城市小區(qū)電磁波傳播預(yù)測算法研究.pdf

1、隨著移動通信系統(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(yù)測的方法來協(xié)助通信系統(tǒng)的設(shè)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(jié)構(gòu),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(yù)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(jié)合現(xiàn)代GPU的高性能運算性質(zhì)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(yù)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(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(yù)測結(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完成。GPU上計算單元要比CPU上的多,可以同時進行任務(wù)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(wù)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(shè)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(yīng)路徑的路徑損耗曲線圖形,有效地預(yù)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(jié)果與文獻數(shù)據(jù)進行比較分析,證明了算法的正