校園內(nèi)電波傳播模型的研究

word文檔可自由復制編輯電磁場與微波測量實驗、 實驗名稱：天線方向圖測試 班級： 成員：執(zhí)筆人：目錄一．實驗目的： 2二．實驗原理： 21．大尺度路徑損耗 22．陰影衰落 33．建筑物的穿透損耗的定義 4三．實驗內(nèi)容： 5四．實驗步驟： 51．實驗對象的選擇 52．數(shù)據(jù)采集 53．數(shù)據(jù)錄入excel 64．數(shù)據(jù)處理 6五．程序代碼： 7七．數(shù)據(jù)分析： 241．實驗結(jié)果： 242．結(jié)果分析： 253．模型分析： 26八．實驗心得： 27九．附實驗分工： 29十．參考資料： 29

一．實驗目的：1.掌握在移動環(huán)境下陰影衰落的概念以及正確測試方法。2.研究校園內(nèi)各種不同環(huán)境下陰影衰落的分布規(guī)律。3.掌握在室內(nèi)環(huán)境下的場強的正確測試方法，理解建筑物穿透損耗概念。4.通過實地測量，分析建筑物穿透損耗隨頻率的變化關系。5.研究建筑物穿透損耗與建筑材料的關系。二．實驗原理：無線通信系統(tǒng)是由發(fā)射機，發(fā)射天線，無線信道，接收機，接收天線所組成。對于接收者，只有處在發(fā)射信號的覆蓋區(qū)內(nèi)，才能保證接收機正常接收信號，此時，電波場強大于等于接收機的靈敏度。因此，基站的覆蓋區(qū)的大小，是無線工程師所關心的。決定覆蓋區(qū)的大小的主要因素有：發(fā)射功率，饋線及接頭損耗，天線增益，天線架設高度，路徑損耗，衰落，接收機高度，人體效應，接收機靈敏度，建筑物的穿透損耗，同播，同頻干擾。1．大尺度路徑損耗在移動通信系統(tǒng)中，路徑損耗是影響通信質(zhì)量的一個重要因素。大尺度路徑損耗：用于測量發(fā)射機與接收機之間信號的平均衰落，即定義為有效發(fā)射功率和平均接收功率之間的dB差值，根據(jù)理論和測試的傳播模型，無論室內(nèi)或室外信道，平均接收信號功率隨距離對數(shù)衰減，這種模型已被廣泛地采用。對任意的傳播距離，大尺度平均路徑損耗表示式為：＿ ＿PL(d)[dB]=PL(d0)+10nlog(d/d0)即平均接收功率為：＿ ＿ ＿Pr(d)[dBm]=Pt[dBm]-PL(d0)-10nlog(d/d0)=Pr(d0)[dBm]-10nlog(d/d0)其中，n為路徑損耗指數(shù)，表明路徑損耗隨距離增長的速度；d0為近地參考距離；d為發(fā)射機與接收機（T-R）之間的距離。橫杠表示給定值d的所有可能路徑損耗的綜合平均。坐標為對數(shù)-對數(shù)時，平均路徑損耗或平均接收功率可表示為斜率10ndB/10倍程的直線。n值取決于特定的傳播環(huán)境。決定路徑損耗大小的首要因素是距離，此外，它還與接收點的電波傳播條件密切相關。為此，我們引進路徑損耗中值的概念。中值是使實測數(shù)據(jù)中一半大于它而另一半小于它的一個數(shù)值(對于正態(tài)分布中值就是均值)。人們根據(jù)不同的地形地貌條件，歸納總結(jié)出各種電波傳播模型：（1）自由空間模型（2）雙徑模型（3）Hata模型（4）Hat-cost231模型（5）Okumura模型2．陰影衰落在無線信道里，造成慢衰落的最主要原因是建筑物或其它物體對電波的遮擋。在測量過程中，不同位置遇到的建筑物遮擋情況不同，因此接收功率也不同，這樣就會觀察到衰落現(xiàn)象。由于這種原因造成的衰落也叫“陰影效應”或“陰影衰落”。在陰影衰落的情況下，移動臺被建筑物所遮擋，它收到的信號是各種繞射，反射，散射波的合成。所以，在距基站距離相同的地方，由于陰影效應的不同，它們收到的信號功率有可能相差很大，理論和測試表明，對任意的d值，特定位置的接受功率為隨機對數(shù)正態(tài)分布即： ＿ ＿Pr(d)[dBm]=Pr(d)[dBm]+Xσ=Pr(d0)[dBm]-10nlog(d/d0)+Xσ其中，Xσ為0均值的高斯分布隨機變量，單位為dB，標準偏差為σ，單位也是dB。對數(shù)正態(tài)分布描述了在傳播路徑上，具有相同T-R距離時，不同的隨機陰影效應。這樣利用高斯分布可以方便地分析陰影的隨機效應。正態(tài)分布，也叫高斯分布，它的概率密度函數(shù)是：f應用于陰影衰落時，上式中的x表示某一次測量得到的接收功率，m表示以dB表示的接收功率的均值或中值，表示接收功率的標準差，單位是dB。陰影衰落的標準差同地形，建筑物類型，建筑物密度等有關，在市區(qū)的150MHz頻段其典型值是5dB。除了陰影效應外，大氣變化也會導致陰影衰落。比如一天中的白天，夜晚，一年中的春夏秋冬，天晴時，下雨時，即使在同一個地點上，也會觀察到路徑損耗的變化。但在測量的無線信道中，大氣變化造成的影響要比陰影效應小的多。下面是陰影衰落分布的標準差，其中s(dB)是陰影效應的標準差。s(dB)頻率（MHz）準平坦地形不規(guī)則地形Δh(m)城市郊區(qū)501503001503.55.5479111345067.51115189006.581418213．建筑物的穿透損耗的定義建筑物穿透損耗的大小對于研究室內(nèi)無線信道具有重要意義。穿透損耗又稱大樓效應，一般指建筑物一樓內(nèi)的中值電場強度和室外附近街道上中值電場強度dB之差。發(fā)射機位于室外，接收機位于室內(nèi)，電波從室外進入到室內(nèi)，產(chǎn)生建筑物的穿透損耗，由于建筑物存在屏蔽和吸收作用，室內(nèi)場強一定小于室外的場強，造成傳輸損耗。室外至室內(nèi)建筑物的穿透損耗定義為：室外測量的信號平均場強減去同一位置室內(nèi)測量的信號平均場強。用公式表示為：ΔP=P是穿透損耗，單位是dB，Pj是在室內(nèi)所測的每一點的功率，單位是dBμv，共M個點，Pi是在室外所測的每一點的功率，單位是dBμv，共N個點。三．實驗內(nèi)容：利用DS1131場強儀，實地測量信號場強：（1）研究具體現(xiàn)實環(huán)境下陰影衰落分布規(guī)律，以及具體的分布參數(shù)如何。（2）研究在校園內(nèi)電波傳播規(guī)律與現(xiàn)有模型的吻合程度，測試值與模型預測值的預測誤差如何。（3）研究建筑物穿透損耗的變化規(guī)律。四．實驗步驟：1．實驗對象的選擇在實驗課上老師講解時，要求我們對室內(nèi)信號或者室外信號進行測量。經(jīng)過我們組內(nèi)協(xié)商，學四的周邊室外信號、決定對教四與學一之間室外信號、教三室內(nèi)、教三室外。學四北面較為空曠，可滿足空間開放區(qū)域測量的要求；教四與學一之間比較狹窄，有建筑物的遮擋，可用來觀察“陰影衰落”；教三室內(nèi)可以用作室內(nèi)環(huán)境的測量；教三室內(nèi)和教三室外可以用作測量建筑物穿透損耗。2．數(shù)據(jù)采集利用場強測量儀DS1131對無線信號的功率值進行測量，每走2步讀一次數(shù)并進行記錄。我們測量共測量的2組數(shù)據(jù)進行分析比較，測量時間：2014年3月28日9：00阿m10:00pm測量地點： 學四教三天氣情況：晴、微風頻點選擇：1842MHZ3．數(shù)據(jù)錄入excel詳細的實驗數(shù)據(jù)參見附件的excel文件學四教四4835474149524140426049504537386248494742375053484144455156494643335855484541375953494440455256474650335255503748375054494539344852524345375253464439425152504645454948524439375053524239345253564638375154544350335354474747384944494745365255524544495148414950515335454436485553423945474953503746455255494．數(shù)據(jù)處理49實驗時測量的數(shù)據(jù)比52較多，因此在處理時采用MATLABR2010A軟件進行處理，具體數(shù)據(jù)處理流程如下：五．程序代碼：clearall;closeall;%讀取文件%out=xlsread('book.xls','Sheet1');n2out=xlsread('book.xls','Sheet2');%轉(zhuǎn)換成矩陣%out2=reshape(out,1,length(out));n2out2=reshape(n2out,1,length(n2out));%為畫平面場強圖作準備%out3=[out2,zeros(1,length(out)),[1:length(out)]];out3=reshape(out3,length(out),3);n2out3=[n2out2,zeros(1,length(n2out)),[1:length(n2out)]];n2out3=reshape(n2out3,length(n2out),3);%主樓外空曠廣場調(diào)頻信號%figure(11)subplot(1,2,1);histfit(out2);%畫柱狀圖axis([-80,-45,0,16]);gridon;title('主樓外空曠廣場調(diào)頻信號電平概率分布圖');xlabel('電平值(dBmw)');ylabel('樣本數(shù)量(個)');legend('理想概率分布線','實際樣本分布');subplot(1,2,2);[h1,s1]=cdfplot(out2)%畫累積概率分布圖axis([-80,-45,0,1]);holdon;%outmean=num2str(s1.mean);%outstd=num2str(s1.std);text(-62,0.23,['最小值=',num2str(s1.min)]);text(-62,0.18,['最大值=',num2str(s1.max)]);text(-62,0.13,['均值=',num2str(s1.mean)]);text(-62,0.08,['中值=',num2str(s1.median)]);text(-62,0.03,['標準差=',num2str(s1.std)]);title('對應累積概率分布');figure(12)surf(out3');%畫信號電平空間分布圖title('主樓外空曠廣場調(diào)頻信號電平空間分布圖');xlabel('<--東西-->');ylabel('<--北南-->');axis([1,length(out),1,2]);caxis([-80-45]);colorbar('horiz');%教二樓外調(diào)頻信號%figure(13)subplot(1,2,1);histfit(n2out2);%畫柱狀圖axis([-80,-45,0,20]);gridon;title('教二樓外調(diào)頻信號電平概率分布圖');xlabel('電平值(dBmw)');ylabel('樣本數(shù)量(個)');legend('理想概率分布線','實際樣本分布');subplot(1,2,2);[h1,s1]=cdfplot(n2out2)%畫累積概率分布圖axis([-80,-45,0,1]);holdon;%n2outmean=num2str(s1.mean);%n2outstd=num2str(s1.std);text(-62,0.23,['最小值=',num2str(s1.min)]);text(-62,0.18,['最大值=',num2str(s1.max)]);text(-62,0.13,['均值=',num2str(s1.mean)]);text(-62,0.08,['中值=',num2str(s1.median)]);text(-62,0.03,['標準差=',num2str(s1.std)]);title('對應累積概率分布');figure(14)surf(n2out3');%畫信號電平空間分布圖title('教二樓外調(diào)頻信號電平空間分布圖');xlabel('<--東西-->');ylabel('<--北南-->');axis([1,length(n2out),1,2]);caxis([-80-45]);colorbar('horiz');n2n1=xlsread('book.xls','Sheet3');n2n12=reshape(n2n1,1,length(n2n1));n2n13=[n2n12,zeros(1,length(n2n1)),[1:length(n2n1)]];n2n13=reshape(n2n13,length(n2n1),3);%教二樓一層調(diào)頻信號%figure(15)subplot(1,2,1);histfit(n2n12);%畫柱狀圖axis([-85,-60,0,16]);gridon;title('教二樓一層調(diào)頻信號電平概率分布圖');xlabel('電平值(dBmw)');ylabel('樣本數(shù)量(個)');legend('理想概率分布線','實際樣本分布');subplot(1,2,2);[h1,s1]=cdfplot(n2n12)%畫累積概率分布圖axis([-85,-60,0,1]);holdon;%n2n1mean=num2str(s1.mean);%n2n1std=num2str(s1.std);text(-62,0.23,['最小值=',num2str(s1.min)]);text(-62,0.18,['最大值=',num2str(s1.max)]);text(-62,0.13,['均值=',num2str(s1.mean)]);text(-62,0.08,['中值=',num2str(s1.median)]);text(-62,0.03,['標準差=',num2str(s1.std)]);title('對應累積概率分布');figure(16)surf(n2n13');%畫信號電平空間分布圖title('教二樓一層調(diào)頻信號電平空間分布圖');xlabel('<--西東-->');ylabel('<--北南-->');axis([1,length(n2n1),1,2]);caxis([-80-45]);colorbar('horiz');n2n2=xlsread('book.xls','Sheet4');n2n22=reshape(n2n2,1,length(n2n2));n2n23=[n2n22,zeros(1,length(n2n2)),[1:length(n2n2)]];n2n23=reshape(n2n23,length(n2n2),3);%教二樓2層調(diào)頻信號%figure(17)subplot(1,2,1);histfit(n2n22);%畫柱狀圖axis([-80,-45,0,16]);gridon;title('教二樓2層調(diào)頻信號電平概率分布圖');xlabel('電平值(dBmw)');ylabel('樣本數(shù)量(個)');legend('理想概率分布線','實際樣本分布');subplot(1,2,2);[h1,s1]=cdfplot(n2n22)%畫累積概率分布圖axis([-80,-45,0,1]);holdon;%n2n2mean=num2str(s1.mean);%n2n2std=num2str(s1.std);text(-62,0.23,['最小值=',num2str(s1.min)]);text(-62,0.18,['最大值=',num2str(s1.max)]);text(-62,0.13,['均值=',num2str(s1.mean)]);text(-62,0.08,['中值=',num2str(s1.median)]);text(-62,0.03,['標準差=',num2str(s1.std)]);title('對應累積概率分布');figure(18)surf(n2n23');%畫信號電平空間分布圖title('教二樓2層調(diào)頻信號電平空間分布圖');xlabel('<--西東-->');ylabel('<--北南-->');axis([1,length(n2n2),1,2]);caxis([-80-45]);colorbar('horiz');n2n3=xlsread('book.xls','Sheet5');n2n32=reshape(n2n3,1,length(n2n3));n2n33=[n2n32,zeros(1,length(n2n3)),[1:length(n2n3)]];n2n33=reshape(n2n33,length(n2n3),3);%教二樓3層調(diào)頻信號%figure(19)subplot(1,2,1);histfit(n2n32);%畫柱狀圖axis([-80,-45,0,16]);gridon;title('教二樓3層調(diào)頻信號電平概率分布圖');xlabel('電平值(dBmw)');ylabel('樣本數(shù)量(個)');legend('理想概率分布線','實際樣本分布');subplot(1,2,2);[h1,s1]=cdfplot(n2n32)%畫累積概率分布圖axis([-80,-45,0,1]);holdon;%n2n3mean=num2str(s1.mean);%n2n3std=num2str(s1.std);text(-62,0.23,['最小值=',num2str(s1.min)]);text(-62,0.18,['最大值=',num2str(s1.max)]);text(-62,0.13,['均值=',num2str(s1.mean)]);text(-62,0.08,['中值=',num2str(s1.median)]);text(-62,0.03,['標準差=',num2str(s1.std)]);title('對應累積概率分布');figure(20)surf(n2n33');%畫信號電平空間分布圖title('教二樓3層調(diào)頻信號電平空間分布圖');xlabel('<--西東-->');ylabel('<--北南-->');axis([1,length(n2n3),1,2]);caxis([-80-45]);colorbar('horiz');n2n4=xlsread('book.xls','Sheet6');n2n42=reshape(n2n4,1,length(n2n4));n2n43=[n2n42,zeros(1,length(n2n4)),[1:length(n2n4)]];n2n43=reshape(n2n43,length(n2n4),3);%教二樓4層調(diào)頻信號%figure(21)subplot(1,2,1);histfit(n2n42);%畫柱狀圖axis([-80,-45,0,16]);gridon;title('教二樓4層調(diào)頻信號電平概率分布圖');xlabel('電平值(dBmw)');ylabel('樣本數(shù)量(個)');legend('理想概率分布線','實際樣本分布');subplot(1,2,2);[h1,s1]=cdfplot(n2n42)%畫累積概率分布圖axis([-80,-45,0,1]);holdon;%n2n4mean=num2str(s1.mean);%n2n4std=num2str(s1.std);text(-62,0.23,['最小值=',num2str(s1.min)]);text(-62,0.18,['最大值=',num2str(s1.max)]);text(-62,0.13,['均值=',num2str(s1.mean)]);text(-62,0.08,['中值=',num2str(s1.median)]);text(-62,0.03,['標準差=',num2str(s1.std)]);title('對應累積概率分布');figure(22)surf(n2n43');%畫信號電平空間分布圖title('教二樓4層調(diào)頻信號電平空間分布圖');xlabel('<--西東-->');ylabel('<--北南-->');axis([1,length(n2n4),1,2]);caxis([-80-45]);colorbar('horiz');n2n5=xlsread('book.xls','Sheet7');n2n52=reshape(n2n5,1,length(n2n5));n2n53=[n2n52,zeros(1,length(n2n5)),[1:length(n2n5)]];n2n53=reshape(n2n53,length(n2n5),3);%教二樓5層調(diào)頻信號%figure(23)subplot(1,2,1);histfit(n2n52);%畫柱狀圖axis([-80,-45,0,16]);gridon;title('教二樓5層調(diào)頻信號電平概率分布圖');xlabel('電平值(dBmw)');ylabel('樣本數(shù)量(個)');legend('理想概率分布線','實際樣本分布');subplot(1,2,2);[h1,s1]=cdfplot(n2n52)%畫累積概率分布圖axis([-80,-45,0,1]);holdon;%n2n5mean=num2str(s1.mean);%n2n5std=num2str(s1.std);text(-62,0.23,['最小值=',num2str(s1.min)]);text(-62,0.18,['最大值=',num2str(s1.max)]);text(-62,0.13,['均值=',num2str(s1.mean)]);text(-62,0.08,['中值=',num2str(s1.median)]);text(-62,0.03,['標準差=',num2str(s1.std)]);title('對應累積概率分布');figure(24)surf(n2n53');%畫信號電平空間分布圖title('教二樓5層調(diào)頻信號電平空間分布圖');xlabel('<--西東-->');ylabel('<--北南-->');axis([1,length(n2n5),1,2]);caxis([-80-45]);colorbar('horiz');n2n5out=xlsread('book.xls','Sheet8');n2n5out2=reshape(n2n5out,1,length(n2n5out));n2n5out3=[n2n5out2,zeros(1,length(n2n5out)),[1:length(n2n5out)]];n2n5out3=reshape(n2n5out3,length(n2n5out),3);%教二樓5層天臺調(diào)頻信號%figure(25)subplot(1,2,1);histfit(n2n5out2);%畫柱狀圖axis([-65,-40,0,16]);gridon;title('教二樓5層天臺調(diào)頻信號電平概率分布圖');xlabel('電平值(dBmw)');ylabel('樣本數(shù)量(個)');legend('理想概率分布線','實際樣本分布');subplot(1,2,2);[h1,s1]=cdfplot(n2n5out2)%畫累積概率分布圖axis([-65,-40,0,1]);holdon;%n2n5outmean=num2str(s1.mean);%n2n5outstd=num2str(s1.std);text(-62,0.23,['最小值=',num2str(s1.min)]);text(-62,0.18,['最大值=',num2str(s1.max)]);text(-62,0.13,['均值=',num2str(s1.mean)]);text(-62,0.08,['中值=',num2str(s1.median)]);text(-62,0.03,['標準差=',num2str(s1.std)]);title('對應累積概率分布');figure(26)surf(n2n5out3');%畫信號電平空間分布圖title('教二樓5層天臺調(diào)頻信號電平空間分布圖');xlabel('<--西東-->');ylabel('<--北南-->');axis([1,length(n2n5out),1,2]);caxis([-80-45]);colorbar('horiz');n3out=xlsread('book.xls','Sheet9');n3out2=reshape(n3out,1,length(n3out));n3out3=[n3out2,zeros(1,length(n3out)),[1:length(n3out)]];n3out3=reshape(n3out3,length(n3out),3);%教三樓室外調(diào)頻信號%figure(27)subplot(1,2,1);histfit(n3out2);%畫柱狀圖axis([-80,-45,0,16]);gridon;title('教三樓室外調(diào)頻信號電平概率分布圖');xlabel('電平值(dBmw)');ylabel('樣本數(shù)量(個)');legend('理想概率分布線','實際樣本分布');subplot(1,2,2);[h1,s1]=cdfplot(n3out2)%畫累積概率分布圖axis([-80,-45,0,1]);holdon;%n3outmean=num2str(s1.mean);%n3outstd=num2str(s1.std);text(-62,0.23,['最小值=',num2str(s1.min)]);text(-62,0.18,['最大值=',num2str(s1.max)]);text(-62,0.13,['均值=',num2str(s1.mean)]);text(-62,0.08,['中值=',num2str(s1.median)]);text(-62,0.03,['標準差=',num2str(s1.std)]);title('對應累積概率分布');figure(28)surf(n3out3');%畫信號電平空間分布圖title('教三樓室外調(diào)頻信號電平空間分布圖');xlabel('<--東西-->');ylabel('<--北南-->');axis([1,length(n3out),1,2]);caxis([-80-45]);colorbar('horiz');n3n1=xlsread('book.xls','Sheet10');n3n12=reshape(n3n1,1,length(n3n1));n3n13=[n3n12,zeros(1,length(n3n1)),[1:length(n3n1)]];n3n13=reshape(n3n13,length(n3n1),3);%教三樓一樓大廳調(diào)頻信號%figure(29)subplot(1,2,1);histfit(n3n12);%畫柱狀圖axis([-85,-55,0,16]);gridon;title('教三樓一樓大廳調(diào)頻信號電平概率分布圖');xlabel('電平值(dBmw)');ylabel('樣本數(shù)量(個)');legend('理想概率分布線','實際樣本分布');subplot(1,2,2);[h1,s1]=cdfplot(n3n12)%畫累積概率分布圖axis([-85,-55,0,1]);holdon;%n3n1mean=num2str(s1.mean);%n3n1std=num2str(s1.std);text(-62,0.23,['最小值=',num2str(s1.min)]);text(-62,0.18,['最大值=',num2str(s1.max)]);text(-62,0.13,['均值=',num2str(s1.mean)]);text(-62,0.08,['中值=',num2str(s1.median)]);text(-62,0.03,['標準差=',num2str(s1.std)]);title('對應累積概率分布');figure(30)surf(n3n13');%畫信號電平空間分布圖title('教三樓一樓大廳調(diào)頻信號電平空間分布圖');xlabel('<--東西-->');ylabel('<--北南-->');axis([1,length(n3n1),1,2]);caxis([-80-45]);colorbar('horiz');n3n1b=xlsread('book.xls','Sheet11');n3n1b2=reshape(n3n1b,1,length(n3n1b));n3n1b3=[n3n1b2,zeros(1,length(n3n1b)),[1:length(n3n1b)]];n3n1b3=reshape(n3n1b3,length(n3n1b),3);%教三樓一樓玻璃墻邊調(diào)頻信號%figure(31)subplot(1,2,1);histfit(n3n1b2);%畫柱狀圖axis([-85,-55,0,16]);gridon;title('教三樓一樓玻璃墻邊調(diào)頻信號電平概率分布圖');xlabel('電平值(dBmw)');ylabel('樣本數(shù)量(個)');legend('理想概率分布線','實際樣本分布');subplot(1,2,2);[h1,s1]=cdfplot(n3n1b2)%畫累積概率分布圖axis([-85,-55,0,1]);holdon;%n3n1bmean=num2str(s1.mean);%n3n1bstd=num2str(s1.std);text(-62,0.23,['最小值=',num2str(s1.min)]);text(-62,0.18,['最大值=',num2str(s1.max)]);text(-62,0.13,['均值=',num2str(s1.mean)]);text(-62,0.08,['中值=',num2str(s1.median)]);text(-62,0.03,['標準差=',num2str(s1.std)]);title('對應累積概率分布');figure(32)surf(n3n1b3');%畫信號電平空間分布圖title('教三樓一樓玻璃墻邊調(diào)頻信號電平空間分布圖');xlabel('<--東西-->');ylabel('<--北南-->');axis([1,length(n3n1b),1,2]);caxis([-80-45]);colorbar('horiz');

六．實驗結(jié)果分析實驗處理結(jié)果：主樓前空曠廣場（2）教二樓室外周邊

（3）教二樓一層

（4）教二樓二層

（5）教二樓三層

（6）教二樓四層

（7）教二樓五層

（8）教二樓五層室外天臺

（9）教三樓室外周邊（10）教三樓室內(nèi)大廳

（11）教三樓玻璃墻附近七．數(shù)據(jù)分析：1．實驗結(jié)果：（1）主樓前空曠廣場最小值:-66.4000最大:-46.4000均值:-52.0150中值:-50.3000標準差:4.8498（2）教二樓室外周邊最小值：-71.4最大值：-50.1均值：-59.2158中值：-59.5標準差：5.0911（3）教二樓一層最小值:-90.5000最大值:-64.8000均值:-73.1286中值:-73.2000標準差:4.6129（4）教二樓二層最小值:-80.6000最大值:-55.5000均值:-64.2837中值:-63.3000標準差:5.9979（5）教二樓三層最小值:-68.6000最大值:-44.3000均值:-55.3260中值:-54.9500標準差:5.2029（6）教二樓四層最小值:-69.7000最大值:-49.2000均值:-56.7782中值:-57.1000標準差:4.8716（7）教二樓五層最小值:-63.5000最大值:-47.8000均值:-55.4867中值:-56.5500標準差:4.6755（8）教二樓五層室外天臺最小值:-56.9000最大值:-46.4000均值:-49.7975中值:-48.4000標準差:3.0029（9）教三樓室外周邊最小值:-69.3000最大值:-48均值:-57.0600中值:-56.1000標準差:5.0594（10）教三樓室內(nèi)大廳最小值:-76.7000最大值:-59.8000均值:-70.1075中值:-70.3500標準差:4.6484（11）教三樓玻璃墻附近最小值：-73.7最大值：-57.3均值：-63.755中值：-62.7標準差：4.22422．結(jié)果分析：室外空間：由實驗數(shù)據(jù)組1，組2，組9的數(shù)據(jù)可以看出，在室外空間中，由于實驗組1的主樓外空曠廣場的遮蔽物較少，對于信號的阻擋較小，因此信號的衰減也比較小，此時信號的平均功率為-52.0150，而對于組2和組9，測量的是教學樓周邊的室外空間，由于教學樓對于信號的遮擋作用，信號的強度稍有較少，分別是-59.2158和-57.0600。并且由信號的空間分布圖可以看出，由于數(shù)據(jù)組1的的主樓前廣場的最東側(cè)和最西側(cè)分別靠近教三樓和主樓，因此學號強度較小，而廣場的中間區(qū)域由于遮擋最小，因此信號強度最大。由實驗組2和組9的信號空間分布圖可以看出，信號強度的分布較為均勻，原因是在教二樓周邊室外和教三樓周邊室外各個地區(qū)建筑物遮擋基本相同，因此信號強度基本一致。三組信號的標準差都在5db左右，因此與理論值吻合較好。教二樓單個樓層信號的強度分析：分別單獨觀察一層到五層的信號，會發(fā)現(xiàn)從東到西，信號強度沒有明顯的規(guī)律，甚至相鄰的位置有很大的差異。在教二樓的1到4層靠近東西兩側(cè)的位置，由于有樓梯，信號遮蔽較小，因此普遍的信號強度較大，在教二樓的5層，由于東西兩側(cè)靠近天臺，因此信號遮蔽更小，信號的強度更大。各個樓層信號的標準差都在5db左右，因此與理論值吻合較好。教二樓各個樓層之間的比較：分別觀察實驗組34567可以看出，不同樓層的信號平均強度不同。在教二樓一層，信號強度的平均值為-73.1286；在教二樓二層，信號強度的平均值為-64.2837；在教二樓三層，信號強度的平均值為-55.3260；在教二樓四層，信號強度的平均值為-56.7782；在教二樓五層，信號強度的平均值為-55.4867；由此可以看出，隨著樓層的增加，信號的平均強度基本逐步提高：由一層到二層信號強度提高了10db；由二層到三層信號強度提高了9db；由于四層可能房間中實驗儀器較多，對于電磁波信號產(chǎn)生了干擾，因此信號強度的平均值略微下降；在教二樓五層信號強度又有所增強，達到了-55db。由電磁波理論可知，電磁波的接收會受到高度的影響，隨著高度的增加，接收的電磁波衰減減小，接收到的信號的質(zhì)量越好。室外不同高度比較空曠地區(qū)的信號比較：由實驗數(shù)據(jù)組2和實驗組8可以看出，同樣地理位置，不同高度處信號的強度變化。由實驗數(shù)據(jù)組2可以看出，在教二樓地面位置的室外地區(qū)，信號的平均強度為-59.2158,；而在教二樓5層的天臺處，由于沒有建筑物的穿透損耗，相當于5層高度的室外空間，信號的平均強度為-49.7975,。由此可以看出，在室外空曠地區(qū)，隨著高度的增加，信號平均強度有所提高，這與理論相符。由地面到五層樓高度的地區(qū)，信號強度提高了10db左右，而且在海拔高的地區(qū)，信號強度的標準差更小一些，在3左右，而在地面信號強度的標準差為5左右。不同建筑物的穿透損耗比較：由實驗組2和3可以看出，教二樓周邊地區(qū)的信號強度平均值為-59.2db，教二樓一層的信號強度平均值為-73.1db左右，因此可以得出教二樓老式建筑的平均穿透損耗為-59.2-（-73.1）=13.9db，穿透損耗較大。由實驗組7和實驗組8可以看出，教二樓5樓室內(nèi)的信號平均強度為-55.5db，教二5層天臺的室外平均信號強度為-49.8db，由于建筑物穿透損耗是由于天臺和室內(nèi)之間的木質(zhì)門形成的，因此穿透損耗較小，為-49.8-（-55.5）=5.7db有實驗組9,10,11可以看出，教三樓室外的信號平均強度為-57db，教三樓室內(nèi)大廳的信號平均強度-70.1db，教三樓一樓玻璃墻附近的信號平均強度為-63.8db，由此可以計算出，新式建筑教三樓的建筑物穿透損耗大致為-57-（-70.1）=13.1db，教三樓玻璃墻的穿透損耗大致為-57-（-63.8）=6.8db。綜合以上穿透損耗，老式建筑教二樓的平均穿透損耗為13.9db，穿透損耗較大。新式建筑教三樓的穿透損耗為13.1db，損耗基本一致。木質(zhì)門的穿透損耗為5.7db；玻璃墻的穿透損耗為6.8db，損耗略有差別。教三樓室內(nèi)大廳的的信號強度分析：由信號強度的空間分布圖可以看出，從東到西，信號強度沒有明顯的規(guī)律，甚至相鄰的位置有很大的差異。有些地方信號強度明顯下降，是由于測量位置在教三一樓的柱子旁邊，因此可以看出，教三樓一樓大廳的柱子，對于信號可以造成很大的遮蔽作用，產(chǎn)生很大的衰減。3．模型分析：取頻率f=57.75MHZ，設發(fā)射天線在主樓，取發(fā)射天線到移動臺水平距離為=150m，取天線高度（即主樓高度）=40m，取移動臺高度為=1.5m,得到各模型下的路徑損耗計算值為：自由空間模型：55.6930布靈頓模型：51.4806市區(qū)Hata-Okumura模型：71.1620開闊地Hata-Okumura模型：47.7704比較可知操場較符合市區(qū)Hata-Okumura模型。計算各模型損耗程序:globaldfhthrclearall;closeall;f=input('頻率(MHz)');iff==[],f=57.75;endd=input('移動臺到發(fā)射機的距離(km)');ifd==[],d=0.03;endht=input('發(fā)射機高度(m)');ifht==[],ht=30;endhr=input('移動臺高度(m)');ifhr==[],hr=1.5;endvacuum=32.4+20*log10(d)+20*log10(f);burlington=120+40*log10(d)-20*log10(ht)-20*log10(hr);hataOkumuraUrban=69.55+26.2*log10(f)-13.82*log10(ht)+(44.9-6.55*log10(ht))*log10(d);hataOkumurawide=hataOkumuraUrban-4.78*((log10(f))^2)+18.33*log10(f)-40.94;vacuumburlingtonhataOkumuraUrbanhataOkumurawide八．實驗心得：洪德智：通過本次電磁場的實驗，我學到了很多東西，尤其是在MATLAB對于實驗數(shù)據(jù)的讀取和處理方面，也有一些心得體會。第一，在測量的時候，我們選擇了室外地區(qū)，教二各樓層和教三的大廳以及玻璃墻附近進行測量，在測量時，二人分工明確，一個拿著儀表讀數(shù)，另一個負責記錄，這樣不僅提高了測量的效率，也減少了出現(xiàn)錯誤的可能，這使我們意識到了在一個團隊中分工明確的重要性。在讀數(shù)的時候，由于小尺度衰落的影響，頻譜儀的讀數(shù)在不停的跳變，這時只能人為的選取比較靠譜的中間值進行記錄，但是這樣做的同時會引入讀數(shù)的誤差。第二，由于本次實驗測量的數(shù)據(jù)較多，因此無論是在測量的時候，還是在數(shù)據(jù)錄入excel中的時候，都是一個巨大的考驗。我們本次實驗共記錄了600多個數(shù)據(jù)，并且分了11個測量環(huán)境進行測量，在對數(shù)據(jù)進行分類記錄的時候也是一個浩大的工程。通過本次實驗，我們不僅掌握了基本的實驗技能，數(shù)據(jù)錄入的技能，同時也鍛煉了意志，增強了耐心。第三，在編寫MATLAB對數(shù)據(jù)進行分析時，開始并沒有對MATLAB的數(shù)據(jù)分析工具了如指掌，因此在使用MATLAB的過程中花費了很多時間。由于本次實驗的MATLAB方面都是我負責的，因此不僅去圖書館翻閱了MATLAB書籍，在互聯(lián)網(wǎng)上查找資料，還向?qū)W長們同學們進行詢問，最重要的是在MATLAB環(huán)境中不斷的試驗程序，在研究了一個星期MATLAB數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能之后才摸索出了對本次實驗數(shù)據(jù)進行分析的最好的方法。在開始編程的時候，用CFTOOL工具對本實驗數(shù)據(jù)進行高斯分布的擬合，后來發(fā)