室内环境信息对射线跟踪算法预测精度的影响研究

摘要

移动通信技术的飞速发展带动了室内微微小区场景下无线网络设备市场的快速壮大。这种背景下一个能够精确预测室内环境下的传播信道特性的传播模型就显得极其重要。传统的传播模型通常都是基于经验模型和半经验模型，然而随着移动通信技术在室内场景下的快速发展和大规模商用，传统的传播模型由于其自身的局限性已不能胜任提供准确的传播预测的要求。射线跟踪技术在对无线通信信道进行定点预测时能够计算多径接收情况下的时延和到达角信息，能够解决传统模型预测精度不达标的问题，因此，射线跟踪技术能为无线信道传播特性研究和网络规划提供可靠的理论依据。本文针对复杂室内微微小区场景下的环境信息，设计了一种几何信息和材料电参数信息存储格式，能够对室内环境信息进行准确的建模。在此基础上使用射线跟踪技术对室内场景下的无线信道特征进行预测。本文系统地研究了室内场景下几何信息建模误差、材料信息建模误差以及收、发天线极化方式对射线跟踪算法预测精度的影响研究。
　　本研究主要内容包括：⑴系统讲解了射线跟踪算法的理论基础：几何光学理论以及一致性几何绕射理论；详细给出了本文中使用射线跟踪模型需要进行预测的无线信道参数及其相应的计算公式。阐述了室内场景下射线跟踪算法中几种射线路径的寻找，并给出了使用三维射线跟踪模型进行室内电波传播特性预测研究的操作步骤。⑵针对室内环境中几何信息特征，使用两种方式来人为生成带有几何信息误差的地图，使用射线跟踪算法在这些误差地图上预测视距路径、非视距路径以及预测平面上的接收功率和均方根时延扩展值，并与标准地图进行对比进而分析几何信息建模误差对射线跟踪预测精度的影响。⑶针对室内环境中材料信息特征，分别研究相对介电常数和电导率建模误差对射线跟踪预测精度的影响。在建模过程中针对室内天花板、地板、四周墙壁以及室内物体分别生成误差地图，使用射线跟踪算法在这些误差地图上预测视距路径、非视距路径以及预测平面上的接收功率和均方根时延扩展值，并与标准地图进行对比进而分析材料信息建模误差对射线跟踪预测精度的影响。⑷研究了收、发天线极化方式对射线跟踪预测精度的影响。在研究过程中设置收、发天线阵列阵面是否对齐，考虑接收天线是否位于发射天线视距路径上，并且收、发天线采用两组同极化方式和两组交叉极化方式，在以上情形下研究收、发天线不同极化方式对射线跟踪预测结果的影响。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3本文的主要内容

第二章 射线跟踪基本理论

2.1 射线跟踪算法理论基础

2.2使用的模型中牵涉到的电磁计算

2.3 本文所使用的射线跟踪模型

2.4 本章小结

第三章 室内几何信息对射线跟踪预测结果的影响

3.1 室内场景几何信息建模

3.2 两种室内物体建模误差对射线跟踪预测结果的影响分析

3.4 本章小结

第四章 室内环境电参数信息对射线跟踪预测结果的影响

4.1 引言

4.2 室内物体电参数信息建模

4.3 相对介电常数对射线跟踪预测结果的影响分析

4.4 电导率对射线跟踪预测结果的影响分析

4.5 本章小结

第五章 室内场景下收发天线不同极化方式对射线跟踪预测结果的影响

5.1 引言

5.2 仿真参数设置

5.3 天线阵面不对齐时不同极化方式对预测结果的影响

5.4 天线阵面对齐时不同极化方式对预测结果的影响

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

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