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应用实例

室内传播建模

为了展示 Wireless InSite 在室内传播预测方面的一些功能,我们将其应用于 Yang、Wu 和 Ko 所著论文《室内波传播和穿透建模的光线跟踪方法》(A Ray-Tracing Method for Modeling Indoor Wave Propagation andPenetration)(IEEE Transactions on Antennas and Propagation,1998 年 6 月)中的第一个示例。图 1 给出了几何形状和墙壁材料信息。图中没有给出墙壁间距和厚度的尺寸,因此必须从图中进行估算。

图 1

图 2

图 2

要开始无线 InSite 计算,我们需要启动 WI,并从 Project>New>Project 开始一个新项目。接下来,我们按照 Project>New>Feature>Floor Plan 添加一个平面图。楼层高度为 0 米,天花板高度为 3 米,楼层平面图编辑器窗口打开。我们首先根据图 1 中的信息在 Wireless InSite 中定义必要的墙体类型,使用不同的颜色来区分墙体材料。厚钢筋混凝土墙的规格如图 2 所示。

右键单击项目层次结构中的相应条目,即可打开该窗口(见图 3)。

定义墙壁材料和厚度后,就可以使用平面图编辑器窗口来绘制墙壁。地板和天花板也是通过该编辑器添加的。结果如图 4 所示。

图 3

图 3

图 4

图 4

下一步是添加发射机和接收机(天线)的位置。在对图 1 所示的发射器/接收器组进行计算之前,我们首先要按照本文所述对发射器功率进行校准。校准工作包括将发射天线和接收天线相距 1 米,离地面 1.3 米,放置在走廊的空地上。我们使用 "项目">"新建">"发射器设置">"点 "和 "项目">"新建">"接收器设置">"点 "打开的编辑器窗口,以类似于墙壁的方式确定这些天线的位置。图 5 显示了用于校准计算的发射器和接收器的几何图形。

天花板设置为 "不可见",因此可以看到墙壁和地板。为了进行计算,我们指定了垂直线性偶极子天线、频率为 900 MHz 的窄带波形和研究区域。这些都与 Wireless InSite 主窗口顶部的选项卡相对应,如图 6 所示。

图 5

图 5

图 6

图 6

研究区域由人工绘制,以完全包围整个楼层平面。计算采用三维射线射击模型,有 4 个墙壁透射、2 个墙壁反射和完全相关。其他计算参数的属性均可在 Wireless InSite 主窗口中通过选择相应选项卡并右键单击项目获得。

以适当的文件名保存所有文件后,我们就可以通过 Project(项目)>Run(运行)> New(新建)进行校准计算了。几秒钟后,计算完成。点击项目层次树 "研究区域和输出">"点对多点">"发射机#1-接收机#1",即可获得接收机的功率。右键单击该条目并选择 "属性",显示接收功率为 -29.66 dBm。由于这是本文所给出结果的 0 dB 校准点,而且它是 Wireless InSite 在发射机功率为 0 dBm(默认值)时获得的,因此在其余计算中,我们将发射机功率设置为 +29.66 dBm(右键单击主窗口中的发射机条目,然后单击属性),这样如果重复该校准计算,接收功率将显示为 0 dBm。校准计算中从发射天线传播到接收天线的射线如图 7 所示。

现在我们可以对图 1 所示的发射机和接收机位置进行计算。为此,我们首先删除用于校准的发射机和接收机位置,然后添加一个新的发射机位置和一对接收机路线。由于这个简单例子的距离很短,因此接收器间距和收集区域都小于默认值。高度可在图 8 所示的 Tx/Rx 属性窗口打开的 "编辑控制点 "窗口中调整。

结果如图 9 所示。

图 7

图 7

图 8

图 8

图 9

图 9

本文图 11 和图 12 列出了发射天线的测量结果,图 11 和图 12 的高度分别为 1.3 米和 1.96 米,接收器高度始终为 1.3 米。A 部分接收器的测量结果见本文图 11a、12a,B 部分接收器的测量结果见图 11b、12b。测量结果由人工从论文中的图中读取并写入文本文件。测量接收功率的文本文件被导入 Wireless InSite 进行绘图。

图 10-13 将包含快速衰减(保留高级研究区域属性中设置的 "所有 "相位信息)的无线 InSite 结果与论文中的测量结果进行了比较。

图 10

图 10

图 11

图 11

图 12

图 12

图 13

图 13

Wireless InSite 的结果无法再现测量结果的快速衰减,因为文件中没有准确说明墙壁的位置和厚度。因此,两者的一致性相当好。为了进行比较,图 14 显示了 Wireless InSite 在非相关模式下的计算结果,忽略了不同射线的相位。

正如预期的那样,这一结果显示了所有光线到达接收天线的功率,不包括因光线到达时的相位不同而产生的抵消,并且与测量值的峰值一致。图 15 显示了一对发射器-接收器的射线路径。

图 14

图 14

图 15

图 15

本示例中的数字显示了 Wireless InSite 组织、控制和显示无线电传播计算所需的所有数据的能力。这些数字并不能说明 Wireless InSite 的计算速度。在杨等人的所有论文中,都给出了各种计算的计算机时间表。要获得一个发射机和一个接收机部分的结果,他们的计算机时间通常需要一个小时或更长。