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正文摘录:

2007年第5期总第244基于三维射线跟踪模型的电波传播预测研究朱若萍(上海百林通信软件有限公司上海201203)摘要：电波传播预测在现代无线通信系统中扮演着极其重要的角色，精确预测电波传播路径损耗为合理的微蜂窝无线网络规划、设计提供了必要条件。首先介绍了利用射线跟踪技术这种确定性的分析方法预测无线电波传播的理论基础和基本思想，接着详细论述了几种常用的射线跟踪方法，并对他们做了简单的比较，随后介绍了射线跟踪加速技术中的空间分区技术，最后展望了未来要解决的问题和发展方向。关键词：射线跟踪；预测模型；路径损耗；三维地理信息中图分类号：TN92文献标识码：A文章编号：1。04—373X(2007)05—023一03StudyofWave】PropagatiOnPredictionatrout，TlIree—DinlensionalRayTracingModelZHURuopingAbstract：WaVepropagauonpredictionplaysani’mportantrole：inmodernw’lrelesscommunicationsystem.Accuratepredic—tion0fwavepropagationpathlos.~·providesnecessaryconditionsforplanninganddesignmk：rocellularwirelessnetwork_Thispaperpresentsbasic：principlesofwl’relesswave’spropagat‘ionpredicti’onbyusin‘graytracingmethodofdeterml‘natemean.,；.Somefamiliarmethodsofraytracingareparticulardiscussedandcomparedsimply.Thenitpresentsspatialzoni‘ngtechniqueinraytracingacceleratetechnology.Atlast，thema‘inissuesofthefurther。researcharepom‘ted.Keywords：raytracing；predictionmodel；pathloss；three—dimensionalgeographical1引言电波传播特性预测是移动通信设计中十分重要的一个环节。选择好基站位置和高度以实现良好的电波覆盖和减少对频率复用区的干扰是网络规划时一项重要的工作。若没有良好的传播预测模型，选择基站位置和高度的惟一方法就是通过实际测量来反复测试。显然这会浪费大量的人力、时间，费用也很高。电波传播预测模型大致分为2类：建立在大量测试数据和经验公式基础上的实测统计方法——经验性模型和基于无线电传播理论的理论分析方法——确定性模型。实测统计方法所得结果直接来之于实测，直观可靠，由这种方法所获得的电波传播模型仍然是当今进行移动通信场强预测的主要工具。但用该方法所得出的模型对环境依赖性较大，对实测设备的要求也较高，使得该方法的应用有一定的局限性。确定性分析方法应用电磁波传播理论来建立预测模型基础牢固，结果更有普遍性，获得人们不断的关注。随着日益增长的话务要求，开始出现微蜂窝或微微蜂窝移动通信系统，发射天线处在较低位置的情况，这时大量经验性模型就不再适用。此外，城市环境中高速数字通收稿日期：2006一08一08信系统带来的多径现象会导致频率选择性衰落，在接收机处产生离散的脉冲信号。当接收检验器试图对这种离散的传输数据脉冲解码时，延迟的信号脉冲就引起码间干扰(ISI)。基于几何光学(GO)原理的射线跟踪模型…(RayTracing)属于确定性模型，他能精准预测实际传播环境中多径信号的幅度和延迟的传输模式。由于微蜂窝系统一般采用的电波频段在UHF的较高部分(2GHz左右)，传播环境中障碍物尺寸远大于电波波长，这使得借用光传播理论分析电波传播成为可能，这样可充分利用建筑物数据，对确定点电波传播进行确定性分析。2射线跟踪的基本思想和常用方法2.1射线跟踪的基本思想射线跟踪模型基于三维地理信息地图，充分考虑地理环境、建筑物的特征和分布对信号传播的影响，通过理论计算分别得出每一点上的接收信号强度。射线跟踪法的基本思想是：首先确定一个发射源的位置，根据三维地图上的建筑物特征和分布，找出发射源到每个接收位置(测试点)光线的所有传播路径。然后根据菲涅耳等式和几何绕射理论(GTD／UTD)等，确定反射和绕射损耗，这样相应得到每条路径到每个测试点的场强，将到达同一测试点的所有路径的场强做相干叠加，得到每个测试点总的接收23