室內(nèi)復(fù)雜辦公環(huán)境中毫米波傳播特性仿真和分析

【摘要】 本文基于入射及反彈射線法/鏡像法對(duì)室內(nèi)復(fù)雜環(huán)境中毫米波傳播特性進(jìn)行研究分析。在考慮氧氣吸收和相對(duì)濕度的條件下，通過比較接收功率研究氧氣的吸收對(duì)毫米波傳播的影響。

【關(guān)鍵詞】 入射及反彈射線法/鏡像法 氧氣吸收損耗 接收功率

一、引言

Young Keun Yoon[1]提出了射線追蹤方法在非視距環(huán)境中辦公室走廊測(cè)量的有效性，證明了射線追蹤法可用于信道參數(shù)獲取，尤其是在60GHz頻段。C. Eklund[2]和王靜[3]提出氧氣對(duì)無線信號(hào)的吸收在60GHz達(dá)到峰值。本文將基于入射及反彈射線法/鏡像方法進(jìn)行仿真與分析，討論室內(nèi)復(fù)雜辦公環(huán)境中氧氣和水蒸氣的吸收損耗對(duì)60GHz頻段毫米波傳播的影響。

二、環(huán)境仿真

2.1仿真環(huán)境

仿真環(huán)境是長20米、寬10米、高2.9米的一個(gè)辦公室環(huán)境，其俯視平面圖如圖1所示。，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)均為垂直極化全向天線。發(fā)射機(jī)位于辦公室正中央距離天花板0.2m處，接收機(jī)的運(yùn)動(dòng)路徑如圖1所示，高度為1.5m。墻、地板和天花板的材質(zhì)為混凝土，相對(duì)介電常數(shù)為6.14，電導(dǎo)率為0.3S/m，屏風(fēng)和辦公桌的材質(zhì)為木板，相對(duì)介電常數(shù)為1.64，電導(dǎo)率為0.11S/m。

2.2仿真結(jié)果

60GHz信號(hào)的傳播受氧氣、水蒸氣以及相對(duì)濕度的影響比較大，自由空間損耗大約為15dB/km。所以在進(jìn)行仿真分析時(shí)需考慮室溫、大氣壓和相對(duì)濕度。假定室內(nèi)溫度20℃，氣壓101.325kpa，相對(duì)濕度50%，僅考慮3次反射進(jìn)行仿真分析得出結(jié)果，如圖2所示。

三、結(jié)論

從圖2結(jié)果中可以看出，兩種條件下接收功率變化的趨勢(shì)沒有明顯的變化，在距離發(fā)射天線較遠(yuǎn)的點(diǎn)衰減比較嚴(yán)重。當(dāng)考慮氧氣吸收損耗時(shí)的平均接收功率為-56.78dB，而不考慮氧氣吸收損耗時(shí)的平均接收功率為-55.97dB。通過仿真結(jié)果分析比較相同位置的接收點(diǎn)，氧氣的吸收不僅使接收功率變低，還會(huì)導(dǎo)致接收路徑的數(shù)目減少。這些結(jié)果為毫米波通信系統(tǒng)進(jìn)行室內(nèi)短距離局域網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]Young Keun Yoon， Myoung-won Jung， Jong Ho Kim. Measurement and simulation for delay spread on the T-type hallway in indoor office building environment[C].Antennas and Propagation Society International Symposium （APSURSI）， 2010 IEEE .IEEE 2010：1-4

[2]C. Eklund and et al.， WirelessMAN ： Inside the IEEE 802.16 standard for wireless metropolitan area networks. IEEE Standards Information Network/IEEE Press，first ed.， May 2006. Table 14-30： CBLER， DL PUSC， ITU VehA 3 km/h， CC， ideal.

[3]王靜，楊旭，莫亭亭. 60GHz無線通信研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)[J]. 信息技術(shù)，2008，03：140-144.