[发明专利]基于反演模式的电波传播预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电波传播预测方法，尤其涉及一种基于反演模式的电波传播预测方法。

背景技术

目前国内外已有的电波传播预测模型主要分两大类，即经验模型和理论模型。经验模型几乎完全依赖于实测数据，因此从一个地区得到的简单经验表达式只是对该地区传播规律的一种抽象，当这种固定化的表达式应用到其它地区时，必然带有很大的不确定性。而理论模型几乎全部是从传播环境抽象出来的已知条件出发，依据传播理论建立传播损耗模型，通过不同复杂程度的计算预测传播损耗。但是理论模型的实现和实际应用非常困难，面临的首要问题就是对每一特定的传播环境建立高精度的地形地物数据库，做到这一点耗时长且耗资巨大。即便有一个非常高精度的地形地物数据库，但环境中存在很多时变因素，会相当大地影响理论模型的预测结果。

近些年有些人开始提出一些非完全确定性的理论预测模型(如物理－统计模型)和非传统结构的预测模型(如框架型预测模型)。这些模型以折衷的方式取得折衷的预测精度，并力图在资金投入和计算时间可以接受的条件下使预测精度能满足移动通信工程的需要。实践证明，这些方法是可行的。但是这些模型总体上仍没有突破确定性理论预测思路的框架，依然是根据电磁波源、传播环境的物理性质以及边界条件，从正向进行求解，只不过在传播环境的物理性质抽象化过程中作了更大的简化，边界条件也用统计的方法加以描述。

有些学者试图通过计算机层析方法（CT）从符合某种路测规范的数据中提取出地形地物对电波传播的影响因子，同时完成多蜂窝小区的覆盖预测。该方法在较低输入数据成本基础上以较低计算代价得到了较高精度的预测结果。但是计算机层析方法有先天局限性，其在解决小区覆盖预测问题中假定同一个离散网格中所表征的电波传播影响因子是来自于各个传播方向的平均结果，这意味着模型中电波传播影响因子是与传播方向无关的。但在实际无线环境中，电波传播影响因子与传播方向有较大的依赖关系。而且基于计算机层析进行多小区覆盖预测并不适用于基站位于预测区域之内的场景，在实际工程应用中受到一定的限制。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种基于反演模式的电波传播预测方法，本发明从逆问题的角度来考虑问题，即预先不建立传播模型及其参数，而是从移动通信网络的实测数据中提取出地形地物对电波传播的影响，这种设想的出发点是认为移动通信网络的实测数据中隐含了地形地物对电波传播的影响，总的传播损耗中值近似等同于沿着基站天线到移动测量点的虚拟传播路径上传播损耗因子的积分。根据传播损耗因子表达式求解我们即建立了反演模型。通过离散积分等进一步化简后使用代数重建法求解方程可得到传播损耗因子。继而可对特定区域内每个指定小区的二维覆盖分布求解，再结合先验知识等优化覆盖预测。

本发明是这样实现的，一种基于反演模式的电波传播预测方法，其特征在于建模过程如下：

选择接收信号中值作为指定小区的覆盖预测参量，通过表征接收机损耗                                                ，

尺度上无线信号的传播损耗中值，

采用圆模型作为传播信道的几何描述，在直线虚拟传播路径的条件下，

有足够的测量数据时，的求解就构成了一个反演问题。

该方法的应用包括以下步骤：

a、获取原始数据；

通过实测获得指定小区的部分覆盖数据；

b、数据预处理；

陆地移动通信频段的信道衰落通常可以表征为三种效果的叠加:大尺度电波随距离衰落；中等尺度上阴影衰落；小尺度上多径现象与多普勒效应，运用随机过程理论，利用空间滤波可以消除小尺度衰落,所以通常选择接收信号中值作为指定小区的覆盖预测参量，它主要包含电波随距离衰落和阴影衰落的影响；

c、采用反演模型并求解；

将处理后的数据带入反演模型求解，采用电磁场中的数值计算分析方法将积分方程离散化，首先将预测区域网格化，再选择合适的基函数进行估计，最后通过ART方法求解得到；

d、覆盖预测重建；

求解得到后，对特定区域内每个指定小区的二维覆盖分布进行求解，该过程计算公式表达如下：

子，是基函数沿直线虚拟路径积分，是一个二维矩阵，为该射线与预测小区相交的像素个数，N是划分网格数；

e、数据后处理；