重庆邮电大学本科毕业设计（论文）

规则的模式。

第四节 本章小结

本章第一节介绍了室内无线定位技术的分类。第二节讲述了室内定位系统的基本原理和定位方法。第三节从三方面详细的分析了无线局域网技术（WLAN）；首先以无线网卡为例介绍了WLAN的工作原理；然后分别介绍了WLAN的两种网络结构，即中心结构化网络结构和无中心对等网络结构；最后阐述了影响WLAN室内传播的四个影响因素。本章作为论文开始的第一章，综合分析了WLAN定位技术面临的种种困难，提出了本论文关于预测接收信号强度时所采用的定位方法RSS。

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第二章 无线传输系统的传输原理及衰减模型

第一节 无线信道的简介

无线信道的特征表现为频带宽度，即带宽。无线信道的带宽表征了无线信道传输的信息量。

信号从发射端经过无线信道到达接收端，功率会发生衰减，主要表现为：平均路径损耗、大尺度衰落、小尺度衰落。

①平均路径损耗

信号在宏小区环境中传播时，必然会发生反射。由反射定理知，信号的部分能量在反射时被反射体吸收(如地面、树木等)，从而导致了平均路径损耗。

②大尺度衰落

发射机和接收机之间的长距离传输过程中产生的衰落（几百几千米），主要是由于建筑物、高山等的阻挡造成的，因此也叫作阴影衰落。

③小尺度衰落

信号在短距离或短时间（秒级）内产生的衰落。也可表述为接收机在小范围移动时，而接收信号强度发生了急剧变化。这主要是因为同一信号延一个路径或者多个路径传播时，以微小的时间到达接收机的信号互相干扰产生的。由于传播的路径是随机的，因此最终合成为噪声。这种衰减也称为瑞丽衰减。

由于小尺度衰落导致信号的幅度快速衰落，以致大尺度衰落可忽略不计，而本毕业设计测试的某点信号强度就是采用的大尺度衰落。

第二节 自由空间传播模型

①自由空间

无任何衰减、无任何阻挡、无任何多径的传播空间。 ②自由空间的传播损耗

无线电波在自由空间传播时，其单位面积中的能量会因为扩散为减少。这种减少称为自由空间的传播损耗。自由空间损耗描述了电磁波在空气中传播时候的能量损耗，电磁波在穿透任何介质的时候都会有损耗。

③自由空间损耗公式

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L=20lg（F）+20lg（D）+32.4 公式(2.2.1)

F为工作频率频率（MHz）；D为传播距离（Km）；由上式可以看出在距离一定的情况下，发射天线的工作频率越高，自由空间传播的损耗越大。然而此种结论是错误的，因为自由空间的能量损耗是能量扩散损耗，与频率无关。上式中自由空间损耗之所以与频率有关是为了简化计算，因为接收天线的增益是与频率有关的。

④影响自由空间传播的两个因素

一个是传播距离D导致的路径衰减，另外一个是由于多径效应引起的相位差f。而在自由空间中引起多径效应的主要原因是信号传播过程中会产生反射、绕射和散射现象。

⑤影响实际空间传播的因素

影响实际空间传播的因素则比自由空间的多很多，主要有两方面原因：首先，实际空间的传播环境十分复杂，传播机理多种多样，几乎包括了电波传播的所有过程。其次，由于用户台的移动性，传播参数随时变化，引起接收场强的快速波动。

第三节 室内空间传播

一、室内空间传播损耗

今天很多应用都着眼于室内环境（居民小区和办公大楼）。室内环境中的传播损耗预测很复杂，主要问题是要有特定场景的模拟工具。

预测室内环境传播损耗的最常用方法是经验公式法。经验公式法是基于某一特定环境下的实际测量结果。在特定环境中，当发射机和接收机置于不同的距离，测量其功率损耗，通过收集大量的数据导出功率损耗曲线及其函数。

室内传播经验公式显示，室内环境中的功率衰落同距离的3或4次方成反比。这是因为不同路径到达接收天线的电磁波对主信号产生了严重干扰，导致了多径效应的产生。

二、对数距离路径损耗模型

1.路径损耗指数

实测表明，在发射功率、天线参数、高度和电波频率等给定的情况下，平均损耗路径PL(d)随传播距离d的变化规律为：

PL(d)?(d/d0)n对于d?d0公式(2.3.1)

d0为靠近发射端的参考点距发射端的距离，该参考点的路径损耗一般可以通过实测获得。公式中的上划线表示给定d的所有可能的路径损耗值的整体平均。n为路径损耗指数，具体取值依赖于传播环境。?表示“正比例于”，它表明平均路径损耗

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正比于路径损耗指数。

不同环境下的路径损耗指数n：

表1.1 不同环境下的路径损耗指数

环境 自由空间 市区蜂窝无线传输 有阴影衰落的市区蜂窝无线传输 建筑物内的视距传播 建筑物阻挡 工厂阻挡 路径损耗指数n 2 2.7到3.5 3到5 1.6到1.8 4到6 2到3

2.平均大尺度路径损耗

PL(dB)?PL(d0)?10nlog(d/d0)公式（2.3.2）

PL(dB)为给定距离d处的平均大尺度路径损耗。

d0为参考点距发射端的距离。一般情况下，d0室内为1m，室外为100m或1km。本论文中d0=1m。

3.室内路径损耗公式

PL(dB)?PL(d0)?10nlong(d/d0)??? 公式（2.3.3）

PL(dB)为给定距离d处的接收信号强度。

PL(d0)为d0处的接收信号强度，一般情况下，该值都是已知的。

??为0均值的高斯随机分布变量，其标准差为σ，单位为dB。

本论文就是采用的此公式来计算出某点位置处的接收信号强度。如果知道n和σ，就可以利用此公式计算出给定距离d点的PL(dB)。 举例说明：

已知路径损耗PL(d0)=0dB，此时距离d0为100m，然后我们用实测工具wifiscanner可以测出距离AP为500m、1000m、3000m三个位置的接收信号强度RSS。测试结果如下表：

表2.1 不同距离下的接收信号强度

距离 100m 500m 1000m 3000m 接收信号强度 0dB -5dB -11dB -16dB 知道测量值后，根据给定具体d处的路径损耗公式，可以计算出不同距离处的路

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