В существующих условиях наблюдаются процессы непрерывного роста беспроводных сетей. Ученые, что на основе мобильных сетей, функционирующих по стандарту GSM еще не произошла выработка соответствующих ресурсов [1]. Мы видим, что увеличиваются абонентские базы операторов, ведут строительство дорожных коммуникаций, происходят изменения в городском ландшафте и климате. Отмеченные обстоятельства оказывают сильное влияние на то, как распространяются радиоволны. Базируясь на этом, отмечается актуальность формирования специализированных программных средств, их можно внедрять в САПР [2, 3], они позволяют на основе электронных карт местности проводить оценки характеристик распространения радиоволн, и определять пределы зон покрытия базовых станций, многие из существующих программ имеют заметную погрешность в вычислениях, или необходимы существенные вычислительные ресурсы.

Целью данной работы является проведение исследований по закономерностям того, как распространяются волны в мобильных системах связи с использованием суперпозиции лучевого метода и способов оптимизации.

Нами используются расчеты на базе метода, связанного с трассировкой лучей. Мы можем рассматривать его как лучший для подобных задач, поскольку происходят процессы минимизации погрешности для расчетов и затратам небольших ресурсов при расчетах значений сигналов. В нем отмечаются преимущества, если сравнивать со способами, базирующихся на методиках Окамуры, Хата, в которые входит статистический анализ, а также подходами, связанными с детерминированным анализом того, каким образом распространяются радиоволны в городских застройках, можно учесть эффекты отражения, дифракции [4], диффузное рассеяние, что наблюдается при распространении сигналов.

В рамках данной работы мы разрабатывали подсистему, которая предназначена для того, чтобы проводить расчет зон покрытия в мобильной связи с применением подхода, который базируется на трассировке лучей.

Мы решали такие задачи:

1. Проводили сравнительный анализ способов оценок зон покрытия в мобильной связи, а так же рассматривали факторы, связанные с условиями распространения радиоволн.

2. Разрабатывали алгоритм оценок характеристик распространения сигналов в рамках трассировок лучей.

3. Определяли все возможные значения по отражениям, когда сигналы идут по главным и второстепенным улицам и проводили интерполяцию для ограничивающих плоскостей в рамках метода наименьших квадратов и при аппроксимации полиномами Лагранжа.

Для определения лучей соединяющих передатчики и приемники, в горизонтальных плоскостях рассматривают совокупность углов, внутри которых проходят лучи. На основе критерия проверок решают, что совокупность углов связана с лучами, идущими по перпендикулярной улице.

В результате, определяется совокупность углов, которые относятся к потерянным лучам, или в переулках перед перпендикулярными улицами или для одной из параллельных улиц, которые идут перпендикулярно основной улице. Определены разные значения для отражений, когда идет распространение по главным и второстепенным улицам.

Оценка уровня сигнала в помещении может производиться на основе программных продуктов [5]. Точность оценки уровня сигнала зависит от многих факторов [6].

В данной работе мы рассмотрим особенности взаимодействия блоков в программном продукте для расчета электромагнитного поля в помещении. Схема взаимодействия разных компонентов приведена на рис. 1.

Рис. 1. Схема взаимодействия модуля оценки сигнала, модуля графического представления помещения и БД

БД необходима для того, чтобы хранить данные по проводимым расчетам, результатам вычислений, чтобы осуществлять внутренний обмен данными внутри каждого модуля.

Рис. 2. Схема взаимодействия блоков в модуле расчета уровня сигнала

Входными параметрами для модуля расчета уровня сигнала (рис. 2) в помещении для беспроводных систем связи будут такие параметры:

– координаты точки доступа;

– координаты приемника;

– размеры помещений;

– толщина перекрытий и стен, а также характеристики материалов, из которых они состоят;

– параметры применяемого оборудования;

– приемлемые погрешности расчетов.

Для того, чтобы определить суммарный сигнал, необходимо оценить 2 компоненты::

1. Поле, обусловленное прямыми лучами, соединяющими передатчик и приемник.

2. Поле, обусловленное переотраженными лучами.

Рис. 3. Схема работы модуля расчета уровня сигнала

Входные данные используются одновременно для двух блоков – оптимизации и расчета. В блоке расчета (рис. 3) дается первичная оценка прямых и переотраженных лучей [7]. Между блоками идет обмен информацией, что позволяет на основе использования оптимизации уменьшить число рассматриваемых лучей. Параметры и данные сохраняются в БД.

Выходными данными являются уровни сигнала в интересующих точках приема.

Рассмотренный модуль оценки сигнала может быть дополнен блоком расчета уровня сигнала от фокусирующих размещаемых внутри помещения