[发明专利]一种电磁波传播预测方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种电磁波传播预测方法和装置。

背景技术

现有通信技术中，为了改善室内无线信号覆盖，最经济快捷的方法是安装室内信号发射器。为了使得室内各个地方都能达到可用的信号强度，以提高通信质量，为用户提供满意的服务，需要快速准确的预测出室内信号的覆盖趋势，正确预估室内信号发射器的合理摆放位置。

室内无线信号传播模型主要分为经验模型与确定性模型两类。确定性模型也称为定点传播模型，是依据电磁波传播理论来描述室内无线信号传播，可提供精确的定点信息，预测信号的传播特性参数。确定性模型中的射线追踪法是目前常用的预测方法。

射线跟踪法是一种被广泛应用于移动通信和个人通信环境中的预测无线电磁波传播特性的技术。其原理如下：将从源点辐射出的高频电磁波看作一条条射线来表示电磁信号，能量在各自独立的射线内传播。在确定了收发天线的位置以及周围建筑等环境特征后，构建精确的输入数据库（包括障碍物和包括所用材料的电磁参数的地点几何学信息）。然后根据电磁波的反射、透射、绕射等波动现象，并借助于计算机就有可能精确地确定每一条射线的传播路径。再结合应用几何光学（Geometrical Optics，GO）和一致性绕射理论（Uniform Theory of Diffraction，UTD）等电磁波传播理论，就可以准确预测基站覆盖区域的场强强度分布，进而确定路径损耗对无线通信工程设计具有重要实用意义的信道参数。

射线跟踪法因具有预测精度高、经济成本低、易于程序化等优点，在特定点预测模型中获得了广泛应用。但是，当应用于一些复杂场景时，射线跟踪法却存在计算效率较低的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种电磁波传播预测方法和装置，以解决现有的射线跟踪法计算效率较低的问题。

本发明第一方面提供一种电磁波传播预测方法，包括：针对具有多个面元的场景空间构建kd树；采用发射反弹射线法对源自发射点的电磁波射线进行跟踪，在跟踪过程中遍历已构建的所述kd树加速寻找与电磁波射线相交的有效面元，在设定的反射和透射交互阈值内，获得电磁波射线传播的所有可能路径；采用镜像法对所有可能路径进行判断，找出能够从发射点到达接收点的合法路径；以及，计算每条合法路径的电磁波射线到达接收点时的信号强度。

在第一种可能的实现方式中，所述针对具有多个面元的场景空间构建kd树包括：将场景空间中的物体都剖分为三角形面元；使用贪婪算法对场景空间进行空间划分，构建出相应的kd树；所述kd树包括根节点、子节点和叶节点，所述根节点表示所述场景空间，所述子节点表示划分出的子空间，所述叶节点表示无需继续划分的最小子空间，每一个最小子空间中包括若干个面元。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述使用贪婪算法对场景空间进行空间划分包括：以整个场景空间为kd树的根节点，初始状态以根节点为待划分的节点；针对待划分的节点，进行空间划分，具体包括：选取节点包围盒中跨度最大的轴作为分割轴，选择节点内部各面元包围盒与分割轴垂直的面作为候选分割平面；对每一个候选分割面使用贪婪算法代价函数计算代价；选择代价最小的候选分割面作为为最佳分割面进行空间划分，生成两个新的子空间作为kd树中两个新的子节点；判断生成的子节点是否满足终止条件，若不满足，则以生成的子节点为待划分的节点，重复执行上述进行空间划分的步骤；若生成的子节点满足终止条件，则以满足终止条件的子节点为叶节点。

结合第一方面或者第一方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述判断生成的子节点是否满足终止条件包括：判断子节点关联的面元数目小于或等于预设值，或者，判断子节点深度超过用户定义的最大深度，则认为满足终止条件，否则，认为不满足终止条件。

结合第一方面或者第一方面的第二种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述方法还包括：若以所选跨度最大的轴作为分割轴时，找不到满足条件的分割面，则以其它轴为分割轴，继续进行空间划分；直到以所有轴为分割轴时，均不能使代价减小，则停止空间划分，直接生成为叶节点。

结合第一方面或者第一方面的第一种至第四种可能的实现方式中的任一种，在第五种可能的实现方式中，所述在跟踪过程中遍历已构建的所述kd树加速寻找与电磁波射线相交的有效面元包括：针对入射的电磁波射线，从根节点开始遍历所述kd树，找到与入射位置邻近的叶节点，判断入射的电磁波射线与所述邻近的叶节点中的面元是否相交，若相交，则判断该相交的面元是有效面元。