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一. 一般路径损耗模型
1. 1自由环境下路径损耗
1. 2 考虑实际情况
1.3 考虑阴影衰落
二. 代码仿真与理解
#xff08;1#xff09;函数文件
#xff08;2#xff09;函数文件
#xff08;3#xff09;主运行文件
三. 运行结果及理解
3.1
3.2
3.3 一. …目录
一. 一般路径损耗模型
1. 1自由环境下路径损耗
1. 2 考虑实际情况
1.3 考虑阴影衰落
二. 代码仿真与理解
1函数文件
2函数文件
3主运行文件
三. 运行结果及理解
3.1
3.2
3.3 一. 一般路径损耗模型
1. 1自由环境下路径损耗
根据著名的Friis公式基站发射一个功率用户得到的功率为 其中代表接收功率代表发射功率与分别代表发射、接收天线增益为波长d代表基站和用户之间的距离L代表损耗系数 天线增益衡量天线性能的标准之一该值越大越好 损耗系数系统总存在损耗L1。如果是自由空间L1 在自由空间中路径损耗定义为发射功率与接收功率的对数比值可得 1. 2 考虑实际情况
如果考虑实际环境则需要引入损耗指数n自由空间损耗指数为2如下 为参考距离因实际情况而定比如在小区半径为1km的宏蜂窝系统参考距离大约为100m。通过该式子可以说明障碍物越多损耗指数越大路径损耗也越大
环境损耗指数自由空间2市区蜂窝2.7~3.5市区蜂窝阴影3~5建筑物内视距传输1.6~1.8建筑物内障碍物遮挡4~6工厂内障碍物阻挡2~3
1.3 考虑阴影衰落
由于周围环境会随着接收机的实际位置不同而改变即使发射机到接收机之间的距离相同每条路径也会具有不同的路径损耗。因此在更加真实的环境中对数正态阴影将更为实用。对数正态阴影衰落模型为 其中代表均值为0标准差为的高斯随机变量 二. 代码仿真与理解
本节将配合代码利用公式严格说明每行代码的意义。
1函数文件
%本函数文件用来构建自由空间路径损耗模型输出PL单位为dB
function PLPL_free(fc,dist,Gt,Gr)
lamda3e8/fc; %fc代表载波频率[Hz]
tmplamda./(4*pi*dist); %dist代表基站和用户之间的距离
if nargin2, tmptmp*sqrt(Gt); %Gt代表发射机天线增益
end
if nargin3, tmptmp*sqrt(Gr); %Gr代表接收机天线增益
end
PL-20*log10(tmp);
本代码的理解如下 2函数文件
%本函数用来产生正态阴影路径损耗
% 部分参数已在上一个函数文件说明
function PLPL_logdist_or_norm(fc,d,d0,n,sigma)
lamda3e8/fc;
PL-20*log10(lamda/(4*pi*d0))10*n*log10(d/d0); %n为路径损耗指数d0为参考距离
if nargin4PLPLsigma*randn(size(d)); %sigma为方差 单位dB
end 本代码的理解如下 3主运行文件
%绘制图
clear all,clf,clc
fc1.5e9; %载波频率为1.5✖10^9
d0100; %参考距离为100m
sigma3; %标准差为3
distance[1:2:31].^2; %距离从1m开始间隔2m一直到31m注意每个值都会平方
%发射天线与接收天线三个增益值
Gt[1 1 0.5];
Gr[1 0.5 0.5];
Exp[2 3 6];
for k1:3y_Free(k,:)PL_free(fc,distance,Gt(k),Gr(k)); %遍历天线增益计算路径损耗y_logdist(k,:)PL_logdist_or_norm(fc,distance,d0,Exp(k)); %遍历损耗指数计算路径损耗y_lognorm(k,:)PL_logdist_or_norm(fc,distance,d0,Exp(1),sigma); %自由空间下考虑正态阴影
end%自由空间下的路径增益
figure(1)
subplot()
semilogx(distance,y_Free(1,:),k-o,distance,y_Free(2,:),k-^,distance,y_Free(3,:),k-s) %横轴为对数值可维持曲线为直线
grid on, axis([1 1000 40 110])
title([自由空间路径损耗,载波频率,num2str(fc/1e6),MHz]) %将载波频率值转换为数组显示到图上
xlabel(距离米),ylabel(路径损耗[dB])
legend(G_t1,G_r1,G_t1,G_r0.5,G_t0.5,G_r0.5)%考虑损耗指数的路径增益
figure(2)
subplot()
semilogx(distance,y_logdist(1,:),k-o,distance,y_logdist(2,:),k-^,distance,y_logdist(3,:),k-s)
grid on, axis([1 1000 40 110]) %横轴范围1~1000纵轴范围40~110
title([考虑损耗指数路径损耗模型,载波频率,num2str(fc/1e6),MHz])
xlabel(距离米),ylabel(路径损耗[dB])
legend(n2,n3,n6)%考虑阴影衰落的路径损耗
figure(3)
subplot()
semilogx(distance,y_lognorm(1,:),k-o,distance,y_lognorm(2,:),k-^,distance,y_lognorm(3,:),k-s)
grid on, axis([1 1000 40 110])
title([考虑高斯阴影衰落的路径损耗模型,载波频率,num2str(fc/1e6),MHz,,\sigma,num2str(sigma),dB]) %此处sigma显示Latex格式
xlabel(距离米),ylabel(路径损耗[dB])
legend(路径1,路径2,路径3)三. 运行结果及理解
本仿真一共有三个文件两个函数文件一个主运行文件。主运行文件会产生三个图。此处分别解释
3.1 1因为将距离转换为了对数值所以路径损耗关于距离形成的是一条直线 2随着距离的增大路径损耗也在变大 3天线增益减小路径损耗增大接收功率变小 4三个图形的载波频率均为1500MHz 3.2 1纵轴是从40dB开始的所以导致直线有一部分被截断 2随着距离的增大路径损耗也在变大 3天线增益固定为1参考距离设定为100米通常小区半径为1km的宏蜂窝系统参考 距离大约就为100米 4n2对应自由空间n3通常为市区蜂窝n6通常为建筑物内障碍物遮挡 4障碍物增多损耗指数n变大路径损耗增大 3.3 1引入高斯随机量后曲线非单一直线 2由于随机量每次产生略有不同图形可能会发生略微差异但影响不大 3整体上随着距离的增大路径损耗也在变大。但由于高斯阴影的影响部分位置会出现距离增大但路径损耗减小的现象 4在确定性的对数路径损耗模型上叠加了阴影产生的随机效应在图2上叠加随机量
