基于加速多镜像法对城市微蜂窝小区电波传播的分析计算

【摘要】： 数字移动通信在世界范围内飞速发展,正日趋影响着人们的生活。为了充分地利用现有的频率资源和增加移动通信网的容量以达到个人通信的目的,目前的移动通信系统的无线电覆盖常采用微蜂窝的结构。因此掌握微蜂窝无线移动信道的传播特性对个人通信的无线传输技术的研究与开发以及无线通信网的设计、规划和优化都具有十分重要的意义。 近年来,在国内外著名刊物上都有不少有关城市小区电波传播方面论文发表。但在各种文献资料中,对矩形建筑物排列分布的城市环境的电波传播预测较多,对复杂情况的微蜂窝城市小区的电波传播预测甚少。本文分析了非规则排列的矩形建筑物和圆柱型建筑物的城市微蜂窝小区电波传播的情况。 本文是基于无线电波预测中传统的镜像原理与双射线传播模型的结合而提出的改进了的射线跟踪算法,它能用于任何复杂的传播环境中,能找到从发射机到接收机之间的所有传播路径而无须冗余的计算。另外,从本质上讲,它是一种基于镜像理论的点对点的射线跟踪法,所以无须进行接收测试,因此有较高的计算效率,并且保证了较高的精度。而且,本文根据实际情况提出了多种加速算法,例如运用了先平面后空间的先二维后三维的射线跟踪模型,这种模型避免了复杂的三维跟踪,使三维问题得以用两维手段解决,使预测精度和计算复杂性得以合理兼顾。在算法程序的编制上,采用了数据结构中多叉树的思想,利用visual c++仿真计算软件中的结构数组的概念形成了“虚拟源树”的射线跟踪模型。本文还探索了自动建立建筑物数据库的方法,基于几何光学和一致性绕射理论对跟踪射线的场强进行了计算。 本文最后计算了一种典型的规则排列得城市环境中街道得电波传播路径损耗,并与文献中得实测及计算数据进行了比较,然后进一步对矩形、圆柱型建筑物城市小区电波传播进行了分析计算。