西安電子科技大學

1、西安電子科技大學國家大學生創(chuàng)新性實驗計劃項目申請書項目名稱: 微小區(qū)場景下基于射線跟蹤算法 的電波傳播預測研究及其可視化項目負責人： 李昌龍 指導老師： 郭立新 教授 所在院系： 理學院 研究起止時間： 2011 年 6 月 至 2012年 5月 西安電子科技大學教務處二一年三月制 填表說明一、項目申請書要按順序逐項填寫，空缺項要填“無”。要求一律用A4紙打印，于左側(cè)裝訂成冊。二、項目申請書中欄目“一至九”由學生填寫，欄目“十至十二”由教師填寫，欄目“十三”由學院負責人填寫。三、項目申請書由所在學院審查、簽署意見后，一式五份（均為原件），報送教務處教學研究科。項目名稱微小區(qū)場景下基于射線跟蹤算

2、法的電波傳播預測研究及其可視化項目來源教師的科研項目 學生自選題目申請經(jīng)費20000元項目完成時間2012年5月申請人(團隊)姓名學號性別身份證號碼專業(yè)班級聯(lián)系電話手機E-mail李昌龍07084113男41152119881203305507084029-8189424615091637236984786453黃杰07084155男64032119890531005907084029-8189424615102965502504938698張劭東07084056男14052219900403351007084029-8189423915002976592allan0403一、項目組成員情況介

3、紹（包括自身具備的知識條件，有何特長、興趣，參加哪些科技事件創(chuàng)新活動等）李昌龍: 具有較強的數(shù)理分析和電磁場專業(yè)基礎知識，善于思考，具備較強的自主學習能力和研究能力。英語水平較高，具有較強的英文文獻閱讀能力與寫作能力，同時有較強的科技文獻檢索能力。愛好計算機語言編寫，擅長C語言和Fortran語言編程，具有較好的語言組織和寫作能力。黃杰: 數(shù)學建模分析能力強，曾參加數(shù)學建模培訓，數(shù)理建模能力較強，積極參加科研項目訓練，有較強的科技文獻檢索能力，具備做研究工作的經(jīng)驗和條件，善于團隊合作。熟練掌握Fortran和C等編程語言，熟悉多種開發(fā)環(huán)境和工具。張劭東: C語言編程能力較強，熟悉Visual編

4、程環(huán)境，對于VC+和Fortran的混合編程有深入的了解，有較強的科技文獻檢索能力，計算機應用能力較高，熟悉Fortran語言，擅長數(shù)值計算編程。二、項目研究背景通信行業(yè)已成為帶動信息產(chǎn)業(yè)高速增長的重要引擎，其發(fā)展令人矚目。從上個世紀八十年代初第一代模擬移動通信開始，到九十年代中期的第二代數(shù)字移動通信的大規(guī)模普及，再到本世紀初第三代移動通信技術的投入運營，以及正在進行中的第四代移動通信，移動通信經(jīng)歷了短短20幾年的發(fā)展歷程。特別是2003年以后，我國移動用戶迅猛增長，工業(yè)和信息化部2010年11月24日發(fā)布的通信業(yè)運行狀況顯示，截止2010年10月，移動電話用戶突破8億戶，達到8.42億戶。無

5、線通信技術的快速發(fā)展和廣泛使用，帶動我國相關產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，已成為我國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的強大支柱。第三代移動通信系統(tǒng)是國際電信聯(lián)盟于1985年提出的，當時被稱為未來公眾陸地移動通信系統(tǒng)。1996年又被正式更名為全球移動通信系統(tǒng)，其工作頻段在2000MHz左右，最高業(yè)務速率為2000 kbit。國際電信聯(lián)盟針對3G規(guī)定了五種陸地無線傳輸標準，其中WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA是三大主流技術標準。其中，WCDMA標準主要由歐洲電信標準化協(xié)會（ETSI）提出，支持者是以GSM系統(tǒng)為主的歐洲廠商，這套系統(tǒng)可以由現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡較輕易地過渡到3G。在商用化方面，WCDMA算是3G領軍技術

6、，發(fā)展勢頭強勁。CDMA2000標準是由美國的電信工業(yè)協(xié)會（TIA）提出的，是IS-95標準向第三代演進的技術體制，目前使用CDMA2000的地區(qū)只有日、韓和北美。TD-SCDMA標準是我國信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院根據(jù)多年的研究而提出的具有自主知識產(chǎn)權的品牌。它具備TDD（Time Division Duplex）的一切特征，可以方便地進行上/下行鏈路間的靈活切換，實現(xiàn)所有3G對稱和非對稱業(yè)務，提供室內(nèi)、室外環(huán)境下的語音、傳真及各種數(shù)據(jù)業(yè)務。另外，在頻譜利用率、對業(yè)務支持、頻率靈活性及成本等方面具有獨特優(yōu)勢。隨著我國無線通信事業(yè)的蓬勃發(fā)展，人們對通信質(zhì)量的要求也越來越高，這就對通信軟、硬件設施的改

7、善和改進，網(wǎng)絡環(huán)境規(guī)劃實施的好壞提出了更高的要求。3G網(wǎng)絡由于其自干擾的特點，使得精確、高效的網(wǎng)絡規(guī)劃變得越來越重要。假如不經(jīng)過良好的前期規(guī)劃和測試，網(wǎng)絡投入運行后會產(chǎn)生許多通話質(zhì)量上的問題，因此，網(wǎng)絡規(guī)劃是移動網(wǎng)絡建設過程中一個必不可少的環(huán)節(jié)。由于第三代移動通信網(wǎng)絡技術含量高，設計難度大，用戶的需求更加個性化、智能化，網(wǎng)絡需要為混合的多種業(yè)務提供承載平臺，所以，同主要承載語音和低速數(shù)據(jù)業(yè)務的第二代移動通信網(wǎng)絡相比，3G的網(wǎng)絡規(guī)劃更加具有復雜性。精確預測電波傳播路徑損耗為合理的微蜂窩無線網(wǎng)絡規(guī)劃、設計提供了必要條件，從而決定了電波傳播預測在現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)中扮演著極其重要的角色。選擇基站的位置

8、和高度以實現(xiàn)良好的電波覆蓋和減少對頻率復用區(qū)的干擾是網(wǎng)絡規(guī)劃時一項重要的工作。若沒有良好的傳播預測模型,確定最優(yōu)化的基站位置和高度的惟一方法就是通過實際測量來反復比較。顯然這會浪費大量的人力、財力。通常，無線傳播模型是無線網(wǎng)絡規(guī)劃的基礎，電波傳播模型的研究就是為了給運營商在網(wǎng)絡規(guī)劃的初期階段提供一個較為準確的理論依據(jù)，以便于指導網(wǎng)絡的規(guī)劃。傳播模型的準確與否將影響到鏈路預算小區(qū)半徑，影響電波傳播及干擾的計算，從而影響規(guī)劃仿真的效果。而對于具有多業(yè)務特點的3G網(wǎng)絡而言，傳播模型的準確與否更直接關系到系統(tǒng)性能仿真的準確性。我們知道，通常的無線傳播預測和覆蓋預測都是基于經(jīng)驗模型進行的，它建立在統(tǒng)計分

9、析的基礎上，具有一定的普遍性，但任何一個經(jīng)驗的傳播模型都是根據(jù)其特定的預設環(huán)境給出的，有其獨特的地形、地貌和地物特征。因此有必要對特定環(huán)境進行無線傳播測量，來確定該環(huán)境的無線傳播模型，確保覆蓋預測和系統(tǒng)性能仿真的準確性。目前，從對于傳播模型應用的研究來看，現(xiàn)有的統(tǒng)計和經(jīng)驗性預測模型已不適合復雜多樣的城市微蜂窩環(huán)境，而剛剛發(fā)展的確定性預測模型，即射線跟蹤模型，時效性較差，而且對小區(qū)的地理環(huán)境數(shù)據(jù)庫要求很高。本研究計劃旨在原有的射線跟蹤模型的基礎上提出一種改進型的優(yōu)化算法，快速、高效地仿真建立該地區(qū)較為準確的傳播模型，對第三代移動通信網(wǎng)絡規(guī)劃及傳播模型適應性評估，特別是微小區(qū)電波模型預測和網(wǎng)絡優(yōu)化

10、都具有十分重要的意義。三、國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及研究意義目前，通信業(yè)界對電波傳播模型大致可分為兩類，一類是對大量測試數(shù)據(jù)進行研究，得到電波傳播的統(tǒng)計特性，這類傳播模型稱為統(tǒng)計模型（經(jīng)驗模型）。另一類是從電磁理論出發(fā)，得出電波傳播模型，這類被稱為理論性模型（確定性模型）。通常后者是通過對具體的環(huán)境直接應用電磁場理論進行計算，這樣建立起來的模型適合室內(nèi)、微小區(qū)和大城市中心區(qū)的傳播模型預測，比較有代表性的就是射線跟蹤模型。目前，國內(nèi)外最常用的傳播模型有Okumura模型、Okumura-Hata模型、COST231-Hata模型、CCIR模型、Keenan-Motley模型和SPM模型等，其適用范圍如下

11、：(1) Okumura-Hata模型，適用于頻率在150-1500MHz之間，小區(qū)半徑大于1km的宏蜂窩系統(tǒng)的路徑損耗預測。Okumura-Hata模型適用于大區(qū)制移動系統(tǒng)，不適合覆蓋距離小于1km的無線個人通信。(2) COST231-Hata模型，該模型是Okumura-Hata模型在2GHz頻段的有效擴展，除工作頻率外，其他適用條件與Okumura-Hata模型基本相同。此外，由于該模型增加了一個大城市校正因子，應用到不同類型的城市中均能夠達到預期的效果，因此，一般認為該模型適用于城市地貌及郊區(qū)的無線網(wǎng)絡規(guī)劃。(3) CCIR模型，是Okumura-Hata模型在城市傳播環(huán)境下的應用，

12、和Okumura-Hata城市模型相比，該模型粗略地考慮了建筑物密度對路徑損耗的影響，適用的基站天線高度和終端高度適合小型城市的地物情況。因此，一般認為該模型適合小型城市1.5GHz以下無線網(wǎng)絡規(guī)劃。(4) COST231-WIM模型，它對不同類型的傳播損耗進行了較為細致的分類，能夠?qū)Σ煌愋统鞘协h(huán)境下的電波傳播進行簡單的模擬，適用于頻率在800-2000MHz之間，小區(qū)半徑小于5km的微蜂窩系統(tǒng)的路徑損耗預測。(5) SPM模型，它是建立在COST231-Hata模型基礎上的通用模型，可以用于GSM、WCDMA、CDMA2000等移動通信系統(tǒng)的規(guī)劃設計。該模型通過軟件仿真與現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)相結合

13、的方法校正參數(shù)取值，能夠適用在所有地物、地貌情況下無線網(wǎng)絡的規(guī)劃中。上述幾種模型通常都是通過對大量測試數(shù)據(jù)的統(tǒng)計平均、擬合而得到的圖表或公式。具有以下幾個方面的缺點：(1) 由于模型是基于特定環(huán)境的測量數(shù)據(jù)，所以一個傳播模型只對應一個特定環(huán)境，而無法應用于其他環(huán)境。比如：一個由東京的測量數(shù)據(jù)得出的計算模型（Okumura模型），我們不能保證它在其它城市一樣有效。(2) 這種模型是基于統(tǒng)計的、大量群體的共同特征，對特定環(huán)境不可能做出更為精確地計算。(3) 這種模型也只能用來計算傳播特性中的某一種特性。例如，由區(qū)域內(nèi)場強的測量數(shù)據(jù)建立的計算模型就只能對區(qū)域的場強進行計算，而無法對其多徑效應進行計算

14、。且隨著區(qū)域劃分的越來越小，小區(qū)間的統(tǒng)計相似性丟失，這種純經(jīng)驗的方法更不實用了。因此，在確定了無線電波的實際傳播距離、覆蓋范圍和干擾影響之后，計算電波傳播損耗還需要充分考慮地形、地物等因素。同時，作為商用網(wǎng)絡，為了確保用戶的通信質(zhì)量，確保無線電波發(fā)射的業(yè)務覆蓋服務區(qū)和數(shù)據(jù)傳播的可靠程度，就必須仔細地計算從發(fā)射天線到接收天線之間的路徑損耗?；?G網(wǎng)絡技術自身的特點，綜合幾何光學和繞射理論并采用有效的射線跟蹤算法，來確定特定環(huán)境下更為精確的傳播模型是第三代移動通信網(wǎng)絡建設迫切需要解決的技術環(huán)節(jié)。射線跟蹤技術是基于電磁波的高頻假設，將幾何光學中的射線概念在計算電磁學領域得以充分體現(xiàn)，能夠較準確地考

15、慮電磁波的各種傳播效應（如直射、反射、繞射等），并能夠考慮到影響電波傳播的各種因素，從而對具體場景做準確的傳播模型預測。射線跟蹤技術采用特定的算法計算射線的傳播軌跡，常用的兩類算法是鏡像法和發(fā)射射線法。鏡像法是利用幾何光學的鏡像原理求解真實源的多級鏡像點，得到鏡像樹，然后根據(jù)鏡像樹中的像點得到射線的軌跡。發(fā)射射線法則是把發(fā)射場簡化為離散的射線，然后計算每一條射線的軌跡。通常鏡像法具有較高的計算精度，但發(fā)射射線法則具有較快的計算速度。但是通常由于計算高階射線需要耗費更多的時間和內(nèi)存資源，因此射線跟蹤算法模型需要在計算精度和時間消耗上做合理的選擇，一般取適當?shù)慕財啻螖?shù)來提高運算的效率。目前幾種商用

16、的射線跟蹤模型都是由單獨的軟件開發(fā)商開發(fā)的，可以集成在多種網(wǎng)絡規(guī)劃軟件中。如Volcano是由法國Siradel公司開發(fā)的包含了射線跟蹤技術的傳播模型，這種模型在華為公司的多個規(guī)劃項目中得到了應用；再如WinProp是德國AWE公司開發(fā)的傳播模型軟件，其中包含了可以應用于城區(qū)、室內(nèi)和坑道場景的射線跟蹤算法；而WaveSight則是由瑞士Wavecall公司開發(fā)的三維射線跟蹤模型，該模型采用結合垂直面和水平面的射線跟蹤算法，采用一致性繞射理論算法計算繞射。概括起來，Volcano模型由于對地圖的支持，對模型校正、穿透損耗等方面處理都比較合理，其商用化程度最高。從經(jīng)濟和人力代價考慮，射線跟蹤模型并

17、非適用于所有的場景，而較適合于在復雜的密集城區(qū)或室內(nèi)場景中使用。通常大中型城市的中心區(qū)人口密集、高樓林立、障礙物很多、小區(qū)半徑通常在幾百米以下，在這種情形下，使用射線跟蹤模型是合適也是必要的。3G網(wǎng)絡由于其自干擾的特點，使得精確、高效的網(wǎng)絡規(guī)劃變得越來越重要。在傳統(tǒng)的GSM網(wǎng)絡規(guī)劃中，一般都以修正的Hata模型為原型，再利用規(guī)劃軟件導入針對當?shù)氐膶嶋H無線環(huán)境所得的測試數(shù)據(jù)，對原模型公式中的系數(shù)進行修正便得到實際預測的傳播模型，一般使用的數(shù)字地圖也僅包括地物信息和高度信息，因此建筑物對無線傳播的影響無法充分考慮，只能從統(tǒng)計意義上對建筑物的影響進行粗略的估計。同時，由于GSM網(wǎng)絡采用異頻系統(tǒng)，不存

18、在同頻干擾，網(wǎng)絡規(guī)劃中主要考慮的是網(wǎng)絡覆蓋以及頻率復用問題，因此利用上述方法所得的修正后的模型以及2D數(shù)字地圖基本上可以滿足網(wǎng)絡規(guī)劃的需要。然而，3G網(wǎng)絡是共享帶寬的，是一個自干擾系統(tǒng)，其網(wǎng)絡規(guī)劃不僅要考慮網(wǎng)絡覆蓋，還要考慮干擾控制，因此相對于GSM網(wǎng)絡規(guī)劃需要更加精確的傳播模型；同時，由于其對高速數(shù)據(jù)業(yè)務的支持使得3G網(wǎng)絡小區(qū)的覆蓋范圍更小，對于密集城區(qū)環(huán)境中這樣小的半徑內(nèi)，從發(fā)射機到接收機的主要電波傳播路徑包括直射波、反射波和建筑物棱上的衍射波等。可見，建筑物的特征和分布對信號傳播起著關鍵作用。因此修正后的經(jīng)驗模型以及2D數(shù)字地圖由于無法充分考慮建筑物的影響，精確性相對較低，不再能夠滿足3

19、G網(wǎng)絡規(guī)劃的需要。而射線跟蹤模型能基于3D數(shù)字地圖，充分考慮建筑物的特征和分布對信號傳播的影響，通過理論計算分別得出每一點上的接收信號強度，因此若利用射線跟蹤模型預測結果，就可以更精確地進行網(wǎng)絡規(guī)劃并有效地控制干擾。目前，從對傳播模型應用的研究來看，建立快速、準確、高效的三維射線跟蹤模型對第三代移動通信網(wǎng)絡傳播的預測和基站的優(yōu)化都具有十分重要的意義四、項目研究的目標及主要內(nèi)容研究目標：通過對室外微小區(qū)場景下地、物信息的處理入庫、大量環(huán)境信息存取方式的設計、虛擬源樹的建立，完成射線跟蹤算法的初步實現(xiàn)。利用相關算法加速技術和實測結果，對射線跟蹤算法計算精度和運行效率進行改進和完善，并結合VC+編譯

20、平臺，開發(fā)能用于室外微小區(qū)基站無線覆蓋預測研究的可視化仿真軟件，使之為室外的網(wǎng)絡規(guī)劃提供重要依據(jù)。主要研究內(nèi)容：1、環(huán)境地物數(shù)據(jù)庫的設計。根據(jù)室外微小區(qū)場景下的環(huán)境幾何信息，對其進行幾何分類、區(qū)域劃分和電磁參數(shù)分析。顧及環(huán)境信息詳盡程度帶來的計算量，建立與之對應的高效的帶有幾何信息及電磁信息的具有標準輸入輸出格式的環(huán)境地物數(shù)據(jù)庫格式，為下一步射線跟蹤算法的實現(xiàn)服務。2、大量信息的存取研究。熟悉計算機的存儲機理，理解和分析有關計算機的存儲方法，并結合數(shù)據(jù)結構的相關理論，對存儲地、物等環(huán)境信息的數(shù)據(jù)庫進行分析，建立一種基于二叉樹的合理的、高效的存儲方式，從而解決射線跟蹤算法在處理大規(guī)模數(shù)據(jù)時的存取

21、問題。3、射線跟蹤算法的實現(xiàn)。學習幾何光學和統(tǒng)一繞射理論，結合計算機圖形學，鑒于室外微小區(qū)環(huán)境地物信息數(shù)據(jù)庫的格式特點，就基于虛擬源樹的射線跟蹤模型算法進行分析、改進，突出其算法的優(yōu)點，并就反向算法進行編程實現(xiàn)。4、射線跟蹤算法計算精度和運行效率的提高。一方面，加快基本求交，利用二叉樹存儲結構，提出射線跟蹤加速技術，合理運用射線跟蹤加速技術，如對環(huán)境地物信息的空間分區(qū)，加快對反、繞射點位置確定及反射射線求跡速度，降低射線被遮擋的檢驗次數(shù)，以提高射線跟蹤效率；另一方面，基于準確的確定基站與移動終端間的電波傳播路徑，針對以反射、繞射為主的室外微小區(qū)傳播情形，改進射線跟蹤程序中有關電場計算的子模塊，

22、來滿足射線跟蹤對精度的需求。5、射線跟蹤算法的評估與完善?；趯崪y數(shù)據(jù)與射線跟蹤模型預測結果的對比，在一定的誤差范圍內(nèi)評估射線跟蹤算法的適用性和準確性，并將比較分析結果反饋到算法的具體實現(xiàn)環(huán)節(jié)，對算法中信號傳播路徑的確定和相關的電磁計算兩個主要方面做進一步的修正和完善。6、軟件的設計與實現(xiàn)。利用可視化編程語言設計室外微小區(qū)基站無線覆蓋預測的人機交互界面和窗口，開發(fā)基于數(shù)字地圖的特定基站無線覆蓋情況的可視化軟件。該軟件能給出較為直觀的路徑損耗、功率延遲和沖激響應的可視化分布圖樣，能為室外微小區(qū)電波模型預測和網(wǎng)絡優(yōu)化提供可靠的理論依據(jù)。五、項目創(chuàng)新特色概述（50字以內(nèi)）本項目研究幾何基本求交和加速

23、遮擋判斷問題，利用改進的射線跟蹤算法對無線覆蓋相關參數(shù)進行預測，并開發(fā)可視化軟件直觀地顯示信號預測結果。六、項目實施方案及實施計劃1、實施方案1) 結合計算機圖形學，建立小區(qū)內(nèi)的環(huán)境建筑物數(shù)據(jù)庫。在該數(shù)據(jù)庫中，小區(qū)內(nèi)的建筑物將被簡化為一些面片的組合，并提取其中的面、劈和頂點的信息用于計算。這樣，小區(qū)內(nèi)的電波傳播路徑便簡化為一些直射、反射及繞射的組合。2) 對于城市密集區(qū)的二維模型，建筑群可被劃分為一定的“塊”，建筑物則被定義為“多邊形”，多邊形的“邊”代表建筑物的表面，多邊形的“角”則代表了建筑物的拐角。這種簡化了的市區(qū)平面圖大致可反映出城市的主體結構，利用它進行射線跟蹤，可以得到基站與移動終

24、端間的二維傳播路徑，然后，依據(jù)基站和移動終端的高度，可以得到對應的三維傳播路徑，從而計算得到較為準確的路徑損耗。3) 本項目應用一種能有效解決室外電波傳播預測模型的新方法“基于虛擬源樹的電波傳播射線跟蹤模型”。該方法克服了強力射線跟蹤法與鏡像理論的缺點，而保留了這兩種方法的優(yōu)點,使每條射線都嚴格精確。具體而言包括以下幾個部分，首先，對有效虛擬源樹算法的改進及實現(xiàn),如(a)定義發(fā)射源、鏡像源、繞射源。(b) 由發(fā)射源出發(fā)，構造一個由這三源所組成的虛擬源樹，該樹以二叉樹的形式進行建立。(c) 虛擬源樹層數(shù)N(即散射次數(shù))的選擇等。其次，結合建筑物自身尺寸及其相互間的相對位置信息，改進射線跟蹤程序中

25、有關電場計算的反射、繞射和透射子模塊，通過設置合理的反射、折射和繞射的次數(shù)，減少射線跟蹤的總時間；再次，結合計算機圖形學里的分區(qū)算法，如二元空間分區(qū)算法，空間體積分區(qū)算法，角度的z緩存區(qū)等算法，減少射線相交測試所用的時間；最后，利用二叉樹存儲結構和獨立的指針數(shù)組，避免了同一繞射源的重復處。同時利用不同源的極軸掃描方法，加快對反、繞射點位置確定及反射射線求跡，降低射線被遮擋的檢驗次數(shù)。4) 基于數(shù)據(jù)結構中單鏈表的低占用空間性和雙向鏈表的雙向性，實現(xiàn)虛“左孩子右兄弟”關系的二叉樹拓撲結構的快速建立，并避免了因遍歷虛擬源樹來確定收發(fā)天線間的無線電波傳播路徑所帶來的額外時間。5) 用C語言編程實現(xiàn)基于

26、虛擬源樹的射線跟蹤算法和相關的加速技術，利用VC編譯平臺，開發(fā)相應的室外微小區(qū)基站無線覆蓋預測仿真軟件。圖1 本項目的實施方案流程2、實施計劃1) 收集資料，查閱有關射線跟蹤在室外微小區(qū)環(huán)境下電波預測應用方面的文獻和書籍，了解射線跟蹤算法的國內(nèi)外動態(tài)及其發(fā)展趨勢，理解射線跟蹤的理論基礎：幾何光學理論和幾何繞射理論；認真學習開發(fā)軟件所需的編程語言知識。2) 學習數(shù)據(jù)結構和計算機存儲機理方面的相關知識，設計環(huán)境地物信息數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)存儲標準，并確定合理的、高效的虛擬源樹存儲方式及樹中各節(jié)點的相互關系。3) 對射線跟蹤算法進行模塊分解，確定算法實現(xiàn)的流程圖，編寫算法步驟，實現(xiàn)射線跟蹤的第一步。并學習計

27、算機圖形學相關知識，明確算法的加速計算，實現(xiàn)射線跟蹤算法對室外微小區(qū)預測中的實時性。4) 獲取實測數(shù)據(jù)，將射線跟蹤算法的小區(qū)覆蓋預測結果與實測數(shù)據(jù)進行對比，修正并完善射線跟蹤算法的精度。5) 分解射線跟蹤模型成具有獨立功能的模塊，明確各模塊對輸入信息內(nèi)容和輸入信息方式的要求，分析并設計與路徑損耗、功率延遲和沖激響應相對應的最佳可視化呈現(xiàn)方式。綜合各功能模塊及相關結果展示設計思想，應用 VC編譯平臺，宏觀的擬定軟件界面設計目標和總體構造，編程實現(xiàn)、調(diào)試并美化室外微小區(qū)基站無線覆蓋預測仿真軟件。七、成員分工情況李昌龍：對室外微小區(qū)場景下的環(huán)境幾何信息進行幾何分類、區(qū)域劃分和電磁參數(shù)分析。建立與環(huán)境

28、吻合的詳細數(shù)據(jù)庫，為下一步射線跟蹤算法的實現(xiàn)服務。在算法改進完成后，針對某一小區(qū)（或室內(nèi)）環(huán)境，進行電波傳播模型預測，并就預測結果同實測結果進行比較，分析算法改進的合理性和準確性，并將比較分析結果反饋到算法的具體實現(xiàn)環(huán)節(jié)，對算法中信號傳播路徑的確定和相關的電磁計算兩個主要方面做進一步的修正和完善。張劭東：為解決大規(guī)模數(shù)據(jù)庫的存取問題，運用計算機的存儲機理與存儲方法，并結合數(shù)據(jù)結構的相關理論，對存儲地、物等環(huán)境信息的數(shù)據(jù)庫進行分析，建立一種基于二叉樹的合理的、高效的存儲方式。就基于虛擬源樹的射線跟蹤模型算法進行分析、改進，突出其算法的優(yōu)點，并就反向算法進行編程實現(xiàn)。黃 杰 ：為突出算法的計算精度

29、與運行效率，就提高反射和繞射射線路徑的求解速度、環(huán)境地物信息的空間分區(qū)、觀測點場強的計算精度以及者遮蔽判斷的檢驗次數(shù)等進行改進研究。利用可視化編程語言設計室外微小區(qū)基站無線覆蓋預測的人機交互界面和窗口，開發(fā)基于數(shù)字地圖的特定基站無線覆蓋情況的可視化軟件。八、預期成果及成果形式預期研究成果主要包括技術報告、科技論文、算法軟件以及可視化仿真軟件。通過本項目研究將取得如下研究成果：1、 完成對環(huán)境地、物信息數(shù)據(jù)庫格式的設計，分析環(huán)境中幾何信息和電參數(shù)信息的詳細程度對射線跟蹤算法帶來的影響。2、 完成對虛擬源樹拓撲結構的設計，分析在處理地物環(huán)境數(shù)據(jù)庫時，不同數(shù)據(jù)結構及其不同組合對占用系統(tǒng)內(nèi)存和處理數(shù)據(jù)效率的影響。3、 完成基于虛擬源樹的射線跟蹤算法程序，分析不同極化方式下基站天線的高度、移動終端在不同城市街道網(wǎng)格上的位置、建筑物的分布規(guī)律和走向以及建筑物和街道上電參數(shù)的設定對預測結果的影響程度。在視距街道（基站所在街道）以及與視距街道平行和成任意角度的街道上，研究特定基站位置時路徑損耗、功率延遲和沖激響應的分布規(guī)律。4、 完成設計開發(fā)一款用于室外微小區(qū)基站無線覆蓋預測研究的可視化仿真