无线局域网下室内电波传播特性预测与分析

论文摘要

随着高频电波技术及其应用的迅速发展，各种特定环境下的电波传播特性研究已经成为一个重要课题。特别室内电波的有效覆盖日趋严格，发展室内微蜂窝，无线局域网等系统成为必然趋势，而在设计这些移动通信系统时，一个最重要的方面就是要知道：在系统的覆盖区域内，每个接受点的接受信号强度以及它的波动变化情况，即要知道系统的覆盖效果和每一个点的干扰问题。接受信号的强度可以通过测量的方法获得，但是这样做的结果必然是成本的提高，因此，系统的覆盖和干扰预测就显得十分重要了。 从70年代开始，国内外对电波传播预测的研究就广泛开展，并建立了一些分析模型，进入90年代以来，研究重点从宏蜂窝转向了微蜂窝，无线局域网等系统下的电波传播特性。 微区电波传播特性分析模型多是理论模型，采用射线追踪法，对源辐射情况进行模拟。测量数据表明，射线追踪法能准确的模拟出特定环境中电波传播特性，由于大部分特定环境复杂，通常意义上的射线追踪计算量极大，现有的很多计算机计算起来速度较慢，因此需要寻找合适的射线追踪方法。 本文给出了一种新型的快速的射线追踪方法——有效可见区域辐射源树射线跟踪法。这种方法基于几何光学理论（GO）和一致性绕射理论（UTD），通过建立可见反射面——绕射边缘树结构，采用先二维后三维的方法找到所有到达场点的有效射线，求出场点的电场值。 采用前面提到的方法，本文预测分析了一下无线局域网下某系里面的某实验室南半区的电波传播特性和覆盖情况，验证了此方法的可行性和实用性。并在此基础上和其他的一些算法进行比较，指出各自的优缺点。最后用C++语言模拟实现，为工程设计提供了依据。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 电波传播的基本方法
• 1.2.1 确定型模型
• 1.2.2 统计模型
• 1.2.3 其它的研究方法
• 1.3 室内无线电波传播及其研究意义
• 第二章 无线局域网
• 2.1 无线局域网的起源和发展
• 2.2 无线局域网的优势
• 2.3 无线局域网采用的标准
• 2.4 无线局域网的应用
• 第三章 移动环境下无线电波的传播机制
• 3.1 移动无线环境传播机理
• 3.2 自由空间传播和损耗
• 3.3 反射波的传播
• 3.3.1 反射系数
• 3.3.2 平坦地面的反射
• 3.4 绕射波的传播
• 3.4.1 惠更斯原理
• 3.4.2 菲涅尔区
• 3.4.3 绕射损耗
• 3.5 透射波的传播
• 第四章 射线追踪理论基础
• 4.1 射线基坐标系
• 4.2 反射波射线跟踪
• 4.2.1 反射射线的轨迹
• 4.2.2 反射场强的计算
• 4.3 绕射波射线跟踪
• 4.3.1 绕射射线的轨迹
• 4.3.2 绕射场强的计算
• 4.4 场强的求解
• 第五章 一种高效的射线跟踪法
• 5.1 强制射线跟踪法
• 5.2 入射反弹法
• 5.3 镜像法
• 5.4 一种新的射线跟踪法
• 5.4.1 可见区域
• 5.4.2 建立辐射源树
• 5.4.3 射线跟踪参数
• 第六章 程序实现模块
• 6.1 面向对象的程序设计（OOP）简介
• 6.2 程序模块的表示
• 6.2.1 室内结构分析
• 6.2.2 复数的乘法和除法
• 6.2.3 构造射线管
• 6.2.4 判断射线是否与平面相交
• 6.2.5 单根射线入射和反射的矢量关系
• 6.2.6 射线管的接受和终止
• 6.2.7 判断是否存在直射波
• 6.3 场强的计算表示
• 6.3.1 直射波的场强计算
• 6.3.2 反射波和折射波的场强计算
• 6.3.3 绕射波的场强计算
• 第七章 仿真结果分析及进一步优化工作
• 7.1 数值结果分析与比较
• 7.2 射线管立体角与计算时间的关系
• 7.3 射线管立体角与跟踪到的路径的关系
• 7.4 反射次数和计算时间的关系
• 7.5 射线管立体角增量与平均误差的关系
• 7.6 反射次数与平均误差的关系
• 7.7 总结和进一步的优化工作
• 致谢
• 参考文献