Передача информации в условиях многолучевого распространения радиоволн

• Автор: Захаров, Петр Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 149 с. : ил.

Содержание
Содержание
Введение

Глава 1. Методы расчета характеристик радиоканала (обзор литературных источников)

1.1 Расчет физических характеристик радиоканала - методы прогнозирования распространения радиоволн

1.1.1 Физические характеристики радиоканала

1.1.2 Эмпирические и статистические методы прогнозирования распространения радиоволн

1.1.3 Детерминированные методы прогнозирования распространения радиоволн

1.1.3.1 Метод трассировки лучей

1.1.3.2 Методы численного решения уравнений Максвелла

1.1.3.2.1 Метод конечных интегралов

1.1.3.3 Метод доминантных трасс
1.1.3.4 Комбинированные методы
1.1.4 Экспериментальные исследования точности метода трассировки лучей
1.1.4.1 Исследования точности метода трассировки лучей на основе измерений характеристик радиоканала по передаче энергии
1.1.4.2 Исследования точности метода трассировки лучей на основе измерений пространственно-временных характеристик радиоканала
1.1.5 Исследования точности методов численного решения уравнений Максвелла
1.1.6 Сравнительный анализ точности различных методов
1.1.7 Исследования зависимости точности прогнозирования от пространственной детализации прогнозирования
1.1.8 Исследования зависимости точности прогнозирования от детальности описания среды
1.2 Критерии описания качества радиоканала
1.3 Расчет характеристик беспроводных каналов передачи информации
1.3.1 Характеристики канала передачи информации
1.3.2 Существующие методы расчета характеристик канала передачи информации
1.3.3 Экспериментальные исследования точности методов прогнозирования характеристик радиоканала передачи информации
Глава 2. Сравнительный анализ методов прогнозирования физических характеристик радиоканала с использованием высокодетализированного
описания среды и экспериментальных исследований
2.1 Используемые модели
2.1.1 Описание среды
2.1.2 Метод трассировки лучей

2.1.3 Метод конечного интегрирования
2.1.4 Эмпирическая модель
2.2 Экспериментальные измерительные комплексы и условия проведения измерений
2.3 Исследование точности прогнозирования уровня электромагнитного поля
2.3.1 Исследование возможности прогнозирования уровня электромагнитного поля в точке пространства (уровня мелкомасштабных замираний)
2.3.2 Прогнозирование статистических оценок уровня поля в 2/2-окрестностях точек пространства
2.3.2.1 Оценка возможности использования усреднения экспериментально измеряемых физических характеристик радиоканала по частоте вместо усреднения по пространству
2.3.2.2 Относительные измерения и нормировка
2.3.2.3 Пространственные распределения средних локальных уровней электромагнитного поля
2.3.3 Сравнение рассчитанных и измеренных уровней поля, усредненных на больших, чем длина волны, пространственных масштабах
2.4 Исследование точности прогнозирования профилей временного рассеяния
2.4.1 Зависимость профиля временного рассеяния от ширины полосы зондирующего радиосигнала
2.4.2 Зависимость профиля временного рассеяния от центральной частоты зондирующего сигнала
2.4.3 Пространственные распределения профиля временного рассеяния
2.4.3.1 Сравнительный анализ методов численного решения уравнений Максвелла и трассировки лучей
2.4.3.2 Исследование точности метода трассировки лучей зондированием сверхширокополосным сигналом
2.5 Выводы
Глава 3. Определение критериев оценки качества радиоканала в системах передачи информации
3.1 Исследование на модели канала с плоскими замираниями
3.2 Исследование для реального радиоканала внутри здания
3.3 Выводы
Глава 4. Детерминированный метод расчета характеристик канала передачи информации в условиях многолучевого распространения радиоволн
4.1 Учет стохастических свойств канала при расчете характеристик передачи информации
4.2 Описание метода
4.3 Экспериментальные исследования точности разработанного метода
4.3.1 Реализация метода
4.3.1.1 Модели систем передачи информации

4.3.1.1.1 Моделирование узкополосных цифровых систем передачи
информации (канал с плоскими замираниями)
4.3.1.1.2 Моделирование широкополосных цифровых систем передачи информации (канал с частотно-селективными замираниями)
4.3.2 Экспериментальный комплекс для измерения характеристик канала передачи информации
4.3.3 Исследование возможности прогнозирования характеристик канала передачи информации в точке пространства
4.3.4 Прогнозирование статистических оценок характеристик канала передачи информации в Я/2-окрестностях точек пространства
4.3.4.1 Средняя локальная пропускная способность и вероятность ошибки на бит
4.3.4.2 Минимальная и максимальная пропускная способность
4.3.5 Прогнозирование статистических оценок характеристик канала передачи информации по большим, чем А/2-окрестности, пространственным областям
4.4 Выводы
Глава 5. Исследование зависимости точности прогнозирования от пространственной детализации прогнозирования
5.1 Обобщение экспериментальных результатов
5.2 Построение аналитической модели
5.3 Выводы
Глава 6. Прогнозирование и экспериментальные измерения пространственного распределения скорости передачи данных беспроводной сети стандарта ІЕЕЕ
6.1 Выводы
Основные результаты и выводы
Список литературы

рис. 1.16 приводится результат сравнения расчетных и экспериментальных значений потерь при распространении.
Координаты точки измерений (м)
Рис. 1.16. Сравнение результатов моделирования методом РБТО и измерений потерь при распространении радиоволн [ 10]. Для результатов измерений отображены средние (по времени), минимальные и максимальные значения
Стандартное отклонение ошибки расчета, полученное в [10], составило
15.5 дБ. Можно полагать, что такое большое значение ошибки вызвано отсутствием пространственного усреднения результатов измерений и расчетов для сглаживания мелкомасштабных замираний. Время вычислений составляло около 55 часов при пространственном разрешении А/20 (»30мм). Число ячеек при данном разрешении составляло 120 млн., требуемый объем оперативной памяти - порядка 4.5 Гбайт.
Методы численного решения уравнений Максвелла обыкновенно применяются либо в двухмерной реализации, либо в составе комбинированных методов, либо на малых пространственных областях в трехмерной реализации (например, для оценки корректности учета физических механизмов методом трассировки лучей или для вычисления коэффициентов отражения/прохождения неоднородных объектов). В работах [32], [33] метод конечных элементов (РЕМ) в двухмерной реализации был применен для области внутри здания размером 45 х 18.5 м на частоте
2.4 ГГц. Модель не учитывала движение людей в здании, сложную структуру стен. На рис. 1.17 показаны рассчитанные распределения уровня мощности для двух положений передатчика: в коридоре и в комнате. Модель предполагала использование всенаправленных антенн.