城市小區(qū)電磁波傳播預測算法研究.pdf

1、隨著移動通信系統(tǒng)在世界范圍內迅猛地發(fā)展,有限的電磁波頻率資源及通信網容量和人們日益增長的需求之間的矛盾逐漸突顯出來,所以只有充分且合理地利用資源才能解決這個矛盾。目前許多研究工作人員采用電磁波傳播預測的方法來協(xié)助通信系統(tǒng)的設計、規(guī)劃和優(yōu)化,力求最大限度地利用電磁波資源。
　　近年來,移動通信系統(tǒng)普遍采用微蜂窩的結構,各城市小區(qū)之間的相似性逐漸消失,導致傳統(tǒng)上的大區(qū)統(tǒng)計電磁波傳播預測模型已不再適用,而FDTD算法僅適合用于尺寸小的目

2、標周圍的電磁波計算,MEI算法又無法模擬多徑傳播,因此可以計算多徑信號幅度、相位等參數(shù)的射線跟蹤算法逐漸得到大多數(shù)研究人員的認可。
　　本文結合現(xiàn)代GPU的高性能運算性質提出一種基于CUDA平臺的并行射線跟蹤算法,該算法針對城市小區(qū)的特殊環(huán)境,實現(xiàn)了可以在個人計算機上完成電磁波傳播預測的實驗,不僅提高了運算的速率,而且避免了使用大型計算機或多臺計算機進行并行計算實驗,成功地降低了實驗成本和減小了復雜度。
　　本文在總結前人所

3、做的射線跟蹤算法研究的基礎上,將 NIVDIA公司發(fā)布的CUDA并行編程架構應用于電磁波傳播的研究實驗上。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,從而通過計算總的接收場強來得到預測結果,而射線跟蹤等可以并行的任務被分配給GPU片上流處理器中的線程來完成。GPU上計算單元要比CPU上的多,可以同時進行任務處理的線程數(shù)目最多可以達到108數(shù)量級以上,這無疑可以在很大程度上縮短任務處理

4、的時間。另外將建筑物、發(fā)射機等輸入?yún)?shù)傳輸進常數(shù)存儲器或紋理存儲器中,以供GPU上所有線程共享,節(jié)省重復訪問時間。
　　本文不僅完成了整個 CUDA并行程序的設計和編寫,而且提出建立城市小區(qū)模型的思想,計算模型中的可視區(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路徑的路徑損耗曲線圖形,有效地預測了電磁波傳播情況。同時,對文獻中的環(huán)境模型進行實驗,將所得到的數(shù)據(jù)結果與文獻數(shù)據(jù)進行比較分析,證明了算法的正