软件，可测试接收信号强度和链路质量（质量（%%表示）环境：环境：环境：环境：APAP：：：：2m2m高，天线垂直放置高，天线垂直放置高，天线垂直放置高，天线垂直放置WirelessWireless网卡：网卡：网卡：网卡：0.72m0.72m高（桌上），天线水平放置高（桌上），天线水平放置高（桌上），天线水平放置高（桌上），天线水平放置测试结果：边缘处最小接收信号强度为测试结果：边缘处最小接收信号强度为测试结果：边缘处最小接收信号强度为测试结果：边缘处最小接收信号强度为26%26%百分比模型：百分比模型：百分比模型：百分比模型：若若若若APAP的发射功率仍为的发射功率仍为的发射功率仍为的发射功率仍为18dBm18dBm，接收信号强度要求，接收信号强度要求，接收信号强度要求，接收信号强度要求至少为至少为至少为至少为-76dBm-76dBm，则：，则：，则：，则：百分比到百分比到百分比到百分比到dbmdbm的变换因子：的变换因子：的变换因子：的变换因子：•例：在某一房间，在距离例：在某一房间，在距离例：在某一房间，在距离例：在某一房间，在距离APAP为为为为23m23m处的网卡的处的网卡的处的网卡的处的网卡的接收信号强度为接收信号强度为接收信号强度为接收信号强度为43%43%，试确定房间内路径衰减，试确定房间内路径衰减，试确定房间内路径衰减，试确定房间内路径衰减指数指数指数指数n n；若按照最小接收强度；若按照最小接收强度；若按照最小接收强度；若按照最小接收强度26%26%设计，设计，设计，设计，APAP覆覆覆覆盖半径多大？并写出接收信号强度的百分比模型盖半径多大？并写出接收信号强度的百分比模型盖半径多大？并写出接收信号强度的百分比模型盖半径多大？并写出接收信号强度的百分比模型和和和和dbmdbm模型。

模型求求求求APAP覆盖半径，覆盖半径，覆盖半径，覆盖半径， 由于由于由于由于因此因此百分比模型：百分比模型：二、二、5.2GHz室内信道特性室内信道特性传播损耗更大，比传播损耗更大，比1.8GHz近似高出近似高出10dB.建筑物内穿透损耗：三、红外三、红外WLAN信道特性信道特性•红外通信波长通常在红外通信波长通常在700nm-1500nm700nm-1500nm之间•红外无线信道的常用分析方法是求出信道冲激响应红外无线信道的常用分析方法是求出信道冲激响应•三种传播方式：三种传播方式：LOSLOS；散射或漫反射（；散射或漫反射（diffusediffuse）；经特殊）；经特殊反射体反射的定向方式反射体反射的定向方式光的路径损耗光的路径损耗:为接收机收到的光子数为接收机收到的光子数。