無線通信中電波傳播和場(chǎng)強(qiáng)預(yù)測(cè)的研究.pdf

1、無線通信中電波傳播和場(chǎng)強(qiáng)預(yù)測(cè)問題是整個(gè)無線通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的基礎(chǔ)性問題，隨著移動(dòng)通信用戶數(shù)量的增多，原先的蜂窩大區(qū)制逐漸被微蜂窩甚至微微蜂窩小區(qū)制所取代，在這些無線環(huán)境中，建筑物的數(shù)量增多，地形的幾何尺寸各異，建筑物的平均高度往往高于基站天線的高度，傳統(tǒng)的適用于大區(qū)制的電波預(yù)測(cè)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ碗y以得到足夠精度的預(yù)測(cè)結(jié)果，給無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的場(chǎng)強(qiáng)預(yù)測(cè)帶來困難。因此，以射線跟蹤算法為基礎(chǔ)的新型的、基于特定環(huán)境的電波預(yù)測(cè)模型正逐漸顯示出優(yōu)勢(shì)。 射線

2、跟蹤模型是以幾何光學(xué)理論和幾何繞射理論為基礎(chǔ)，通過電磁波的高頻射線近似特性來實(shí)現(xiàn)電波傳播路徑跟蹤的數(shù)值計(jì)算方法，具有很高的精度。但是長期以來，技術(shù)發(fā)展存在兩方面的問題： 第一，難以工程實(shí)用化。作為特定環(huán)境的預(yù)測(cè)模型，射線跟蹤算法的高預(yù)測(cè)精度，需要準(zhǔn)確的建筑物幾何信息，而傳統(tǒng)的射線跟蹤算法是建立在理想化的地形數(shù)據(jù)庫模型基礎(chǔ)上。在實(shí)際預(yù)測(cè)環(huán)境中，建筑物數(shù)量眾多，幾何形狀復(fù)雜，因此，按照傳統(tǒng)的地形數(shù)據(jù)庫模型來錄入地形信息，往往成為繁重

3、而贅余的工作，這嚴(yán)重影響算法的工程應(yīng)用。 第二，計(jì)算速度太慢。作為一種數(shù)值計(jì)算手段，射線跟蹤算法的計(jì)算量太大，難以適應(yīng)實(shí)際應(yīng)用的需求。 本文的研發(fā)目標(biāo)就是要在上述兩個(gè)方面取得突破，力求建立一個(gè)快速精確的、準(zhǔn)自動(dòng)的、適用于真實(shí)環(huán)境的城市電波傳播預(yù)測(cè)模型，編制高效的應(yīng)用軟件。并且在加速算法方面取得較大的突破。 為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，本文的工作和創(chuàng)新點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：第二章全面詳細(xì)地闡述了射線跟蹤算法的原理，幾

4、何繞射理論的原理，和本文采用的射線跟蹤算法中計(jì)算場(chǎng)強(qiáng)的理論。 第三章是地形數(shù)據(jù)庫模型的描述。首次細(xì)致分析了現(xiàn)今國家標(biāo)準(zhǔn)GIS地圖的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的地形數(shù)據(jù)庫模型的局限，并提出一種新型的、可實(shí)現(xiàn)數(shù)字地圖信息自動(dòng)入庫的地形數(shù)據(jù)庫模型。 第四章針對(duì)新型的地形數(shù)據(jù)庫模型，提出了一種新型的射線跟蹤算法，該算法包括新型的左兒子右兄弟二叉樹存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，區(qū)域劃分算法和繞射線減少算法等。新算法大大提高了計(jì)算效率，通過對(duì)上海浦東地區(qū)的實(shí)際仿真和測(cè)

5、量，新算法的有效性得到了證實(shí)。 第五章集中研究了并行射線跟蹤算法原理，首次提出了適用于城市電波預(yù)測(cè)的、基于SBR算法的并行算法模型，并且通過大量的仿真實(shí)例，計(jì)算了模型的并行加速增益，從而證明并行加速算法和傳統(tǒng)加速算法相比具有更高的加速效果。由于本文的并行射線跟蹤算法是在普通的實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)簇中驗(yàn)證實(shí)現(xiàn)的，因此，它是一種低成本、高效率的并行加速模型。 第六章從軟件工程的角度分析了電波預(yù)測(cè)軟件的結(jié)構(gòu)，該軟件分dos和windo