[發明專利]基于射線跟蹤法的電磁波傳播預測方法

無效

• 申請號: 200910050577.2
• 申請日: 2009-05-05
• 公開（公告）號: CN101592690A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發明（設計）人: 李國輝;王志彬;張娟;王慧娜;嚴軍
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G01R29/08
• 分類號: G01R29/08;H04B17/00
• 代理公司: 上海上大專利事務所（普通合伙）
• 代理人: 何文欣

技術領域

本發明涉及一種通信技術領域的電波傳播預測方法，具體是一種基于射線跟蹤法的電磁波傳播預測方法。

背景技術

隨著對下一代移動通信技術研究的深入，如何在下一代移動通信系統中進一步提高頻譜利用率，為用戶提供更好的業務體驗成為研究者首要關心的問題。在構建新一代網絡通信試驗環境時，為了減少測試和組網的盲目性，首先建立電波傳播模型是極其必要的。

電磁波傳播預測大多是通過實地測量方法實現的，實地測量需要耗費大量的人力、物力和財力，而且測量結果所估計的參數只適用于被測區域以及與其結構相近的地區，實用范圍很小，并且測試結果受當時測試條件如空氣濕度和偶然電磁場干擾信號的影響。

再者，城市環境，尤其是大城市的城市環境非常復雜，包括許多密集建筑、環形道路、高速直道、高架路和開闊地等，電磁波的傳播形式多種多樣，有直射、反射、散射、衍射及透射等。例如金屬玻璃幕墻、江河湖泊、光滑地面或墻面等有可能形成較大的反射。由于大部分傳播環境下不存在視距路徑，這就使得電磁波的二階反射波、一次反射后的一階繞射波以及一次繞射后的一階反射波在復雜城市環境中對信號的接收具有較大的貢獻。同時由于車輛行駛時引擎點火產生的電磁波會帶來很高的噪聲，對接收信號造成一定的干擾。所以必須分析復雜城市環境中諸多因素對鏈路預測的影響程度。

通過電磁輻射的分析和計算，建立電波傳播預測的確定性模型，進行計算機傳播模擬分析計算，可有效地彌補實地測量耗費人力、物力和財力的缺陷。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的不足和缺陷，提出一種新型的應用在復雜城市環境中的基于射線跟蹤法的電磁波傳播預測方法，能在節省人力、物力的前提下，建立適應性更好的電磁波傳播預測模型，為下一代移動通信的網絡分析和設計提供必要的條件。經過理論分析，將電磁波的直射、一次反射、兩次反射、一次繞射、一次反射加一次繞射、一次繞射加一次反射及兩次繞射對信號的貢獻計算在內，可以精確地計算接收點的場強從而確定基站的覆蓋范圍。

為達到上述目的，本發明的構思是：本發明包括射線路徑的查找，反射、繞射射線的計算，接收場強、路徑損耗的計算。一般來說，-75dBm(dBm是一個考征功率絕對值的值，計算公式為：10lg(功率值/1mw)，1mw即1dBm)的接收電平表示在市區一般建筑物室內能夠保證通話，-95dBm的接收電平表示在室外能保證通話，而當接收電平低于上述門限時，初步可認為是信號盲區。則根據接收點的接收場強就可以估計基站的覆蓋范圍。

射線路徑的查找基于鏡像法。鏡像法建立在反射定律、折射定律和幾何理論的基礎上，由幾何光學可知，反射線可以通過尋找鏡像點的辦法來得到，進而確定射線的傳播路徑。

反射、繞射射線的計算如下：

反射場(E^r)或繞射場(E^d)基本公式為：

E^r＝Eⁱ×A_s×R×e^-jks??????(1)

E^d＝Eⁱ×A_d×D×e^-jks??????(2)

Eⁱ是入射場，R、D分別為并矢反射系數和并矢繞射系數；A_s，A_d分別為反射波的傳播因子和繞射波的傳播因子；s為源點與接收點的距離；k是波數。

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