基于多源异构数据融合与RT的高铁网络优化系统

在高速铁路建设中,采用的电力拖车、路堑、站台、桥梁、明洞等特殊、形状不规则的建筑物,会对电磁波传播机理和多通路产生一定的影响,使其呈现出明显的衰减特性。从空间上看,呈现出强烈的空间异同性和频度相关,从而导致经验模型无法准确表征铁路场景的电波传播特性,成为制约无线网络规划精确度与效率、限制铁路移动通信系统高质量发展的理论瓶颈之一。针对这一挑战性难题,本文开展了基于多源异构数据融合的铁路移动通信高精确度网络规划及优化系统研究。采用高性能射线跟踪(RT)技术针对铁路通信930 MHz频段下的高铁场景进行了网络优化仿真。仿真结果表明,90%的接收信号强度相较于优化前提高了13.9 dB,显著提升了铁路复杂场景中的无线网络质量。     

射线跟踪算法应用综述

5G网络部署场景对5G技术的网络规划的精度及准确度提出了更高的要求。要实现准确、高效、常态化的无线网络规划与优化,需要依托精准的无线信道模型和高效的仿真方法。受限于计算复杂度和计算能力,应用复杂度较高。近来,射线跟踪技术在愈发精细化、智能化的宽带无线通信时代越来越得到关注和认可     

面向新一代铁路移动通信的网络规划技术研究

为了解决铁路移动通信网络规划成本高且效率低的问题，满足铁路智能无线网络建设需求，以京沈客运专线为场景，研究了2.1 GHz频段下基于高性能射线跟踪的5G铁路专用移动通信（5G for railway, 5GR）智能无线网络规划技术.依托参考信号接收功率(reference signal receiving power, RSRP)高性能射线跟踪仿真得到电磁波在特定环境下传播时的信道特性和路径损耗，进而精准预算无线链路的RSRP和下行传输速率；同时将规划问题建模为多目标优化求解问题，使用遗传算法对基站参数进行分级规划，在RSRP覆盖达标的前提下，最大化下行传输速率，智能输出基站工参最优解.仿真结果表明该技术可以满足RSRP覆盖率和最大化下行传输速率的规划目标，为后续实现精准高效的5G-R无线网络规划和优化提供仿真支撑和参考.     

反向射线跟踪法中垂直尖劈的绕射算法

移动通信基站电磁波传播预测是移动通信网络设计的关键课题。射线跟踪法是解决这一问题的有力工具。目前对射线跟踪法的研究大都集中在正向算法，反向算法虽更为精确，但实现过程较为复杂，因而少有涉及。城市建筑物的尖劈可分为垂直尖劈和水平尖劈，本文主要对反向射线跟踪法中的垂直尖劈绕射算法进行了详细研究。首先采用扫描算法求出可见劈表，找出有效传播路径，对每一条路径计算接收点场强，累加得出总的绕射场强。最后通过小区实例，验证计算方法。     

反向射线跟踪的三维路径搜索方法

移动通信基站电磁波传播预测在移动通信网络设计和电磁辐射环境影响评价中起着关键性作用。反向射线跟踪方法是解决这一问题的有效方法。介绍了反向射线跟踪的三维路径搜索方法,这种搜索方法建立在三维模型数据信息的基础之上,方便,快捷。首先,建立环境小区的三维建筑物模型;其次,运用本文所介绍的三维路径搜索方法,找出电波精确的传播路径,对每一条路径计算接收点场强,叠加得出总场强;最后用软件实现场强预测系统,并用实验验证预测模型的准确性。     

3.5 GHz车联网信道测量与仿真对比分析

针对第五代（the 5th Generation,5G）移动通信试验频段中的3.5 GHz开展测量和分析研究.利用自主研发的频域信道探测系统对车联网场景进行测试,同时,利用自主研发的射线跟踪仿真器产生车联网场景的信道数据.通过校正几何模型和材料库对实测场景进行仿真,并与实测结果进行接收功率的对比,进而利用对数距离路径损耗模型对实测和仿真场景的路径损耗曲线进行拟合.结果表明,仿真场景的路径损耗因子和阴影衰落标准差的相对误差都不超过7%,从而验证了射线跟踪仿真器在信道仿真中的有效性和准确性.本文的研究内容将对未来5G车联网中低于6 GHz频段的选择和网络部署提供研究依据和指导.     

通信基站电磁辐射场强的系统建模与数值仿真

基于数字城市管理和射线跟踪算法的基本原理,采用三维实体环境建模、反向射线跟踪路径搜索和辐射场源射线多途径传播的场强合成算法,建立了一种对城市小区移动通信基站附近的电磁辐射场强进行系统建模与数值仿真的新方法.该方法有效克服了传统电波传播预测模型不能适应不同小区环境下的复杂建筑模型以及其他确定性方法不能精确找到电波传播路径的局限性.在城市小区的不同空间分布区域,本算法的计算机软件数值仿真结果与实地测量结果的良好一致性验证了该方法的实用性、有效性和正确性.     

射线跟踪模型在LTE无线网络规划中的应用

随着LTE的部署与发展,传统的无线传播模型已无法满足LTE实际规划的需要。文章首先分析了射线跟踪模型在LTE无线仿真的准确性,并在实际网络规划中加以应用。测试结果证明,基于射线跟踪模型的仿真对LTE试验网基站布局的影响及其指导意义。     

室外型小基站宏微协调规划方法研究

基于中国铁塔对室外型小基站的规划方法进行研究,根据目前小基站发展趋势,给出中国铁塔对小基站的界定,研究小基站宏微协调规划方法和流程,归纳小基站适用的4大类10小类场景,并采用热力图辅助确定小基站部署目标区域,最后给出射线跟踪模型+5m高精度地图的小基站仿真分析方法,本研究为中国铁塔进行小基站规划提供参考.     

高性能射线跟踪技术在智能交通领域的应用

随着移动通信技术的快速发展和更新换代,各行各业的信息化、智能化日益依赖于无线通信的强有力保障。因此,准确的信道信息、可靠的无线覆盖至关重要。射线跟踪技术面向不同行业的各类通信场景,通过建立有效的三维场景模型,以材料电磁参数、天线参数为基础,依托高性能计算引擎,将光学的射线技术引入电磁计算领域,能够准确地表征反射、散射、绕射、透射等多种电波传播机理及其对无线系统的影响。本文介绍了作者团队自主研发的高性能射线跟踪仿真平台,围绕高性能射线跟踪技术在智能交通领域的应用案例,阐述了射线跟踪技术在轨道交通、水路交通、公路交通等智能交通领域无线网络规划与优化、无线信道建模及信道特性分析等方面的技术优势,以期以自主可控的高性能射线跟踪仿真技术更好地助力我国交通强国战略的实施。     

一种低仰角雷达射线的准确快速描迹方法

探讨了对流层中雷达射线的准确快速描迹技术。和国内一直沿用积分方程进行对流层射线描迹不同，该文基于射线微分方程进行射线描迹，使用了高阶Runge-Kutta数值微分解法，它可避免积分算法计算效率低、零度仰角附近难以计算等方面的局限。模拟结果和已有研究结果的比较表明，该方法可以获得较为理想的准确结果和计算速度。     

海上蒸发波导条件下电波传播的分析

抛物方程方法已经被广泛地应用于电磁波传播的研究,并成为解决电磁波传播问题主要的工具。应用抛物方程和电波传播的基本理论,计算了电磁波在蒸发波导和标准大气中的传输损耗,得到了电波的空间传播损耗图,与射线理论的射线描迹技术得到的结论是一致的,但是抛物方程方法求解速度快,具有很好的实时计算特性,并且能弥补目前射线描迹技术尚不能精确描述空间场分布的缺点,因此更具有实用价值。     

Comparison of GA and DDE for optimizing coverage in indoor environment

This paper presents a method for determining the required number and locations of transmitting antennas to optimize wireless propagation coverage in indoor ultra‐wideband communication system. In the coverage prediction model, we use the three‐dimensional ray‐tracing technique associated to a genetic algorithm and a dynamic differential evolution for optimizing the transmitting antennas location in an indoor environment. The ray‐tracing method is employed to calculate the field strength from one or more transmitting antennas, and the optimization algorithm is used to determine the required number and locations of these antennas to achieve optimized wireless coverage in the indoor environment. The combined three‐dimensional ray‐tracing and optimization algorithm was applied in the indoor environment to find the best location of the transmitting antennas by maximizing the power in the coverage area. The use of deployments to minimize the transmitting antennas and maximize the power in the coverage area was proposed. Obtained simulation results illustrate the feasibility of using the integrated ray‐tracing and optimization method to find the optimal transmitter locations in determining the optimized coverage of a wireless network. The dynamic differential evolution has better optimization results compared with the genetic algorithm. The investigated results can help communication engineers improve their planning and design of indoor wireless communication. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

An FDTD/ray-tracing analysis method for wave penetration through inhomogeneous walls

A novel method of studying wave penetration through inhomogeneous walls using the hybrid technique based on combining finite-difference time-domain (FDTD) and ray tracing methods is presented . The FDTD method is used to analyze the transmission characteristics of inhomogeneous walls. Using the knowledge of the tangential electric and magnetic field distributions along the borders of the FDTD computation domain, rays are sent out to cover the rest of the environment so that prediction of signal coverage can be made more efficiently without compromising the accuracy. Numerical results of the method have been compared and shown to agree very well with those of measurement and those of full wave analysis. Examples have shown the inadequacy of the traditional ray tracing method in the presence of walls made of concrete blocks. However, the proposed method can accurately predict signal coverage by taking into account the scattered fields by the inhomogeneity inside the walls. The method does not add much to computational complexity. Reduction in computation time is even more significant when the incident waves can be approximated to be plane waves and the wall structure is periodic.     

基于点云重建复杂城市建筑环境的电磁计算

在现代城市环境中,地形地貌地物复杂,精确评估电波传播效应十分困难. 针对传统城市建筑环境电磁计算物理建模不够精确的问题,提出利用多视角立体视觉的方法对城市复杂建筑环境进行基于点云的三维重建,获取精确的三角网格模型,并通过机器学习图像分割的方法获取城市环境边界电磁属性;在此基础上进行基于一致性绕射理论的射线追踪电磁计算,从而获取厦门大学翔安校区的电磁态势分布. 通过在不同分辨率网格模型上计算,并与COST231-Hata模型和实际测量结果对比,高分辨率网格模型的均方根误差为6.065 5 dB,证明了本文建模及计算方法的有效性.     

基于仿真的LTE网络结构规划与优化解决方案

针对TD-LTE规划组网中受限于网络结构所带来的问题,主要对基于仿真分析的LTE网络结构规划与优化解决方案展开阐述。首先概述基于仿真的TD-LTE网络结构规划与优化解决方案,并介绍CrossWave射线跟踪传播模型以及仿真规划工具Atoll的ACP功能;然后对LTE网络结构规划思路、ACP仿真应用以及特殊场景精准规划效果进行具体描述;最后通过实际应用案例加以分析说明,该方案为城市LTE网络建设提供了一种新的规划与优化思路。     

基于三维射线跟踪模型的电波传播预测研究

电波传播预测在现代无线通信系统中扮演着极其重要的角色，精确预测电波传播路径损耗为合理的微蜂窝无线网络规划、设计提供了必要条件。首先介绍了利用射线跟踪技术这种确定性的分析方法预测无线电波传播的理论基础和基本思想，接着详细论述了几种常用的射线跟踪方法，并对他们做了简单的比较，随后介绍了射线跟踪加速技术中的空间分区技术，最后展望了采来要解决的问题和发展方向。     

A 3‐D Propagation Model Considering Building Transmission Loss for Indoor Wireless Communications

In the development of a new wireless communications system, a versatile and accurate radio channel for indoor communications is needed. In particular, the investigation of radio transmission into buildings is very important. In this letter, we present an improved three‐dimensional electromagnetic wave propagation prediction model for indoor wireless communications that takes into consideration building penetration loss. A ray tracing technique based on an image method is also employed in this study. Three‐dimensional models can predict any complex indoor environment composed of arbitrarily shaped walls. A speed‐up algorithm, which is a modified deterministic ray tube method, is also introduced for efficient prediction and computation.