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面向无线传感网的室内复杂环境电波传播特性研究

作　者: 张敏胜
导　师: 刘芫健
学　校: 南京邮电大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 无线传感网 SBR/Image Wireless lnsite 室内复杂环境电波传播
分类号: TN011
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 27次
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内容摘要

随着智慧地球、感知中国等概念的兴起,物联网引起各国政府部门的广泛关注,已经成为广大科研工作者们的研究热点之一。无线传感网作为物联网的末梢,经常工作在几乎每一个可能想象的室内环境中。掌握室内复杂环境的无线传感网的室内电波传播特性可以为物联网规划与优化提供重要的理论依据。因此,本文基于SBR/Image方法研究了室内复杂环境的无线传感网的工作频段电波传播特性,这些特性主要有接收功率、功率时延分布、多径传播和均方根时延扩展。本文主要研究内容如下：(1)概述无线传感网工作频段电波传播特性的国内外研究现状,介绍射线跟踪方法的基础理论,讨论了各种射线跟踪方法的优缺点。(2)详细阐述了基于SBR/Image方法研究室内复杂环境电波传播特性的计算机实现过程,在此基础上,介绍电波传播仿真软件Wireless Insite。(3)在典型楼层室内环境中研究2.44GHz电波传播特性,获得接收功率分布和均方根时延扩展分布,并通过仿真结果对比研究绕射对传播路径特性参数分布的影响。(4)在常见工作室环境中研究3.5GHz电波传播特性,得到不同接收点处的功率延迟分布和多径传播路径数据。(5)在有阻隔墙室内环境中研究5.8GHz电波传播特性,分别得到视距环境和非视距环境的接收功率分布、功率时延分布和均方根时延扩展分布,分析讨论了阻隔墙对参数分布等电波传播特性的影响。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-15
  1.1 选题背景  9-10
  1.2 研究现状  10-13
  1.3 研究意义  13-14
  1.4 本文主要工作  14-15
第二章射线跟踪原理  15-31
  2.1 射线跟踪基本思想  15
  2.2 几何光学理论  15-16
  2.3 绕射理论  16-17
  2.4 射线跟踪方法  17-18
    2.4.1 镜像法  17
    2.4.2 最小光程法  17-18
    2.4.3 测试射线法  18
    2.4.4 单纯形法  18
    2.4.5 SBR/Image方法  18
  2.5 基于SBR/Image方法的计算机实现  18-22
    2.5.1 环境建模  19
    2.5.2 发射射线管  19-20
    2.5.3 相交测试  20-21
    2.5.4 反射射线管方向矢量  21
    2.5.5 接收测试  21-22
    2.5.6 接收点总场强  22
  2.6 场强计算  22-29
    2.6.1 直射场场强  22-23
    2.6.2 反射场场强  23-26
    2.6.3 透射场场强  26-29
    2.6.4 绕射场场强  29
  2.7 基于SBR/Image方法的Wireless Insite仿真软件  29-30
  2.8 本章小结  30-31
第三章正确性验证  31-37
  3.1 验证模型  31-33
    3.1.1 环境建模  31-32
    3.1.2 仿真参数  32-33
  3.2 正确性对比  33-36
    3.2.1 仿真分析  35
    3.2.2 正确性说明  35-36
  3.3 本章小结  36-37
第四章 2.44GHz电波传播建模与仿真  37-44
  4.1 环境建模  37-39
    4.1.1 环境模型  37-38
    4.1.2 仿真参数  38-39
  4.2 不考虑绕射的接收功率和时延扩展  39-40
  4.3 考虑绕射的接收功率和时延扩展  40-41
  4.4 基于SBR/Image方法的接收功率和时延扩展比较  41-43
  4.5 小结  43-44
第五章 3.5GHz电波建模与仿真  44-51
  5.1 环境建模  44-47
    5.1.1 环境模型  44-46
    5.1.2 仿真参数  46-47
  5.2 多径传播  47-48
  5.3 功率延迟分布  48-50
  5.4 小结  50-51
第六章 5.8GHz电波建模与仿真  51-60
  6.1 环境建模  51-53
    6.1.1 环境模型  51-52
    6.1.2 仿真参数  52-53
  6.2 视距环境下的电波传播特性  53-56
    6.2.1 接收功率三维分布  53-55
    6.2.2 接收功率幅度分布和相位分布  55-56
    6.2.3 研究区域的时延扩展分布  56
  6.3 非视距环境下的电波传播特性  56-59
    6.3.1 接收功率三维分布  56-57
    6.3.2 接收功率幅度分布和相位分布  57-59
    6.3.3 研究区域的时延扩展分布  59
  6.4 小结  59-60
第七章总结与展望  60-62
  7.1 研究工作及论文内容回顾  60
  7.2 研究的结论及贡献  60
  7.3 下一步工作计划及建议  60-62
致谢  62-63
参考文献  63-67
附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文  67-68
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目  68

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