城市小區(qū)電磁波傳播預(yù)測(cè)算法研究.pdf

1、隨著移動(dòng)通信系統(tǒng)在世界范圍內(nèi)迅猛地發(fā)展,有限的電磁波頻率資源及通信網(wǎng)容量和人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的需求之間的矛盾逐漸突顯出來(lái),所以只有充分且合理地利用資源才能解決這個(gè)矛盾。目前許多研究工作人員采用電磁波傳播預(yù)測(cè)的方法來(lái)協(xié)助通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、規(guī)劃和優(yōu)化,力求最大限度地利用電磁波資源。
　　近年來(lái),移動(dòng)通信系統(tǒng)普遍采用微蜂窩的結(jié)構(gòu),各城市小區(qū)之間的相似性逐漸消失,導(dǎo)致傳統(tǒng)上的大區(qū)統(tǒng)計(jì)電磁波傳播預(yù)測(cè)模型已不再適用,而FDTD算法僅適合用于尺寸小的目

2、標(biāo)周圍的電磁波計(jì)算,MEI算法又無(wú)法模擬多徑傳播,因此可以計(jì)算多徑信號(hào)幅度、相位等參數(shù)的射線跟蹤算法逐漸得到大多數(shù)研究人員的認(rèn)可。
　　本文結(jié)合現(xiàn)代GPU的高性能運(yùn)算性質(zhì)提出一種基于CUDA平臺(tái)的并行射線跟蹤算法,該算法針對(duì)城市小區(qū)的特殊環(huán)境,實(shí)現(xiàn)了可以在個(gè)人計(jì)算機(jī)上完成電磁波傳播預(yù)測(cè)的實(shí)驗(yàn),不僅提高了運(yùn)算的速率,而且避免了使用大型計(jì)算機(jī)或多臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行并行計(jì)算實(shí)驗(yàn),成功地降低了實(shí)驗(yàn)成本和減小了復(fù)雜度。
　　本文在總結(jié)前人所

3、做的射線跟蹤算法研究的基礎(chǔ)上,將 NIVDIA公司發(fā)布的CUDA并行編程架構(gòu)應(yīng)用于電磁波傳播的研究實(shí)驗(yàn)上。本文提出的并行算法主要思想是將電磁波劃分成很多條射線,跟蹤每條射線的傳播路徑,判斷所接收到的射線,從而通過(guò)計(jì)算總的接收?qǐng)鰪?qiáng)來(lái)得到預(yù)測(cè)結(jié)果,而射線跟蹤等可以并行的任務(wù)被分配給GPU片上流處理器中的線程來(lái)完成。GPU上計(jì)算單元要比CPU上的多,可以同時(shí)進(jìn)行任務(wù)處理的線程數(shù)目最多可以達(dá)到108數(shù)量級(jí)以上,這無(wú)疑可以在很大程度上縮短任務(wù)處理

4、的時(shí)間。另外將建筑物、發(fā)射機(jī)等輸入?yún)?shù)傳輸進(jìn)常數(shù)存儲(chǔ)器或紋理存儲(chǔ)器中,以供GPU上所有線程共享,節(jié)省重復(fù)訪問(wèn)時(shí)間。
　　本文不僅完成了整個(gè) CUDA并行程序的設(shè)計(jì)和編寫,而且提出建立城市小區(qū)模型的思想,計(jì)算模型中的可視區(qū)域、非可視區(qū)域和交叉區(qū)域的路徑損耗,并使用origin畫圖軟件繪出了相應(yīng)路徑的路徑損耗曲線圖形,有效地預(yù)測(cè)了電磁波傳播情況。同時(shí),對(duì)文獻(xiàn)中的環(huán)境模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn),將所得到的數(shù)據(jù)結(jié)果與文獻(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析,證明了算法的正