基于SBR/IM的超宽带信号室内传播特性仿真和分析

基于入射及反弹射线法/镜像法对室内环境的超宽带信号传播进行了仿真和分析,仿真结果与测量结果的一致性良好,这验证了该方法的正确性.同时比较分析了仿真中得到的视距传播（LOS）和非视距传播（NLOS）的多径传播、接收波形、时延扩展和到达方向角分布等传播参数,仿真结果表明：（1）三次反射以上的射线对接收功率影响很小；（2）发射、接收天线极化方式一般可选择垂直极化；（3）超宽带（UWB）信号经历频率选择性衰落；（4）到达角分布近似于均匀分布.这些分析结果为超宽带通信系统室内覆盖提供了依据.     

室内射线跟踪关于反射次数的收敛性分析

由于射线跟踪所需时间随着反射次数增加而迅速增加,反射次数的上限值对于室内射线跟踪的精确度和效率至关重要。因此,本文开展了一个基于统计分析室内场景数据的射线跟踪收敛性研究。通过统计场景中的分布特征,分析射线跟踪不同反射路径的概率,研究接收功率关于射线跟踪最大允许反射次数的收敛关系,得出最优的反射次数上限值,实现优化室内射线跟踪的效率和精确度。将本文模型收敛性与射线跟踪仿真结果的收敛性参数进行对比,在同样计算精确度下,本文模型的收敛结果与射线跟踪仿真收敛结果一致,验证了本文模型的准确性。     

面向6G的无线通信信道特性分析与建模

在28 GHz与39 GHz毫米波频段室外微蜂窝场景下,基于改进射线跟踪法和反向传播(back propagation, BP)神经网络算法对毫米波单发单收信道及单发多收信道进行建模仿真研究. 在得到的无线信道仿真数据基础上,研究分析了毫米波信道的路径损耗、均方根(root-mean-square, RMS)时延扩展(delay spread, DS)、接收功率等传播特性. 通过与现有文献的测量结果对比分析验证了改进射线跟踪法的正确性与有效性. 通过BP神经网络方法拟合得到的路径损耗模型参数结果与改进射线跟踪法仿真得到的路径损耗参数结果对比发现,两者吻合程度很高,验证了BP神经网络算法能很好地对室外微蜂窝毫米波信道大尺度参数进行预测. 同时,文中给出了一种普遍适用的用来表征室外微蜂窝视距(line-of-sight, LoS)与非视距(non-line-of-sight, NLoS)场景下28 GHz与39 GHz毫米波信道的路径损耗模型. 结果表明：LoS场景下的RMS DS和接收功率都小于NLoS场景下得到的结果;LoS场景与NLoS场景下RMS DS、水平方向到达角、多径簇的个数累积分布函数均服从高斯分布;RMS DS在毫米波频段微蜂窝场景下,随着频率的升高而增大,到达接收端的多径成簇呈现稀疏性.     

俯视电波折射修正及其在俯视雷达信号接收中的应用

针对海洋上空大气折射环境影响下岸基俯视雷达信号的舰载机动接收有效方法进行了系统研究.根据实际需求,建立俯视雷达信号在海洋上空传播的物理模型,通过射线追踪法结合Hopfield折射率剖面模型,仿真计算获得了大气折射影响下的电波实际传播路径,并与Ray-VT射线追踪软件的计算结果进行比对,四种发射参数下的水平距离相对偏差分别为-0.002%、-0.041%、-0.029%、-0.007%,初步说明了电波传播路径仿真的准确性.经过仿真,发现海洋上空大气折射环境对岸基俯视雷达信号的舰载接收有很大影响,必须对接收位置和接收仰角加以修正.     

电波传播

概述电波的传播形式从发射台发射的电波通过如图1所示的种种路径到达接收台。沿路径①经大地表面传播的电波称为地表波,沿路径②从发射天线发射后直接到达接收天线的电波称为直接波,沿路径③经大地反射的电波称为大地反     

塔架环境通信网络信道模型及性能研究

复杂塔架场景无线信道多径效应更为严重,本文结合射线追踪算法提出一种三维多径簇信道模型,该模型通过几何方法追踪每一条射线路径,并对大量接收射线进行分簇,获得簇时延与簇功率等模型参数,进而获得无线通信系统的误码率性能。针对真实的三维塔架分析信道模型参数,包括传播路径、时延、接收功率、误码性能等统计特性。数值仿真结果表明,本文推导理论结果与仿真结果一致,能够准确评估塔架环境的通信性能,可有效用于优化传感器网络的部署和性能评估等领域。      

采用随机射线方法预测城市环境的无线电波传播

根据无线电波在城市环境传播的随机特性，使用随机射线方法研究无线电波的传播规律，得到二维传播环境中平均接收功率的计算模型和路径损耗预测模型。讨论了该模型中三个参数的选择方法，并通过实验数据验证了路径损耗模型。     

室内带金属家具环境的电波传播特性研究

射线跟踪方法是研究室内复杂环境电波传播特性的有效技术。基于改进的入射及反弹射线法和镜像法研究了室内有金属家具的电波传播特性,仿真结果与已知文献测量结果对比,一致性良好,证明了该方法在室内复杂环境预测电波传播特性的正确性和有效性。仿真结果表明：（1）视距传播（LOS）绕射对接收功率贡献很小,可以忽略;非视距范围内（NLOS）绕射贡献较大,不可忽略,三次反射对整个室内的接收功率影响都很小。（2）金属家具的存在导致了视距范围内接收功率的剧烈波动,非视距范围内的接收功率波动不明显。（3）有金属家具房间的均方根时延变化幅度大。（4）到达角在空房间中近似于均匀分布,加入金属家具后,在视距范围内波动剧烈。（5）受到达角的影响,多普勒频移变化情况与到达角分布一致。分析结果为室内有金属家具环境的无线通信系统设计提供了有效的理论依据。     

基于射线跟踪的空地毫米波传播损耗预测

传播毫米波传播损耗模型假设收发端天线高度比较低,不直接适用于空地传输场景,本文基于射线跟踪原理提出了一种空地场景下毫米波通信的传播损耗统计模型。该模型推导分析了视距、反射、绕射和无信号四种不同传播情况的路径概率,并综合考虑了环境、频率、距离和天线高度等因素对路径损耗的影响。仿真分析结果表明,本文模型对不同场景和传播高度都具有良好的适用性,对于非视距情况的细化分类使其计算结果,比传统模型更为精确且与射线跟踪仿真结果更为吻合,可用于空地毫米波通信系统设计和算法优化等领域。      

用射线跟踪法对室内电波传播进行预测

根据室内电波传播的特点，对室内电波的反射，透射和绕射等传播路径进行了分析，首次考虑了多层介质的反射，透射以及棱角边缘的绕射，建立了基于射线跟踪法的二维和三维传播预测模型，根据这些模型能够计算出室内各处电波传播的路径损耗。计算结果与测量结果符合很好。同时，将二维和三信跟踪预测结果作了比较，结果表明在有些情况下二维跟踪更经济实用。     

分析凋落波场传播的三维复射线理论

将二维复射线理论推广到三维空间，讨论无界均匀媒质中三维复射线场的基本特点，以及它在曲界面上的反射特性和在分层媒质中的传播特性。由于采用了复射线近轴近似和集合复射线技术，使分析过程显著简化。本文给出的这种理论分析方法可应用于激光射束在光学系统中的传播，雷达波束在天线罩中的传播，以及目标散射特性分析等。     

Modeling of 3D In—Building Propagation by Ray Tracing Technique

Ｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆ３ＤＩｎ－ＢｕｉｌｄｉｎｇＰｒｏｐａｇａｔｉｏｎｂｙＲａｙＴｒａｃｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅＧｏｎｇＫｅ；ＸｕＲｕｉ（ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆｉｎ...     

射线追踪方法中反射管的方向矢量分析

射线追踪方法因具有适合复杂环境和精度高等优点,是用于研究室内电波传播特性的重要技术.但是在构成射线管的射线交在墙角或墙棱时,传统的镜像法失效,无法求出下一代反射管的方向矢量.文章给出当射线管的射线交在墙角或墙棱时的下一代反射管的方向矢量解析式,从而有效地弥补了传统镜像法的缺陷,不放弃追踪任何一个对接收点有贡献的反射管.     

山地场景下3D射线跟踪的应用分析

山地场景海拔落差较大,地势起伏且遮挡多,传播环境复杂.与传统SPM传播模型相比,3D射线跟踪模型更好的反映了电磁传播的反射、绕射和衍射等场景,且模型参数也更加丰富,因此,会更准确合理.本文主要通过在云南某山地场景进行CW测试,使用3D射线跟踪传播模型进行模型校正并分析模型校准的结果,深入分析了在山地场景采用3D射线跟踪...     

An SBR/image approach for radio wave propagation in indoorenvironments with metallic furniture

In this paper, we propose a deterministic approach to model the radio wave propagation channels in complex indoor environments. This technique applies the modified shooting-and-bouncing-ray (SBR) method to find the equivalent sources (images) for each launched ray tube. In addition, the first-order wedge diffraction from furniture is included and the diffracted rays also can be attributed to the corresponding images. By summing the contributions of all these images coherently, we can obtain the total received field at a receiver. Besides, the vector-effective height (VEH) of an antenna is introduced to consider the polarization coupling effect resulting from multiple reflection inside the rooms. We verify this approach by comparing the numerical results in three canonical examples where closed-form solutions exist. The good agreement indicates that our method can provide a good approximation of high-frequency radio propagation inside rooms where multiple reflection is dominant. Work reported in this paper has shown that the propagation loss in indoor environments varies considerably according to furniture and polarizations     

复杂城市环境三维高斯波束跟踪预测模型

针对现有高斯波束跟踪预测方法认为绕射效应由波束扩展叠加体现而忽略绕射波束的问题,提出一种基于三维高斯波束的复杂城市环境电波传播损耗预测模型,该模型通过几何光学和几何绕射理论实现绕射波束的跟踪,并应用复射线理论和启发式有限导电率介质劈一致性绕射系数公式实现绕射场强计算.文中还分析了传播距离、反射次数等因素对电波传播预测精度和复杂度的影响.数值仿真结果表明：渥太华城市传播环境下考虑绕射预测精度比传统高斯波束跟踪模型高0.02~2.2 dB,计算效率下降8％~10％;由于反射损耗、传播距离及波束扩展等因素,预测精度在反射次数取12时较高.     

抛物型发散梯度折射率纤维透镜的光线传播和近轴成像特性

本文从光线方程出发,讨论一种抛物型发散梯度折射率纤维透镜的光线传播和近轴成像特性,导出光线在纤维透镜中传播轨迹的解析解,并给出纤维透镜的等效焦距、主平面和焦平面位置的计算公式,以及近轴成像公式。     

Markov Approach to Percolation Theory Based Propagation in Random Media

For line-of-sight links in random media or urban areas, propagation may be approximated through sequential reflections of an optical ray in a two-dimensional medium of disordered lossless scatterers. Franceschetti approximated such percolation-based optical-ray propagation by a Markov process with two absorbing barriers, provided numerical solutions for the probability of a ray passing through the percolation lattice and solved-both approximately and exactly-a corresponding problem based on the theory of martingales. In this paper we solve exactly the Markov-theoretical formulation of the problem and prove that both the Markov and martingale approaches are equivalent. Our proof is an application of the Perron-Frobenius theory which provides an elegant framework for the study of the asymptotic behavior of stochastic processes. We demonstrate that for a wide range of vacancies and incident angles the exact solution of the Markov-theoretical formulation performs significantly better than the commonly used Wald approximation in the martingale approach. This has a number of implications on the accuracy of the model, especially for low density propagation media.     

用射线跟踪法对室外至室内的电波传播进行预测

本文在介绍了电波传播预测的射线跟踪法,根据建筑物体对电波的反向和透射的特点,结合射线跟踪法,提出了一种室内物体的分块西式,设计了射线跟踪的递归算法,根据这一方面可以计算出当发射点在室外而接收点在室内时室内各处电波传播的路径损耗。实验结果表明,预测结果与测量结果符合很好。     

基于高斯光束与射线追踪的短波波场计算算法

短波通信中几何光学理论难以计算焦散波场的传播问题,提出一种基于高斯光束的短波传播计算算法.首先,采用高斯光束法将产生高频波场的波源分解为若干个高斯光束;然后,通过射线追踪法与拉格朗日公式计算每个高斯光束,通过沿光束中心射线的ODE(常微分方程)计算曲率与光束宽度等定量;最终,采用泰勒展开式决定中心射线附近光束的贡献度,将接收点附近的高斯光束进行加权求和,获得接收端的波场.实验结果表明,本算法可有效地计算焦散的短波传播,并且与几何光学法的误差极为接近.