[發明專利]一種電磁波傳播預測方法和裝置

有效

• 申請號: 201410111335.0
• 申請日: 2014-03-24
• 公開（公告）號: CN103888205A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 梅曉蔚;楊顯強
• 申請（專利權）人: 上海華為技術有限公司
• 主分類號: H04B17/00
• 分類號: H04B17/00;G06F17/30
• 代理公司: 深圳市深佳知識產權代理事務所(普通合伙) 44285
• 代理人: 胡麗萍

技術領域

本發明涉及通信技術領域，具體涉及一種電磁波傳播預測方法和裝置。

背景技術

現有通信技術中，為了改善室內無線信號覆蓋，最經濟快捷的方法是安裝室內信號發射器。為了使得室內各個地方都能達到可用的信號強度，以提高通信質量，為用戶提供滿意的服務，需要快速準確的預測出室內信號的覆蓋趨勢，正確預估室內信號發射器的合理擺放位置。

室內無線信號傳播模型主要分為經驗模型與確定性模型兩類。確定性模型也稱為定點傳播模型，是依據電磁波傳播理論來描述室內無線信號傳播，可提供精確的定點信息，預測信號的傳播特性參數。確定性模型中的射線追蹤法是目前常用的預測方法。

射線跟蹤法是一種被廣泛應用于移動通信和個人通信環境中的預測無線電磁波傳播特性的技術。其原理如下：將從源點輻射出的高頻電磁波看作一條條射線來表示電磁信號，能量在各自獨立的射線內傳播。在確定了收發天線的位置以及周圍建筑等環境特征后，構建精確的輸入數據庫（包括障礙物和包括所用材料的電磁參數的地點幾何學信息）。然后根據電磁波的反射、透射、繞射等波動現象，并借助于計算機就有可能精確地確定每一條射線的傳播路徑。再結合應用幾何光學（Geometrical?Optics，GO）和一致性繞射理論（Uniform?Theory?of?Diffraction，UTD）等電磁波傳播理論，就可以準確預測基站覆蓋區域的場強強度分布，進而確定路徑損耗對無線通信工程設計具有重要實用意義的信道參數。

射線跟蹤法因具有預測精度高、經濟成本低、易于程序化等優點，在特定點預測模型中獲得了廣泛應用。但是，當應用于一些復雜場景時，射線跟蹤法卻存在計算效率較低的問題。

發明內容

本發明實施例提供一種電磁波傳播預測方法和裝置，以解決現有的射線跟蹤法計算效率較低的問題。

本發明第一方面提供一種電磁波傳播預測方法，包括：針對具有多個面元的場景空間構建kd樹；采用發射反彈射線法對源自發射點的電磁波射線進行跟蹤，在跟蹤過程中遍歷已構建的所述kd樹加速尋找與電磁波射線相交的有效面元，在設定的反射和透射交互閾值內，獲得電磁波射線傳播的所有可能路徑；采用鏡像法對所有可能路徑進行判斷，找出能夠從發射點到達接收點的合法路徑；以及，計算每條合法路徑的電磁波射線到達接收點時的信號強度。

在第一種可能的實現方式中，所述針對具有多個面元的場景空間構建kd樹包括：將場景空間中的物體都剖分為三角形面元；使用貪婪算法對場景空間進行空間劃分，構建出相應的kd樹；所述kd樹包括根節點、子節點和葉節點，所述根節點表示所述場景空間，所述子節點表示劃分出的子空間，所述葉節點表示無需繼續劃分的最小子空間，每一個最小子空間中包括若干個面元。

結合第一方面的第一種可能的實現方式，在第二種可能的實現方式中，所述使用貪婪算法對場景空間進行空間劃分包括：以整個場景空間為kd樹的根節點，初始狀態以根節點為待劃分的節點；針對待劃分的節點，進行空間劃分，具體包括：選取節點包圍盒中跨度最大的軸作為分割軸，選擇節點內部各面元包圍盒與分割軸垂直的面作為候選分割平面；對每一個候選分割面使用貪婪算法代價函數計算代價；選擇代價最小的候選分割面作為為最佳分割面進行空間劃分，生成兩個新的子空間作為kd樹中兩個新的子節點；判斷生成的子節點是否滿足終止條件，若不滿足，則以生成的子節點為待劃分的節點，重復執行上述進行空間劃分的步驟；若生成的子節點滿足終止條件，則以滿足終止條件的子節點為葉節點。

結合第一方面或者第一方面的第二種可能的實現方式，在第三種可能的實現方式中，所述判斷生成的子節點是否滿足終止條件包括：判斷子節點關聯的面元數目小于或等于預設值，或者，判斷子節點深度超過用戶定義的最大深度，則認為滿足終止條件，否則，認為不滿足終止條件。

結合第一方面或者第一方面的第二種可能的實現方式，在第四種可能的實現方式中，所述方法還包括：若以所選跨度最大的軸作為分割軸時，找不到滿足條件的分割面，則以其它軸為分割軸，繼續進行空間劃分；直到以所有軸為分割軸時，均不能使代價減小，則停止空間劃分，直接生成為葉節點。

結合第一方面或者第一方面的第一種至第四種可能的實現方式中的任一種，在第五種可能的實現方式中，所述在跟蹤過程中遍歷已構建的所述kd樹加速尋找與電磁波射線相交的有效面元包括：針對入射的電磁波射線，從根節點開始遍歷所述kd樹，找到與入射位置鄰近的葉節點，判斷入射的電磁波射線與所述鄰近的葉節點中的面元是否相交，若相交，則判斷該相交的面元是有效面元。