Сетевое издание
Международный студенческий научный вестник
ISSN 2409-529X

О РАСПРОСТРАНЕНИИ РАДИОВОЛН В БЕСПРОВОДНЫХ СИСТЕМАХ СВЯЗИ

Яньшин Д.В. 1
1 Воронежский институт высоких технологий
Работа связана с проведением исследований, связанным с закономерностями того, как происходит распространение волн в беспроводных системах связи на основе суперпозиции лучевого метода и способов оптимизации. Разрабатывался алгоритм оценок характеристик распространения сигналов в рамках трассировок лучей. Определялись все возможные значения по отражениям, когда сигналы идут по главным и второстепенным улицам и проводилась интерполяцию для ограничивающих плоскостей в рамках метода наименьших квадратов и при аппроксимации полиномами Лагранжа. Были проанализированы особенности взаимодействия блоков в программном продукте для расчета электромагнитного поля в помещении. Приведена схема взаимодействия блоков в модуле расчета уровня сигнала. В блоке расчета дается первичная оценка прямых и переотраженных лучей.
беспроводные системы связи
электромагнитное поле
алгоритм
1. Преображенский А.П. Методы прогнозирования характеристик рассеяния электромагнитных волн / А.П. Преображенский // Моделирование, оптимизация и информационные технологии. 2014. № 1 (4). С. 3.
2. Львович И.Я. Разработка принципов построения САПР дифракционных структур и радиолокационных антенн / И.Я. Львович, А.П. Преображенский // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2006. Т. 2. № 12. С. 125-127.
3. Львович И.Я. Разработка информационного и программного обеспечения САПР дифракционных структур и радиолокационных антенн / И.Я. Львович, А.П. Преображенский // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2006. Т. 2. № 12. С. 63-68.
4. Преображенский А.П. Моделирование характеристик рассеяния объектов, в состав которых входят кромки / А.П. Преображенский // Моделирование, оптимизация и информационные технологии. 2016. № 2(13). С. 7.
5. Мишин Я.А. О системах автоматизированного проектирования в беспроводных сетях / Я.А. Мишин // Вестник Воронежского института высоких технологий. 2013. № 10. С. 153-156.
6. Баранов А.В. Проблемы функционирования mesh-сетей / А.В. Баранов // Вестник Воронежского института высоких технологий. 2012. № 9. С. 49-50.
7. Милошенко О.В. Методы оценки характеристик распространения радиоволн в системах подвижной радиосвязи / О.В. Милошенко // Вестник Воронежского института высоких технологий. 2012. № 9. С. 60-62.

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.

jns1.tif

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.

jns2.tif

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.

jns3.tif

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


Библиографическая ссылка

Яньшин Д.В. О РАСПРОСТРАНЕНИИ РАДИОВОЛН В БЕСПРОВОДНЫХ СИСТЕМАХ СВЯЗИ // Международный студенческий научный вестник. – 2017. – № 4-7. ;
URL: https://eduherald.ru/ru/article/view?id=17637 (дата обращения: 28.03.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674