城市环境无线传播损耗预测研究

摘要

电波传播损耗预测对无线网络规划、设计和优化具有十分重要的意义，已成为当前移动通信技术领域的热点研究课题之一。随着移动通信用户数量增加及通信速率需求越来越高，微蜂窝和微微蜂窝系统得到广泛采用，小区覆盖范围越来越小，各小区间的统计相似性消失，使得传统的基于测量数据的统计型预测模型失效。本文研究的基于确定性方法的射线跟踪预测模型和高斯波束跟踪预测模型及其实现，以及其在城市微小区环境下的应用，具有理论意义和广阔的实用前景。
　　首先，分析了现有统计模型的特点和不足，该类模型适用范围小且仿真精度不高，需要经过修正才能用于相似场景；研究了基于射线跟踪原理的确定性模型实现机制，在此基础上，提出了一种基于可见面表的反向射线跟踪模型，并运用该模型对加拿大渥太华城市环境场景中的四条路径进行了仿真验证。仿真结果表明，该模型的预测误差小于10dB，可满足大部分工程实际需求。
　　其次，针对射线跟踪模型需要进行发射线划分，接收球判断，绕射处理比较复杂等不足，提出了一种基于高斯波束思想的跟踪预测方法；研究了发射端辐射场的分解，高斯波束复射线表达形式，复射线展开参数，高斯波束的传播，以及接收点场强的计算。在此基础上，提出了一种高斯波束跟踪模型，将其应用于渥太华城市场景仿真，并与射线跟踪模型仿真结果进行比较。仿真结果表明，高斯波束跟踪模型的仿真精度与射线跟踪相当，但无须发射线划分、接收球判断，同时无需进行绕射计算，实现复杂度大大下降。
　　最后，针对高斯波束跟踪模型中波束数量较大，导致与场景相交测试次数较多，从而耗时较长的不足进行了改进，提出了网格分区加速算法以区域选择加速算法，并将这两种算法相结合应用于高斯波束跟踪过程。仿真结果表明，改进后高斯波束跟踪模型精度与改进前相当，效率可以提高约70％。此外，将该模型用于不同场景仿真，仿真结果表明高斯波束模型具有良好的通用性。

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图表清单

缩略词

第一章 绪论

1.1课题研究背景与意义

1.2国内外研究现状

1.3论文结构和主要工作

第二章 电波传播预测的传统射线跟踪法

2.1基础理论

2.2射线跟踪的正向和反向算法

2.3基于三维反向射线跟踪的电波传播预测模型

2.4 模型仿真与验证

2.5 本章小结

第三章 基于高斯波束跟踪的电波传播损耗预测

3.1 高斯波束复射线理论

3.2 源信号Gabor分解

3.3 高斯波束传播与跟踪

3.4 基于高斯波束跟踪的预测模型

3.5 本章小结

第四章 三维高斯波束跟踪预测算法的改进与实现

4.1 原模型不足及改进思路

4.2高斯波束跟踪预测改进算法实现

4.3 高斯波束跟踪预测改进模型仿真

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 课题工作总结

5.2 后期工作展望

参考文献

致谢

在学期间发表的学术论文以及科技成果