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移动通信中射线跟踪算法理论及实现的研究

作　者: 龚廖安
导　师: 李莉
学　校: 北京邮电大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 射线跟踪移动通信虚拟源二叉树电波传播预测模型
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

在现代移动通信系统的无线网络设计和规划中,电波传播预测是其中的一个重要环节。随着数字移动通信的飞速发展,为了充分利用频谱资源,城市小区向着微蜂窝方向发展,小区的覆盖范围越来越小,小区间的统计相似性消失,使得基于测量数据的经验电波传播预测模型失效。这就需要建立一种精确的电波传播预测模型来分析微小区的电波传播。结合了几何光学(GO)、几何绕射理论(GTD)、一致绕射理论(UTD)的射线跟踪算法能精确且高效地查找射线路径,分析移动通信中的多径效应,计算多种信道参数,是一种适合于计算微小区电波传播的方法。本文提出了一种能有效预测微小区环境中电波传播的射线跟踪算法——基于虚拟源二叉树的射线跟踪算法。该算法采用简单且高效的二叉树数据结构存储发射源、反射源和绕射源的信息,通过遍历二叉树查找从发射源到接收点的有效射线路径,并采用多种加速技术对算法进行加速。该算法属于一种反向射线跟踪算法,但也结合了正向算法的思想,即具有反向算法的计算精度又具备正向算法的覆盖范围。本文采用VC++6.0作为算法的开发平台,编程实现了该算法,并建立小区环境模型,对电波传播路径损耗进行计算,并对结果进行了分析,验证了该射线跟踪算法的有效性。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-14
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 射线跟踪算法的研究状况  11-12
  1.3 本文的主要研究内容  12-14
第二章电波传播基础理论  14-26
  2.1 自由空间电波传播  14-16
  2.2 电波的反射  16-20
    2.2.1 反射路径  16-17
    2.2.2 反射场强  17-18
    2.2.3 平地面上电波传播  18-20
  2.3 电波的绕射  20-24
    2.3.1 绕射问题的求解方法  20-21
    2.3.2 几何绕射理论  21-22
    2.3.3 绕射场的计算  22-24
  2.4 射线场强的计算  24-26
第三章陆地移动通信系统电波传播预测模型  26-31
  3.1 陆地移动通信系统中的电波传播特点  26
  3.2 电波传播预测模型  26-31
    3.2.1 经验模型  27-28
    3.2.2 确定性模型  28-31
第四章射线跟踪算法  31-36
  4.1 射线跟踪基础理论  31-33
    4.1.1 几何光学的基本原理  31-32
    4.1.2 射线基坐标系  32-33
  4.2 常见的射线跟踪算法的实现机制  33-36
    4.2.1 正向算法  33-34
    4.2.2 反向算法  34-36
第五章基于虚拟源二叉树的射线跟踪算法  36-46
  5.1 算法的设计思想  36-37
  5.2 小区环境的可见性判断  37-40
    5.2.1 虚拟源的可视范围  37-38
    5.2.2 背面采集  38-39
    5.2.3 遮挡测试  39-40
  5.3 虚拟源二叉树  40-42
    5.3.1 同级虚拟源链表  41
    5.3.2 下级虚拟源  41-42
  5.4 查找有效路径  42-44
    5.4.1 查找路径  42
    5.4.2 有效性判断  42-44
  5.5 信道参数的计算  44
  5.6 该算法的优越性和缺陷  44-46
第六章算法的编程实现  46-59
  6.1 程序的总体构架  46-47
  6.2 程序的实现  47-55
    6.2.1 环境信息的导入  47-49
    6.2.2 构建虚拟源二叉树  49-52
    6.2.3 路径查找及有效性判断  52-53
    6.2.4 场强的计算  53-55
  6.3 程序的结果及分析  55-59
    6.3.1 路径跟踪结果  55-56
    6.3.2 路径损耗结果分析  56-59
第七章总结  59-60
参考文献  60-63
致谢  63-64
攻读学位期间发表的学术论文目录  64

移动通信中射线跟踪算法理论及实现的研究

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