北邮2016电磁场与电磁波试验报告材料

1、实用文档电磁场与电磁波实验报告题目：校园无线信号场强特性的研究姓名班级学号序号目录、实验目的 2实用文档二、实验内容 3三、实验原理 6四、实验步骤 61、实验对象选取 62、数据采集 8五、实验数据 错误！未定义书签。1、原始数据录入 92、数据处理流程 9六、实验结果与分析 . 91、主楼周边电磁场信号强度分析 112、主楼室内不同楼层楼道信号强度分析 错误！未定义书签。七、问题分析与解决 301、Matlab 仿真问题研究与解决 . 232、场强分布的研究 233、模型拟 合 30 4八、分工安排及心得体会 25附录 I ：原始数据 . 26附录 II ：源代码 . 30实验目的1. 掌

2、握在室内环境下场强的正确测试方法，理解建筑物穿透损耗的概念；2. 通过实地测量，分析建筑物穿透损耗随频率的变化关系；实用文档3. 研究建筑物穿透损耗与建筑材料的关系。4. 掌握在移动环境下阴影衰落的概念以及正确测试方法。实验内容利用 DS1131场强仪和拉杆天线，实地测量信号场强。1. 研究具体现实环境下阴影衰落分布规律，以及具体的分布参数如何；2. 研究在校园内电波传播规律与现有模型的吻合程度， 测试值与模型预测值的预测误 差如何；3. 研究建筑物穿透损耗的变化规律三实验原理无线通信系统是由发射机、发射天线、无线信道、接收机、接收天线所组成。对于接收 者，只有处在发射信号覆盖的区域内，才能保

3、证接收机正常接收信号， 此时，电波场强大于 等于接收机的灵敏度。因此，基站的覆盖区的大小，是无线工程师所关心的。决定覆盖区大 小的因素主要有： 发射功率、 馈线及接头损耗、 天线增益、 天线架设高度、 路径损耗、 衰落、 接收机高度、人体效应、接收机灵敏度、建筑物的穿透损耗、同播、同频干扰。【阴影衰落】阴影衰落是电磁波在空间传播时受到地形起伏、高达建筑物群的阻挡，在这些障碍物 后面会产生电磁场的阴影， 造成场强中值的变化， 从而引起信号衰减。 阴影衰落的信号电平 起伏是相对缓慢的， 又称为慢衰落， 其特点是衰落与无线电传播地形和地物的分布、 高度有 关。在无线信道里， 造成慢衰落的最主要原因是

4、建筑物或其他物体对电波的遮挡。 在测量过 程中， 不同测量位置遇到的建筑物遮挡情况不同， 因此接收功率不同， 这样就会观察到衰落 现象。在阴影衰落的情况下，移动台被建筑物遮挡，它所收到的信号是各种绕射、反射、散 射波的合成。阴影衰落一般表示为电波传播距离r 的 m次幂与阴影损耗的正态对数分量的乘积。移动用户和基站之间的距离为 r 时，传播路径损耗和阴影衰落可以表示为：Pr (d) dBm Pr (d ) dBm XPr (d0) dBm 10n log( d /d0) X其中， X 为 0 均值的高斯分布随机变量，单位为 dB ，标准偏差为 ，单位也 dB 。 对数正态分布描述了在传播路径上，

5、 具有相同的 T-R 距离时， 不同的随机阴影效应。 这样利 用高斯分布可以方便的分析阴影的随机效应。它的概率密度函数是：f(x)1e22(x m)222应用于阴影衰落时，上式中的 x 表示某一次测量得到的接受功率， m表示以 dB 表示的接收 功率的均值或中值， 表示接收功率的标准差，单位为 dB 。阴影衰落的标准差同地形、建实用文档筑物类型、建筑物密度等有关，在市区的 150MHz 频段其典型值是 5dB 。阴影衰落分布的标准差s(dB)(dB)频率准平坦地形不规则地形(米)( MHz)城市郊区501503001503.55.5479111345067.51115189006.581418

6、21【大尺度路径衰落】大尺度衰落是由移动通信信道路径上的固定障碍物(建筑物、 山丘、 树林等) 的阴影引起的，衰落特性一般服从 律，平均信号衰落和关于平均衰落的变化具有对数正态分布的 特征。利用不同测试环境下的移动通信信道的衰落中值计算公式， 可以计算移动通信系统的 业务覆盖区域。实际上，大尺度衰落 (t) 不仅与时间有关， 还与距离和载波频率有关。 为了表达方便， 上式中省略了距离因子 d 和载频 fc 。基于理论和测试的传播模型指出，无论室内还是室外 信道，平均接收信号功距离的对数而衰减。(t,d) ( d )nd0(2.2)PL d dB0 10nlogg(d /d0) Pr (d0)1

7、0n log(d /d0)定义为有效发射 论室内或室外信道， 的传播距离， 大尺度离增长的速度；， 对于任意 d，(2.3)d0 是近地参考距离，由测试 物时， n 变大。d (t,d)dB (t,d0)dB 10n log( ) d0 式中， n 为路径损耗指数，表明路径损耗随距离增长的速率； 决定； d 为发射机和接收机距离。在自由空间传播时，n 为 2，当即平均接收功率为：在移动通信系统中，路径损耗是影响通信质量的一个重要因素。 大尺度平均路径损耗 ：用于测量发射机和接收机之间信号的平均 功率和平均接受功率之间的 ( dB)差值，根据理论和测试的传播模型 平均接受信号功率随距离对数衰减，

8、 这种模型已被 平均路径损耗表示为：Pr (d)dBm Pt dBm PL(d0)为近地参考距离； d 的路径损耗 (t,d) 离时， 不同的随机阴其中， n 为路径损耗指数，表明路径 为发射机与接收机 (T R) 之间的距离。 又服从随机正态分布， 对数正态分布描述了实用文档影效应。这种现象叫对数正态阴影。决定路径损耗大小的首要因素是距离，此外，它还与接收点的电波传播条件密切相关。 为此，我们引进路径损耗中值的概念。 中值是使实测数据中一半大于它而另一半小于它的一 个数值（对于正态分布中值就是均值） 。人们根据不同的地形地貌条件，归纳总结出各种电 波传播模型。1. 自由空间模型2. 布灵顿模

9、型3. EgLi 模型4. Hata-Okumura 模型【建筑物的穿透损耗】1. 定义建筑物的穿透损耗大小对于研究室内无线信道具有重要意义。穿透损耗又称大楼效应， 一般指建筑物一楼内的中值电场强度和室外附近街道上中值电场强度之差。发射机位于室外，接收机位于室内，电波从室外进入到室内，产生建筑物的穿透损耗， 由于建筑物存在屏蔽和吸收作用， 室内场强一定小于室外的场强， 造成传输损耗。 室外至室 内建筑物的穿透损耗定义为： 室外测量的信号平均场强减去在同一位置室内测量的信号平均 场强，用公式表示为：P N1Ni1Pi( outside )MMj1Pj( inside )P是穿透损耗，单位 dB，

10、Pj是在室内所测的每一点的功率， 单位 dB v ，共M个点，Pi 是在室外所测的每一点的功率，单位 dB v ，共 N 个点。电磁波透射墙体示意图2. 影响因素无线信号对透射能力是频率及高度的函数，外发射机的天线高度远小于建筑物本身高度考虑，天线对信号透射也有非常重要的影响。 以室在测试中显示， 随着频率的增加透射损耗净穿透损耗）减小。例如下表数据：卢东如 2014. 楼宇信号强度及穿透损耗研究）实用文档地点（状态）频率（ MHz）透射损耗（ dB）建筑物底层（第一组比较）44116.4896.511.614007.6建筑物底层（第二组比较）90014.2180013.4230012.8窗前

11、比没有窗户小 6dB透射损耗即净穿透损耗是指不考虑绕射等因素综合影响， 墙体和玻璃等物体的穿透损耗， 在 绕射和反射等几乎没有或不明显的环境下测量得到的，近似穿透损耗。3. 不同建筑材料各类墙体净穿透损耗：（卢东如 2014. 楼宇信号强度及穿透损耗研究）墙体类型损耗（ dB）普通窗户玻璃（ 35mm）1落地玻璃墙（ 2030mm）3.6建筑物外墙（钢筋混泥土）1926建筑物内墙（砖石）710钢筋混凝土类建筑贯穿损耗中值：数据自（通信人家园论坛 | 中国第一通信社区）建筑物类型贯穿损耗中值（ dB）标准偏差（ dB）小城市市区钢筋混凝土类107.3小城市郊区钢筋混凝土类5.88.7大城市市区钢

12、筋混凝土类187.7大城市郊区钢筋混凝土类13.19.5大城市市区金属框架类27由于我国的城市环境与国外有很大的不同，贯穿中值一般比国外同类名称高8-10dB 。四实验步骤1. 实验对象选取这次实验数据采集地点我们选择了主楼（图） ，主要测量三个部分的信号强度：1. 靠近主楼测量其周边一圈信号强度，由西北角开始顺时针绕主楼测量（图） 。测量 时分为东南西北四个方向，其中东西侧较长，南北侧较短，近似为一个矩形；2. 测量 1,2,4,6,10,13 楼室内信号强度， 由西北角开始顺时针绕室内走廊测量， 记录 特殊结构造成的信号强度波动。 由于主楼每层建筑结构大致相同， 变量单一便于对 比不同楼层

13、高度对信号强度的影响；3. 测量电梯内部信号强度，电梯从上而下运行过程中记录测量数据。实用文档北邮主楼卫星图6.5 公里处（图） 。北邮主楼 3D 指示图同时，经过查证，电视信号发射塔位于测量地点的西南方向约实用文档信号发射塔方位图在选频方面，频点选用的是低频190.758MHz（ CH8，中央 2 套伴音频道频点） ，因为这个频点信号接收很好， 且本班另一测量小组将在教二室内测量相同频点的信号强度， 我们两 组将进行钢筋混泥土建筑结构和砖石建筑结构的对比。2. 数据采集本组频点选择： 190.758MHz（ CH8，中央 2套伴音频道频点） ，利用场强仪 DS1131测量 无线信号的强度 （

14、单位 dBmW ），估测频点相应半波长伟 0.78 米，每走 1步约为 0.8 米（恰 好为楼道地砖 2 格）读一次数并进行信号电平记录。 共测量的近 1000 组数据进行分析比较， 分别是主楼外北侧、东侧、南侧、西侧以及主楼一层、二层、四层、六层、十层、十三层， 电梯内部。 在测量建筑物外的信号强度时， 采用自西北角起顺时针方向围绕该建筑物一周的 测量方法。在测量室内信号时， 采用自西北角起顺时针方向围绕该楼层楼道一周的测量方法。 （图）。测量当天天气情况：多云转晴、微风。场强仪倾斜45 使用，天线仅拔出第一节。主楼内部结构示意图实用文档五实验数据1. 原始数据录入 将测量得到的数据录入 E

15、xcel 表格，分别以东、 南、 西、北以及各个楼层方向为单独的 sheet ，便于数据处理时进行 MATLAB的数导入和获取。记录时间、地点、电平值的同时记录 测量时周围的可能影响电平值因素，便于后期数据分析（ 表）。数据记录表格 原始实验数据见附件2. 数据处理流程采集到的数据有近 1000 组，需要对数据进行细致的处理以便得到明确的结论。下图所 示为数据处理的流程图：实用文档3. 数据处理 MATLAB关键语句本次实验数据的处理主要利用 EXCEL和 MATLAB两个软件完成， 其中 MATLAB中的关键处 理语句主要分为以下几个部分：1. 原始数据读入 MATLAB data=xlsr

16、ead(data.xlsx,10); Data=data; % 将数据转置为行向量 Data=-1.*Data;L=length(Data); % 数据长度 功能：录入数据，行列转置后各数据取相反数并计算数据个数。2. 作信号强度散点图x=(1:1:L);plot(x,Data,Linewidth,1.3, Color,0.3,0.3,1); meandata=mean(Data);hold on;plot(x,meandata,r., Color,1,0.4,0.6); 功能：根据原始数据作出各信号强度的散点分布和平均值曲线。3. 作信号强度频率分布直方图y,x=hist(Data,10)%

17、 画样本数目直方图 y=y/L/mean(diff(x);h1=bar(x,y,1);axis(-80,-45,0,0.20);grid on功能： 根据原始数据划分十个信号强度分组， 计算落于每一信号强度范围中的测量数据 个数，作出频率分布直方图。4. 作统计概率曲线和拟合正太分布曲线 y=normpdf(x,mean1,std1);% 在相同均值标准差下，画正态分布图 plot(x,y,r, Linewidth,1.8, Color,1,0.4,0.6) axis(-80,-45,0,0.20);n,m=hist(Data);% 在同一坐标系下，画出统计概率图 plot(m,n/L/mea

18、n(diff(m), Linewidth,1.8, Color,0.3,0.3,1 ) 功能： 根据原始数据的频率分布直方图作出统计概率曲线，并利用测量数据的均值和方差作出拟合的正态分布曲线。5. 作信号强度表面图Data2=Data,zeros(1,L),(1:L);% 转换矩阵 Data2=reshape(Data2,L,3);surf(Data2);% 画 surf 图，表示统计分布功能： 根据原始数据用不同颜色表示不同点的信号强度，可更加直观的展示出信号强度的变化和分布规律。6. 作信号强度概率累积分布图 cdfplot(Data) 功能：根据原始数据作出信号强度概率累积分布图。实用文

19、档六实验结果与分析1. 主楼外围电磁场强度及其分析1）主楼外围北侧图 主楼外围北侧最大值最小值平均值标准差-56.1dbmw-68.7dbmw-60.98dbmw2.86由主楼外围北侧信号强度散点图 （图）中标记的 A 点的电平值可知， 信号强度突然降低， 参见原始数据表格备注知该处在测量数据时有大量自行车及机动车停放于测试点周围， 影响 信号强度。实用文档2）主楼外围东侧最大值最小值平均值标准差-52.6dbmw-69dbmw-60.22dbmw3.23实用文档3）主楼外围南侧最大值最小值平均值标准差-48.7dbmw-67.4dbmw-56.57dbmw4.16实用文档4）主楼外围西侧最大

20、值最小值平均值标准差-59dbmw-67.8dbmw-58.22dbmw4.02由信号强度散点图中标记的 AB段的电平值可知，信号强度突然降低，参见原始数据表格备注知该处在测量数据时突然刮起一阵强风，可能影响信号强度。5）主楼外围总体实用文档a. 散点图、直方图及正太拟合最大值最小值平均值标准差-48.7dbmw-69dbmw-58.96dbmw3.98由实测的主楼外围信号强度的平均值及标准差大致判断本次测量选取的 CH8 频道 190.758MHz）信号强度较好，适宜测量。b. 概率累积分布图由概率累积分布曲线 （图）可知，主楼外围信号强度概率分布较为接近 S型曲线， 说明实用文档此次测量时

21、主楼外围总体信号环境较好，突发干扰较少。c场强空间分布图主楼外围方位最大值 (dbmw)最小值 (dbmw)均值 (dbmw)标准差北侧-56.1-68.7-60.982.86东侧-52.6-69-60.223.23南侧-59-67.8-58.224.02西侧-56.1-68.7-60.982.86总体-48.7-69-58.963.986) 主楼外围周边信号强度分析：不同方位信号强度对比：可以看出南侧的信号强度最高， 因为主楼南侧的遮挡物较少、 距离教二楼较远且建筑物 较低，比较空旷，因此信号衰减小，信号强度高；主楼北侧的区域有教一楼遮挡，东侧有科 学会堂遮挡， 因此受到阴影衰落影响较严重，

22、 信号强度较差。 同时根据场强空间分布图知西 南角信号强度最好，经考证该方位为发射塔方向。因此此次测量的数据与实际情况相符。高低频信号强度对比：结合同班另一测量小组 (组员：王文雪，张玉洁)，所测量的教二楼外部频道 2( 57.75MHz) 的信号强度数据，进行高低频的对比：实用文档信号电平西侧南侧东侧北侧高频( 535.25MHz)-70.1778-65.8644-76.0391-69.4128低频( 57.75MHz)-61.0018-58.9465-61.0298-58.8750可以看出， 无论是哪个方位，高频信号的衰减明显要大于低频，这与理论相符。同时低 频也是南北侧信号强度高于东西侧

23、。2. 主楼各楼层楼道电磁场强度及其分析1)主楼一楼走廊a. 散点图、直方图及正太拟合最大值最小值平均值标准差-58.7dbmw-75dbmw-70.13dbmw3.25实用文档b. 概率累积分布图c场强空间分布图由场强空间分布图可知主楼一层西侧大厅中央处信号强度最好， 根据实测数据表格备注 可知此处为大厅开门处， 且大门材料为玻璃， 穿透损耗较低， 符合不同材料对穿透损耗影响 的相关规律。实用文档（2）主楼二楼走廊a. 散点图、直方图及正太拟合最大值最小值平均值标准差-66.5dbmw-75.4dbmw-72.11dbmw1.81比较一楼和二楼的电平特征值， 二楼电平均值更低， 平均信号更差

24、， 但是标准差明显小于一楼， 可排除一楼大厅开门处引起的信号强度分布不均， 波动较大的影响， 数据更具有代 表性。故在分析楼内信号数据，并与外围数据进行比较分析穿透损耗时舍弃一层数据。b. 概率累积分布图实用文档（3）主楼四楼走廊（以四层为例分析楼层内各处影响信号强度因素）a. 直方图及正太拟合最大值最小值平均值标准差-53dbmw-74.9dbmw-68.35dbmw4.33b. 概率累积分布图实用文档c信号强度散点图参考实验数据表格备注分析数据，现对信号强度散点图中标注的峰值进行说明分析。AB段左侧有厕所，信号非常规波动，且每层楼均有此现象，目前原因未知有待探究；C点左侧有铁门，引起信号强

25、度陡然降低，反映出铁质建筑材料相比钢筋混凝土建筑材 料对信号衰减影响更严重，符合不同建筑材料对穿透损耗影响的相关规律； D点左侧有门可通外侧楼梯，信号强度较好；E点右侧有一开门实验室，实验室内部四面墙壁附有特殊材料，为蓝色泡沫质感，且表 面呈内凹蜂窝状， 此处信号强度陡增， 明显优于周围信号强度， 推断为该材料使反射信 号较强，对信号有明显的聚集效果。F点左侧一外围实验室向着室内方向开着门，室外信号可穿透玻璃窗进入室内，使此处 信号强度较好，明显高于均值。d场强空间分布图实用文档由场强空间分布图配合散点图（对应处已标注相同字母） ，可以更直观比较出楼层内各 处影响信号强度因素。如 E 处因有开

26、门的特殊实验室信号强度明显优于周围各处。（4）主楼六楼走廊a. 散点图、直方图及正太拟合实用文档最大值最小值平均值标准差-47.5dbmw-74.9dbmw-63.41dbmw5.65b. 概率累积分布图与低楼层信号强度均值相比， 六层信号强度明显增强， 由于主楼周围并没有高层建筑遮 挡，此处信号衰减主要由建筑物穿透损耗引起，可忽略阴影衰落对信号强度的影响。（5）主楼十楼走廊a. 散点图、直方图及正太拟合实用文档最大值最小值平均值标准差-60dbmw-73.4dbmw-63.35dbmw5.87b. 概率累积分布图c场强空间分布图由场强空间分布图可直观比较得出， 西南侧信号强度明显好于东北侧，

27、 由于十层楼层较 高无其他建筑物遮挡， 仅考虑穿透损耗造成的影响。 推断为电视信号发射塔位于主楼西南侧 造成此信号分布不均现象。实用文档（6）主楼十三层楼道a. 散点图、直方图及正太拟合最大值最小值平均值标准差-50.9dbmw-73.4dbmw-62.60dbmw4.84b. 概率累积分布图实用文档3. 主楼各楼层总体信号强度综合分析1 不同楼层信号强度对比：主楼楼层最大值 (dBmw)最小值 (dBmw)均值 (dBmw)标准差一层-58.7-75-70.133.25二层-66.5-75.4-72.111.81四层-53-74.9-68.354.33六层-47.5-74.9-63.415.

28、65十层-60-73.4-63.355.87十三层-50.9-73.4-62.604.84可以看出， 除去受大厅开门处影响较大的一层数据后， 随着楼层的升高， 信号强度逐渐 增强，在数据中显示到达 6 层及其以上楼层信号强度明显增加， 分析其原因是高楼层对应的 室外比较空旷，没有周围高层建筑物的阻挡，因此衰减很小。 (图)同时发现室内楼道测量 时数据的标准差很大， 这是因为每层楼两侧部分空间狭小， 信号较弱衰减很大， 而中心楼梯 口处一般比较空旷， 信号强度较强， 因此差别较大。从散点图中也可以看出，楼道两侧的信 号衰减较大，而中间部分信号衰减较小。在各测量部分中， 电梯内部信号衰减最为明显，

29、 因为电梯位于主楼中央天井处， 由金属 材料封闭四周， 穿透损耗值最高，引起严重的信号衰减。 在电梯内部单频点测量时，只能听 到严重的噪声， 且随楼层高度变化， 信号强度没有明显变化， 测量过程中若电梯开门， 信号 强度明显增强。实用文档2. 高低频信号强度对比：结合同班另一测量小组(组员：王文雪，张玉洁) ，所测量的教二楼内部楼与理论相符。 且基本上也是道频道 2( 57.75MHz)的信号强度数据，进行高低频的对比：信号电平 (dbmw)一层二层三层四层五层高频( 535.25MHz)-75.3429-73.3209-68.0047-63.7930-60.3256低频( 57.75MHz)

30、-72.4524-62.5128-59.0394-57.1768-57.9962可以看出，同样是高频的衰减大于低频的衰减，随着楼层的上升衰减下降，信号强度增强。4. 主楼东南西北各方位电磁场强度及其分析信号电平( dBmw)北侧东侧南侧西侧频率( 190.75MHz)-67.7714-67.9756-62.5490-64.7054图 各楼层各方位信号强度均值分布由雷达图直观看出各个楼层， 各个方位信号强度分布。 观测由中心到四个方位走向的信 号分布， 比较四个方位总体西侧和南侧信号强度较好， 其中南侧最佳。 不同楼层曲线比较得 出，除去受大厅开门影响的一楼，其余各层随楼层高度增加， 信号强度增

31、强，符合阴影衰落 对信号强度影响的规律。实用文档5. 主楼总体a. 直方图及正太拟合最大值 （ dBmw）最小值 （ dBmw）平均值 （ dBmw）标准差-47.5-75.4-66.615.84b. 概率累积分布图实用文档地点最大值（ dBmw）最小值（ dBmw）平均值（ dBmw）标准差主楼室内总体-47.5-75.4d-66.615.84主楼外围总体-48.7-69-58.963.98二楼室内-66.5-75.4-72.111.812）穿透损耗从控制变量的思想出发， 考虑主楼外围受周围建筑物阴影衰落的影响较大， 而主楼高层 可忽略阴影衰落影响， 故不应以主楼室内总体信号强度与外围比较估

32、算穿透损耗。 与此同时 一楼大厅开门处引起的信号强度分布不均， 波动较大的影响， 数据不具代表性。 故取二层室 内数据与主楼外围总体相比， 估算钢筋混凝土材料的穿透损耗， 反映出建筑物对信号的屏蔽 和吸收作用。公式如下：由主楼外围总体测量信号均值减去二层室内总体信号均值，可得穿透损耗：P=（-58.96）-（ -72.11）=13.15dBmw分析说明：（ 1）阴影衰落分布规律随机对数正态分布 从实验结果中各区域实测数据的概率分布柱状图与拟合正态分布，及累积 概率曲线和对应正态分布函数曲线 （ 均值、方差相同 ） 对比可得，无线信号强度 分布符合随机对数正态分布。实际测量主楼外围信号强度，根据

33、所测数据分析得出南侧的信号强度最高， 因为主楼南侧的遮挡物较少、 距离教二楼较远且建筑物较低， 比较空旷， 信号衰 减小，信号强度高；主楼北侧的区域有教一楼遮挡，东侧有科学会堂遮挡，信号 衰减影响较严重， 信号强度较差。 以上均符合阴影衰落原理 （阴影衰落是电磁波 在空间传播时受到地形起伏、 高达建筑物群的阻挡， 在这些障碍物后面会产生电 磁场的阴影，造成场强中值的变化，从而引起信号衰减） 。由雷达图直观看出各 个楼层， 各个方位信号强度分布。 观测由中心到四个方位走向的信号分布， 比较 四个方位总体西侧和南侧信号强度较好，其中南侧最佳。与此同时我们也在本次实验中发现， 除了周围建筑物， 周围

34、地方的物品停放， 人流，天气等等都对当时的信号有影响。 例如本次实验主楼外围北侧的大量自行 车停放，西侧的大风等等。（2）空间结构对信号强度的影响所选的主楼的空间结构比较复杂 , 但是可以从信号强度谱图中看出 , 楼道中 靠近楼梯和窗口的地方信号强度都比较好 , 厕所附近信号有不规律的随机波动， 而被建筑物包围的内侧信号相对于外侧信号而言有了明显的衰减 , 尤其是在拐 角的阴影处 ,信号更差,而越是测量地点越是开阔的地方 ,信号强度则越强 .与此同时也可比较得出不同建筑物对穿透损耗的影响，例如有铁门，引起 信号强度陡然降低，反映出铁质建筑材料相比钢筋混凝土建筑材料对信号衰减 影响更严重；相反的

35、一楼西侧大厅玻璃门处测量信号强度明显优于同层其他地 区，优于二层西侧地区信号强度；电梯内部信号衰减最为明显，因为电梯位于 主楼中央天井处，由金属材料封闭四周，穿透损耗值最高，引起严重的信号衰实用文档减。以上均符合不同建筑材料对穿透损耗影响的相关规律。（ 3）楼层与信号强度关系 由本次实验每层楼信号强度均值做比较以及雷达图上不同楼层曲线得出， 除 去受大厅开门影响的一楼， 其余各层随楼层高度增加， 信号强度增强， 符合阴影 衰落对信号强度影响的规律， 在数据中显示到达 6 层及其以上楼层信号强度明显 增加，分析其原因是高楼层对应的室外比较空旷，没有周围高层建筑物的阻挡， 因此衰减很小。六问题分析

36、与解决1. Matlab 仿真问题研究与解决获取的数据需要进行 matlab 数据分析，绘出散点图、概率累积分布图和正 太分布拟合图，并进行分析。主要解决的问题有：1.从excel 表格里获取每个地方的数据列向量： 直接从 excel 里导入的是矩 阵，而需要分析的是每个地点的数据列向量， 于是用从矩阵中获取列向量的方法 （例如： data1:54,1 ）2.绘制信号强度散点图： 用matlab 的plot 函数绘制散点图，需要生成一个 和数据点数相同的行向量作为横坐标，进行绘制。3. 绘制概率累积分布图：用 matlab 的 cdfplot 函数进行概率累积分布图的 绘制4. 绘制正太分布拟

37、合图： 统计不同区间内数据的分布直方图， 再在根据平均 值和标准差进行正太分布的拟合。 （具体代码请见附录）2. 场强分布的研究根据 matlab 的数据分析和绘图，我们进行了教二楼地点的信号强度分布特 性。通过对比东、西、南、北侧的信号强度特性，发现教二楼南北侧的信号强度 要由于东西侧。 南侧由于测量时距离教二楼较远， 因此信号衰减较小， 而北侧距 离教二楼较近，因此受到阴影衰落比较严重，因此虽然较空旷但信号衰减略大。通过对比不同楼层的信号强度，发现随着楼层的上升，信号强度逐渐增强； 且每个楼道的两侧信号强度较小，中心信号强度较大。通过对比高低频的信号的信号强度， 发信低频信号的衰减明显要小

38、于高频信 号。这也与自由空间传播的损耗：空间损耗 =20lg（F）+20lg （D）+32.4 ；F 为频率，单位： MHz；D为距离，单位： Km；实用文档频率越高虽好越大相符。3. 模型拟合对教二楼周边进行模型拟合：取频率 f=535.25MHZ，设发射天线在主楼，取发射天线到移动台水平距离为 =150m，取天线高度（即主楼高度） =40m，取移动台高度为 =1.5m, 得到各模型下 的路径损耗计算值为：自由空间模型： 55.6930布灵顿模型： 51.4806市区Hata-Okumura模型： 71.1620开阔地 Hata-Okumura模型： 56.7704比较可知教二楼周边较符合市

39、区 Hata-Okumura模型。七分工安排测量过程和数据整理：由王雅萱读数，杨淑铃记录 matlab 仿真：由王雅萱完成 讨论分析结果：共同完成 论文整理：由杨淑铃完成八心得体会杨淑铃：经过这次的实验，我了解到了主楼外部和内部的场强分布，观察场强分布的 变化可以学习到影响场强大小的各种原因以及其原理， 像是阴影衰落和穿透损耗 等相关的知识。于是我在移动通信课程中学到的理论知识通过本次实地测量更加 深入理解。 此次实验中得知在测量衰减的时候， 无论是一排自行车或是一道门都实用文档会对场强衰减度产生影响， 在高处空旷处得体场强相对就会稳定， 高出的地方信 号也会变好， 衰减也会小一些。 不禁想起

40、那些生活中爬到楼顶去打电话的实际例 子，原来都是有科学的依据和相应的数学模型。 同时测量的过程也是给我留下了 深刻的印象， 从下午测到晚上天黑， 在主楼人员稀疏的环境中两个女生也真的是 为科学事业勇往直前呀， 相信很多年后也是一笔谈资， 一个值得怀念的实验过程。张诗悦：这次实验我收获了很多：首先我了解了分析电磁场强度的方法，通过实地测量电磁场强度，我们了解 了学校教二楼周边的电磁场强度分布， 以及我们教二楼每一层楼道的电磁场强度 分布。其次，我学会了使用 matlab 处理数据。 散点图的绘制， 概率累积分布图的绘 制，以及直方图和正太分布的拟合。最后，我们通过与经典模型的对比得出了教二楼周边

41、符合的基本模型。 通过这次实验，我们第一次做了一个实地测量分析的实验，有趣有有意义， 让我们亲身经历了实践当中电磁场分布的分析，收获了很多也学到了很多。谢谢老师的指导和同学的帮助！附录 I ：原始数据1. 教二楼周边数据教二楼西侧电平教二楼南侧电平教二楼东侧电平教二楼北侧电平-71.7-67.7-73.1-69.2-72-68.3-70.5-67.6-69.2-63.6-76.4-68.2-73.2-69.2-75.5-66.7-70.5-66.2-80.5-70.2-72-67.2-71.4-68.1-68.4-66.2-71.6-70.9-71.5-65.2-75.5-69.7-64.4-

42、64.3-72.5-68.8-65.8-70.4-75.4-62.5-71.2-72.3-76.8-66.4-70.3-65.2-72.8-75.8-73-70.8-71.3-68.7-68.2-68.8-73.5-68.8实用文档-65-65.7-71.7-68-64.7-67.2-73.5-74.9-68-71.4-79.6-70.2-69.4-64.5-82.2-66.9-70.3-62.4-77.9-67.3-70.8-65-80.2-64.3-70.7-68.3-79-74.2-71.5-63.7-80.6-63.4-69.2-68.9-78.2-73.3-69.9-71.2-81.

43、3-72.2-74.3-66-82.1-73.3-73.1-72-73.8-69.6-68.9-63.5-81.9-65.4-70.3-66-76-69.4-71.8-64.8-77.4-73.4-71.4-72.3-78.8-65.2-67.9-68.9-78.2-72-67.4-63.8-77.2-67.9-73.7-63.2-77.2-68.1-79.2-62.7-76.8-64.2-73.7-63-80.3-69.7-70.9-67.9-72.9-68.8-72.5-63.8-73.2-71.9-66.8-64.1-78.3-69-71.9-66.8-77.9-67.4-74.5-67

44、.8-76.2-69.8-71.8-66.3-81-66.8-73-64.8-77.2-69.4-66.9-67.5-69-66.7-76.2-63.7-69.9-67.6-66.2-63.7-72.1-69-73.9-66.2-69.4-68.7-72.3-69-65.4-67.2-62.5-69.7-69.2-64-68.8-65.4-63.4-67.4-68.7-71.6-73-68.8-67.7-65.9-65.9-65.9-73.1-64.9-65.5-70.9-60.9-61.2-61.1-65.1-65-67.2-63.3-64.9实用文档-66.3-65-69.4-60.1-6

45、4.4-66.5-65.2-70.9-62.8-70.9-67.2-63.2-65.2-60.4-65-61.2-66.2-67.3-60.6-67.7-67.1-69.2-60.2-61.2-69.1-67.2-71.4-70.9-66.9-65.9-68.4-67.5-63.3-68.8-67.3-72.2-70.3-75.9-73.4-76.3-74.4-71.5-70-71.2-78.9-71.22. 教 二楼 每个 楼层 楼道 数据教二楼一层电平教二楼二-6层0.电8 平教二楼三层电平-82.4-77.8 -62.2-70.5-77.9-73.3 -66.5-73.1-80.4-78

46、.1 -65.8-78.5-81.3-77.4 -64.8-77.9-78.3-81.2 -69-74-74.7-74.7 -68.5-72.1-80.4-79.9 -64.6-73.8-77.2-75.8-72.2-75.9-71.4-65.1-78.5-74.2-72.9-75.7-75.5-63-70.6-70.9-教74二.9楼 四层电平-7636. 5-712.95-7636.5-68.7-73.9-71.7-66.5-72.9-65.8-63.4-70.4教二楼五层电平-65.8-66.6-67-63.7-59.8-54.8-48.6-65.9-58.2-53.2-47.6实用文档

47、-77.1-72.6-66.6-63.4-54.8-74.7-75.4-68.4-60.1-59.9-71.4-77.6-64.7-61.2-56.8-76.5-72.2-69.9-64.7-54.9-74.7-70.7-63.9-58.1-63.7-70.8-68.6-66.2-65.5-68-72.4-68.8-59.8-57.8-66.9-67.9-70.4-60.1-64.1-63.4-67.7-72.6-58.4-62.4-59.4-66.6-70.6-57.7-64-63.3-71.4-67.3-59.9-63-55.4-66.4-61.5-57.3-54.8-62.7-70.3-63.7-60.5-57.2-58.7-71.4-66.3-64.5-64.5-57.9-71.2-66.7-63.2-60-54.6-74.9-74.3-67.3-60.5-60.4-70.3-69.6-65.4-62.6-60.1-76-71.8-70.1-60.7-58.9-69.3-68.6-67.5-63.8-54.6-66.8-70.1-66.4-54.6-52.1-71-70.8-68.7-55.8-56.7-76