Chapter 5Indoor Propagation Measure

Chapter 5



Indoor Propagation Measurements and Results at 2.5
GHz



5.1 Measurement Overview

To investigate the impact of signal bandwidth on communication system performance this research uses data collected from an extensive indoor measurement campaign conducted during the 2003 – 2004 academic year in Durham Hall at Virginia Tech. This chapter presents the scope, procedure and experimental results of the measurement campaign. While some analysis is done, the majority of the analysis specific to communication systems is presented in Chapter 6.
As discussed in Chapter 2, the behavior of the propagation channel is highly dependent on the surrounding environment and in many cases site specific. Therefore, the scope of this measurement campaign was limited to a medium size, multi-floor commercial building containing a combination of offices, meeting rooms, and corridors. It is expected that the results of this measurement campaign will be applicable to this environment as well as those which are grossly similar in layout and construction.
Six different channel responses were measured, ranging from narrowband or continuous wave (CW) to wideband (1 GHz) centered at 2.5 GHz in the 2.4 – 2.5 GHz ISM band of the radio spectra, to investigate the propagation effects when the time duration of the sounding pulse (or occupied bandwidth) of the system was varied. Both line-of-sight (LOS) and non line-of-sight (NLOS) conditions were examined for over 20000 power delay profiles comprising 24 unique locations on the fourth floor of Durham Hall. The majority of this chapter presents the data reduction into meaningful parameters.

5.2 Measurement Campaign

A detailed measurement plan is required to complete a successful measurement campaign. This plan includes channel sounder configurations, building locations, transmitter and receiver orientations, and other details which ensure the measurements proceed smoothly and without error. This section presents these elements of the measurement campaign performed for this research. First, the channel sounder parameters are presented, followed by the procedure for each measurement. Finally, the measurement locations and site information are presented.

5.2.1 Omnidirectional Biconical Antennas

Omnidirectional biconical (omni bicones) antennas are used in conjunction with the measurement system due to their wide bandwidth, relatively constant gain, and




86

omnidirectional radiation pattern in the azimuthal direction. Two unique omni bicones are used, one at the transmitter and one at the receiver and are considered separately here.
The transmit antenna is a Kintronic bicone with a bandwidth ratio Br = 25 and lower frequency 0.8 GHz. The gain of this antenna is reported as 6 dB on boresight, 90° from the vertical with ±1 dB variation in the azimuthal direction. When connected to a 50 transmission line the impedance mismatch factor q is measured to be better than 0.99 across the band. Finally, the polarization of the radiated electrical field is vertical linear with respect to the azimuthal plane. The antenna radiation pattern is given in [5].

The receive antenna is a Watkins -Johnson bicone with a bandwidth ratio Br = 26 and lower frequency 1 GHz. The gain of this antenna is measured as 1.4 dB on boresight, 90° from the vertical with ±1.5 dB variation in the azimuthal direction. When connected to a 50 transmission line q is measured to be better than 0.89 across the band. It should be noted that the receive antenna had been repaired prior to the measurement campaign and these values represent the measured values after the repair rather than the design specifications. Unfortunately, the updated radiation pattern for the antenna is not available.

For this propagation study the effects of the antenna are considered part of the propagation channel. That is, since magnitude detection is being used there is no way to extract (deconvolve) the effects of the antenna from the measured response. Therefore, received measurements represent the specific response of the channel to this combination of antennas, which is specific to their use in transmit and receive capacities. However, it is expected that the responses measured will be comparable to any wideband omnidirection antenna pairs. The only time a significant variation in profiles would be expected, is if the channel was illuminated with directional antennas.

Kết quả (Việt) 1:

Chương 5Hồ tuyên truyền phép đo và kết quả tại 2.5GHz5.1 tổng quan về đo lườngĐiều tra tác động của tín hiệu băng thông trên hiệu suất hệ thống thông tin liên lạc này nghiên cứu sử dụng dữ liệu thu thập từ một chiến dịch mở rộng hồ đo tiến hành trong năm học 2003-2004 tại Durham Hall tại Virginia Tech. Chương này giới thiệu phạm vi, quy trình và các kết quả thử nghiệm của đo lường chiến dịch. Trong khi một số phân tích được thực hiện, phần lớn các phân tích cụ thể cho hệ thống thông tin được trình bày trong chương 6.Thảo luận trong chương 2, hành vi của các kênh tuyên truyền là phụ thuộc nhiều vào môi trường xung quanh và trong nhiều trường hợp trang web cụ thể. Do đó, phạm vi đo lường chiến dịch này được giới hạn đến một kích thước trung bình, đa tầng xây dựng thương mại có chứa một sự kết hợp văn phòng, Phòng họp và hành lang. Chúng tôi hy vọng rằng các kết quả của đo lường chiến dịch này sẽ được áp dụng đối với môi trường này cũng như những người hiển nhiên tương tự như trong bố trí và xây dựng.Sáu kênh khác nhau phản hồi được đo, khác nhau, từ băng hẹp hoặc sóng liên tục (CW) wideband (1 GHz) Trung tâm tại 2.5 GHz trong 2,4-2.5 GHz ISM ban nhạc của quang phổ radio, để điều tra những tác động lan truyền khi sounding xung (hoặc băng thông chiếm đóng) của hệ thời gian, thời gian đã thay đổi. Cả hai dòng-of-sight (LOS) và điều kiện không line-of-sight (NLOS) đã được kiểm tra cho hơn 20000 điện chậm trễ hồ sơ bao gồm 24 vị trí độc đáo trên tầng thứ tư của Durham Hall. Phần lớn các chương này trình bày dữ liệu giảm vào các tham số có ý nghĩa.5.2 đo lường chiến dịchMột kế hoạch chi tiết các đo lường là cần thiết để hoàn thành một chiến dịch thành công đo lường. Kế hoạch này bao gồm các kênh cấu hình vững chắc hơn, xây dựng địa điểm, truyền và nhận định hướng và các chi tiết khác mà đảm bảo các đo đạc tiến hành trơn tru và không có lỗi. Phần này trình bày các yếu tố của chiến dịch đo lường thực hiện nghiên cứu này. Trước tiên, các tham số vững chắc hơn kênh được trình bày, theo sau bởi các thủ tục để đo lường mỗi. Cuối cùng, các địa điểm đo lường và trang web thông tin được trình bày.5.2.1 omnidirectional Biconical ăng tenĂng-ten Omnidirectional biconical (omni bicones) được sử dụng kết hợp với hệ thống đo lường do băng thông rộng của họ, tương đối liên tục tăng, và86 Omnidirectional bức xạ các mô hình theo hướng xung. Hai độc đáo omni bicones sử dụng, một truyãön và một lúc nhận và được xem xét một cách riêng biệt ở đây.Các ăng-ten truyền là một bicone Kintronic với tỷ lệ băng thông Br = tần số 25 và dưới cách 0.8 GHz. Lợi ích của ăng-ten này được báo cáo là 6 dB trên boresight, 90° từ dọc với ±1 dB thay đổi theo hướng xung. Khi kết nối với một dòng 50 truyền trở kháng mismatch yếu tố q được đo được tốt hơn so với 0,99 qua ban nhạc. Cuối cùng, sự phân cực của lĩnh vực điện tỏa tia là dọc tuyến tính đối với chiếc máy bay xung. Mô hình bức xạ ăng-ten được đưa ra trong [5].Các ăng-ten nhận được là một Watkins-Johnson bicone với tỉ lệ băng thông Br = tần số 26 và thấp hơn 1 GHz. Lợi của ăng-ten này được đo bằng 1.4 dB trên boresight, 90° từ dọc với ±1.5 dB thay đổi theo hướng xung. Khi kết nối với một q dòng 50 truyền được đo được tốt hơn so với 0,89 qua ban nhạc. Cần lưu ý rằng các ăng-ten nhận đã được sửa chữa trước khi đo lường chiến dịch và các giá trị này đại diện cho các giá trị đo được sau khi sửa chữa chứ không phải là thông số kỹ thuật thiết kế. Thật không may, các mẫu Cập Nhật bức xạ cho các ăng-ten là không có sẵn.Để nghiên cứu tuyên truyền này những ảnh hưởng của ăng-ten được coi là một phần của các kênh tuyên truyền. Đó là, kể từ khi cường độ phát hiện đang được sử dụng không còn cách để trích xuất (deconvolve) ảnh hưởng của ăng-ten từ phản ứng đo. Do đó, nhận được phép đo đại diện cho các phản ứng cụ thể của các kênh đến sự kết hợp của ăng-ten, mà là cụ thể cho việc sử dụng trong truyền tải và nhận được năng lực. Tuy nhiên, nó dự kiến rằng các phản ứng đo sẽ được so sánh với bất kỳ cặp wideband omnidirection ăng-ten. Thời gian chỉ có một biến đổi đáng kể trong các hồ sơ sẽ được mong đợi, là nếu các kênh được chiếu sáng với ăng-ten định hướng.

Kết quả (Việt) 2:

Chương 5



đo Tuyên truyền Trong nhà và kết quả là 2,5
GHz



5.1 Đo lường Tổng quan

Điều tra tác động của tín hiệu băng thông hiệu năng hệ thống truyền thông nghiên cứu này sử dụng dữ liệu thu thập từ một chiến dịch đo đạc trong nhà rộng rãi được tiến hành trong năm 2003 - năm học 2004 tại Durham Hall ở Virginia Tech. Chương này trình bày phạm vi, thủ tục và kết quả thử nghiệm của chiến dịch đo lường. Trong khi một số phân tích được thực hiện, phần lớn các phân tích cụ thể các hệ thống thông tin liên lạc được trình bày ở chương 6.
Như đã thảo luận ở Chương 2, hành vi của các kênh tuyên truyền là phụ thuộc nhiều vào môi trường xung quanh và trong nhiều trường hợp trang web cụ thể. Do đó, phạm vi của chiến dịch đo đạc này được giới hạn đến một kích thước trung bình, nhiều tầng tòa nhà thương mại có chứa một sự kết hợp của văn phòng, phòng họp và hành lang. Dự kiến kết quả của chiến dịch đo đạc này sẽ được áp dụng đối với môi trường này cũng như những người đó là hiển nhiên tương tự trong cách bố trí và xây dựng.
Sáu phản ứng kênh khác nhau đã được đo, từ hẹp hoặc liên tục sóng (CW) để băng rộng (1 GHz ) tập trung ở mức 2,5 GHz trong 2,4-2,5 GHz ISM của phổ vô tuyến, để điều tra những ảnh hưởng lan truyền khi thời hạn thời gian của xung âm (hoặc băng thông bị chiếm đóng) của hệ thống đã được đa dạng. Cả hai line-of-sight (LOS) và không line-of-sight (NLOS) điều kiện đã được kiểm tra hơn 20.000 hồ sơ chậm trễ điện gồm 24 địa điểm độc đáo trên tầng thứ tư của Durham Hall. Đa số các chương này trình bày các dữ liệu giảm vào các thông số có ý nghĩa.

5.2 Đo lường Campaign

Một kế hoạch đo lường chi tiết được yêu cầu để hoàn thành một chiến dịch đo lường thành công. Kế hoạch này bao gồm các cấu hình kênh âm vang, xây dựng địa điểm, máy phát và máy thu định hướng, và các chi tiết khác mà đảm bảo các phép đo tiến hành thuận lợi và không có lỗi. Phần này trình bày những yếu tố của chiến dịch đo lường thực hiện nghiên cứu này. Đầu tiên, các tham số kênh âm vang đều có phần, tiếp theo là các thủ tục cho mỗi lần đo. Cuối cùng, các vị trí đo và thông tin trang web được trình bày.

5.2.1 Omnidirectional hai chóp Ăng-ten

đa hướng hai chóp (bicones omni) ăng-ten được sử dụng kết hợp với các hệ thống đo lường do băng thông của họ rộng, tăng tương đối ổn định, và




86 mô hình bức xạ theo mọi hướng trong phương vị phương hướng. Hai bicones omni độc đáo được sử dụng, một ở máy phát và một ở người nhận và được xem xét riêng rẽ ở đây. Các anten phát là một bicone với một tỷ lệ băng thông Br = 25 và tần số thấp hơn 0,8 GHz Kintronic. Việc đạt được của ăng-ten này được báo cáo là 6 dB trên boresight, 90 ° từ chiều dọc với ± 1 biến thể dB theo hướng phương vị. Khi kết nối với một đường truyền 50 trở kháng yếu tố không phù hợp q được đo là tốt hơn so với 0.99 trên băng. Cuối cùng, sự phân cực của điện trường bức xạ là tuyến tính dọc đối với các mặt phẳng phương vị với. Các mô hình bức xạ ăng-ten được đưa ra trong [5]. Các nhận ăng ten là một bicone với một tỷ lệ băng thông Br = 26 và thấp hơn tần số 1 GHz Watkins -Johnson. Việc đạt được của ăng-ten này được đo như là 1.4 dB trên boresight, 90 ° từ chiều dọc với ± 1,5 dB biến theo hướng phương vị. Khi kết nối với một đường q 50 truyền được đo là tốt hơn so với 0,89 trên băng. Cần lưu ý rằng các nhận ăng ten đã được sửa chữa trước khi chiến dịch đo lường và các giá trị đại diện cho các giá trị đo được sau khi sửa chữa chứ không phải là các thông số kỹ thuật thiết kế. Thật không may, các mẫu bức xạ được cập nhật cho các ăng-ten là không có sẵn. Đối với nghiên cứu tuyên truyền này tác dụng của ăng-ten được coi là một phần của kênh truyền. Đó là, kể từ khi phát hiện độ lớn đang được sử dụng không có cách nào để giải nén (deconvolve) tác động của các ăng-ten từ các phản ứng đo. Do đó, đo lường được đại diện cho các phản ứng cụ thể của các kênh để kết hợp này của ăng-ten, mà là cụ thể để sử dụng trong truyền và nhận năng lực. Tuy nhiên, đó là mong rằng các phản ứng đo được sẽ được so sánh với bất kỳ cặp ăng-ten băng rộng omnidirection. Thời gian duy nhất một sự thay đổi đáng kể trong các cấu hình sẽ được dự kiến, là nếu các kênh đã được chiếu sáng với anten định hướng.