近地无线信道的电波传播特性研究

摘要

随着无线通信技术的发展，无线传感器网络技术在测试测量中的应用日趋广泛。针对某些特殊的测量环境，利用无线传感器网络实现区域信号的采集和监测比使用有线的方式更显优势。然而，无线通信系统的性能很大程度上会受到信道特性的制约。为了实现对布设环境中物理信号的监测，很多时候都需将大量的无线传感器节点布设于地表或低空物体上。针对这种特殊的测试环境，即使周围没有复杂的地形地势，收发节点间的电波传播也会受到较大的影响。大量实验表明，当天线近地架设时，由于地表传播的不确定性和阴影衰落分布的复杂性，使得节点间的连通程度和链路质量都无法用现有模型进行预测。
　　本文针对平坦开阔地环境，利用理论分析和现场实测相结合的方法对无线传感器节点近地布设时信号传输的链路损耗及节点的覆盖范围进行了研究。为获得无线链路的传播损耗，设计了无线信号强度测试系统。该系统具有低成本、小体积、低功耗、高精度、便携式、带数显功能等特点。利用它可以测量任意点处的接收信号强度值，根据多点实测的数据结果拟合得到当前信道的信号传播模型，从而获得无线电波在传播时的链路损耗特性及其规律，进而完成对无线节点覆盖范围的预测。
　　通过对不同环境、不同天线高度下2.4GHz无线信号在传播时链路损耗的实测分析，得出当前无线信道的传播模型。测试和数据处理结果表明，近地无线信道同传统蜂窝信道存在较大差别，但仍可用对数距离路径损耗模型进行表征。最后利用对比分析的方法直观地描述了不同环境中、不同天线高度下无线链路的损耗情况。通过实测和预测结果的对比指出了建模的重要性和模型预测的准确程度。所得结果有助于研究近地无线信道的传播特性，同时也为近地无线传感器网络的设计规划提供了依据。

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第一章 绪论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 无线传播模型的现状和不足

1.3 本文的主要工作及章节安排

1.4 本章小结

第二章 无线信号传播模型及信道测试方案概述

2.1 无线电波传播特性及损耗分析

2.2 国内外典型传播模型及无线信号强度测试方法介绍

3.4其他芯片简介及整体电路设计

3.5本章小结

第四章 无线信号强度测试系统软件设计

4.1测试系统软件总体设计思路

4.2子模块程序设计流程

4.3 本章小结

第五章 无线信号强度测试系统调试总结

5.1硬件电路的抗干扰设计

5.2 系统软件调试问题总结

5.3 系统调试波形总结

5.4 本章小结

第六章 近地无线信道实测数据处理分析

6.1测试总体方案描述及测试方法建立

6.2实测结果的MATLAB处理

6.3拟合模型的对比分析

6.4 测试系统的改进

6.5 本章小结

第七章 总结与展望

工作总结

展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及参与课题情况

致谢