無線電波傳播損耗預(yù)測方法與應(yīng)用研究.pdf

1、電波傳播損耗的準(zhǔn)確預(yù)測是無線網(wǎng)絡(luò)合理規(guī)劃、設(shè)計和性能優(yōu)化的基礎(chǔ)。隨著移動通信用戶數(shù)量增加及通信速率需求越來越高,微蜂窩和微微蜂窩系統(tǒng)得到廣泛采用。典型的微蜂窩小區(qū)電波傳播環(huán)境是在城市建筑物的“峽谷”之中,導(dǎo)致傳統(tǒng)的基于測量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計預(yù)測模型失效。同時,近幾年我國軌道交通規(guī)劃和建設(shè)事業(yè)發(fā)展迅速,大大緩解了城市化發(fā)展和城市化交通設(shè)施之間的矛盾。為了實現(xiàn)軌道交通無線環(huán)境的全覆蓋,研究隧道環(huán)境下的電波傳播行為變得尤為重要。本文研究射線跟蹤預(yù)測方

2、法和高斯波束跟蹤預(yù)測方法及其實現(xiàn),以及在城市微小區(qū)環(huán)境和地鐵隧道環(huán)境下的應(yīng)用,具有重要理論意義和應(yīng)用價值。
　　首先,分析了現(xiàn)有統(tǒng)計模型存在的不足,包括仿真精度不高且適用范圍窄,需要經(jīng)過修正才能用于相似場景;研究了基于射線跟蹤原理的確定性模型實現(xiàn)機(jī)制,在此基礎(chǔ)上提出了一種基于可見面劈表的改進(jìn)型三維反向射線跟蹤算法,采用一致性尖劈繞射系數(shù)公式計算場強(qiáng),并運用該算法對加拿大渥太華城市場景進(jìn)行了仿真驗證。結(jié)果表明,該預(yù)測模型的標(biāo)準(zhǔn)偏差均

3、小于8dB,可滿足大部分工程實際需求。
　　其次,針對射線跟蹤算法需要進(jìn)行發(fā)射線劃分、接收球判斷,繞射處理比較復(fù)雜等不足,提出了一種基于高斯波束思想的跟蹤預(yù)測算法;研究了發(fā)射端源場的分解,高斯波束的傳播與跟蹤,以及接收端多徑波束的疊加;利用該算法進(jìn)行復(fù)雜城市環(huán)境下的電波傳播預(yù)測結(jié)果表明,為保證一定的預(yù)測精度,源場分解的波束數(shù)目巨大,導(dǎo)致該方法計算量大、效率低。針對傳統(tǒng)波束算法不足進(jìn)行了改進(jìn),提出了一種網(wǎng)格分區(qū)和區(qū)域選擇聯(lián)合加速的改

4、進(jìn)型波束跟蹤預(yù)測算法。實際場景仿真結(jié)果表明,在不損失精度的前提下改進(jìn)算法的預(yù)測效率可以提高約90％。此外,將改進(jìn)算法用于不同場景仿真,結(jié)果表明高斯波束模型具有良好的通用性。
　　最后,針對地鐵隧道環(huán)境下無線網(wǎng)絡(luò)布局規(guī)劃的應(yīng)用需求,研究了地鐵隧道環(huán)境中的電波傳播特性和地鐵隧道環(huán)境的三維空間建模方法;針對地鐵隧道環(huán)境特點,采用三維反向射線跟蹤方法進(jìn)行隧道環(huán)境下的電波傳播預(yù)測,對不同實際隧道場景(直道、彎道)的數(shù)值仿真結(jié)果表明,與普通城