城市环境无线传播损耗预测研究tc6_7.doc

城市环境无线传播损耗预测研究 Nanjing University of Aeronautics and Astronautics The Graduate School College of Electronic and Information EngineeringThe Research on Path Loss Prediction of Radio Wave Propagation in Urban Areas A Thesis in Communication and Information Systems by Ren Jiamin Advised by Prof. Xu Dazhuan Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Engineering December, 2012 承诺书 本人郑重 声明: 所 呈交的学 位论文, 是本人在 导师指 导 下, 独立进 行研究工 作所取 得 的成果。 尽我所 知 ,除文中 已经注 明 引用的内 容外 , 本学位论 文的研 究 成果不包 含任何 他 人享有著 作权的 内 容。 对 本论文 所 涉及的研 究工作 做 出贡献的 其他个 人 和集体 , 均已 在文 中以明确 方式标 明。 本人授权 南京航 空 航天大学 可以有 权 保留送交 论文的 复 印件, 允许 论 文 被 查 阅 和 借 阅, 可 以 将 学 位 论 文 的 全 部 或 部 分 内 容 编 入 有 关 数 据 库 进行检索 ,可以 采 用影印、 缩印或 其 他复制手 段保存 论 文。 必威体育官网网址的学 位论文 在 解密后适 用本承 诺 书 作者签名 : 日 期:南京航 空航 天大 学硕 士学 位论文 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 。 关键词 :城 市环 境, 传播 损耗 , 射线 跟踪 ,高