宏小区场景下基于射线跟踪算法的快速预测分析

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1、西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位

2、期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要对于给定站点的传播预测问题，射线跟踪方法因其简单而准确而得到了广泛的运用。本文使用了基于虚拟源树的射线跟踪算法，该算法能准确的进行无线信道预测仿真。然而这种使用确定性模型的算法需要以精确的地理环境数据库为基础，在复杂城市环境中这意味着大量的输入数据。

3、对于宏小区城市环境下，直接使用完整的地图可能会导致计算时间过于庞大。而其中大多数建筑物对电波传播的影响较小，经过这些建筑物的路径都因为对最终结果影响较小而被舍弃。因此需要一种能预先选择出影响较大的建筑物的算法。针对室外宏小区环境的特点，结合射线跟踪模型，提出一种射线跟踪预处理方法。本文针对这一技术，首先介绍了基于虚拟源树的射线跟踪方法和需要计算的相关参数。宏小区下三维电波传播预测需要使用精确的数字地图，因此介绍了数字地图的基本概念和数据的存储方式。文中使用.mif和.mid文件保存原始输入数据，这两个文件分别保存建筑物的二维投影信息和高度信息。预处理技术分为三个部分，目的是选择出

4、对电波传播影响较大的建筑物。A类部分是那些处于以发射天线和接收天线为焦点的椭圆内的建筑物；B类部分是那些分别以发射天线和接收天线为视点直接可见的建筑物。传统的可见性算法并不适用于宏小区城市环境，因此本文使用OpenGL辅助进行可见性判断。C类部分是那些不属于A类但是具有合适的朝向和大小的建筑物。在求出三类建筑物之后，根据一定规律将三类结果进行合并，并利用Matlab画出三维城市环境以及二维结果处理前后的对比图。得到预处理结果之后，需要对这种算法的精度进行验证。首先，将预处理算法的结果作为输入数据，分别分析预处理算法对于射线路径、路径损耗和均方根时延扩展等参数的影响。其次，在预处理

5、算法中，有两类数据对最终结果有着较大的影响。第一种为预处理参数，主要是C类部分中设置的数据。为了阐明这些参数对于结果的影响，权衡计算时间和计算精度这两个因素，求出了预处理算法执行时最优化的几何参数设置。第二种为限制数，其取值对于计算时间的影响较大。这些参数的确定将为预处理算法在实际使用时提供良好的基础。结果表明预处理算法在对精度影响较小的前提下，能节约90%左右的时间。关键字：无线电波传播预测，射线跟踪，数字地图，射线跟踪预处理论文类型：基础研究类I西安电子科技大学硕士学位论文IIABSTRACTABSTRACTTheray-tracingmethodissimpleandmos

6、twidelyusedintheareaofsite-specificpropagationprediction.Raytracingalgorithmmainlybasedonthevirtualsourcetreeinthispaperwhichcanpredicttheradiochannelaccurately.However,thisalgorithmwiththedeterministicmodelisbasedonprecisegeographicalenvironmentdatabase，whichmeansalargeamountofinputdatainurb

7、anenvironment.Formacrocellcityenvironment,directlyuseofthewholemapmayleadhoursorevendaysofcomputationaltime.However,mostofthebuildingshavelittleornoeffectontheradiopropagation,theraypathsthroughthesebuildingsareabandonedbecausetheyhavelittlei