Cải thiện độ chính xác và thời gian tính toán trong bài toán dự đoán phân bố công suất tín hiệu thu dùng kỹ thuật ray tracking

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA TPHCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM à á THI THNG NHN CI THIN CHNH XÁC VÀ THỜI GIAN TÍNH TỐN TRONG BÀI TỐN DỰ ĐỐN PHÂN BỐ CƠNG SUẤT TÍN HIỆU THU DÙNG KỸ THUẬT RAY-TRACING CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN THẠC SĨ TP.Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2008 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TS.ĐỖ HỒNG TUẤN Cán chấm nhận xét 1: PGS TS.PHẠM HỒNG LIÊN Cán chấm nhận xét 2: TS.PHAN HỒNG PHƯƠNG Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 26 tháng 12 năm 2008 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC Tp.HCM, ngày 15 tháng 12 năm 2008 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Thái Thượng Nhân Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh:16/08/1977 Nơi sinh: Bình Thuận Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử MSHV: 01406322 I - TÊN ĐỀ TÀI: CẢI THIỆN ĐỘ CHÍNH XÁC VÀ THỜI GIAN TÍNH TỐN TRONG BÀI TỐN DỰ ĐỐN PHÂN BỐ CƠNG SUẤT TÍN HIỆU THU DÙNG KỸ THUẬT RAY-TRACING II - NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Đưa mô hình quang hình học để cải thiện thời gian tính tốn kỹ thuật Ray-Tracing dùng Inbuilding Xây dựng dùng ngôn ngữ C# để mô mô hình III - NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 21/01/2008 IV - NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 01/12/2008 V - CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: Ts.Đỗ Hồng Tuấn CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH Nội dung luận văn thạc sĩ Hội đồng chuyên ngành thông qua Ngày 10 tháng 12 năm 2008 TRƯỞNG PHÒNG ĐT- SĐH TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH LỜI CẢM ƠN Tôi chân thành cảm ơn thầy TS Đỗ Hồng Tuấn tận tình hướng dẫn, tạo điều thuận lợi để tơi hồn thành luận văn Tơi chân thành cảm ơn quý thầy cô Khoa Điện-Điện tử trường Đại học Bách khoa Tp.HCM, người truyền đạt kiến thức, định hướng nghiên cứu khoa học suốt khóa học Cuối xin cảm ơn gia đình bạn bè giúp đỡ, động viên suốt trình học tập nghiên cứu Xin trân trọng ghi nhớ Thái Thượng Nhân Cải thiện độ xác thời gian tính tốn tốn dự đốn phân bố cơng suất tín hiệu thu dùng kỹ thuật Ray-Tracing GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn ABSTRACT The ray-tracing (RT) algorithm has been used for accurately predicting the sitespecific radio propagation characteristics, in spite of its computational intensity Statistical models, on the other hand, offers computational simplicity but low accuracy In this thesis, a new model is investegated for predicting the indoor radio propagation to achieve computational simplicity over the RT method and better accuracy than the statistical models The new model is based on the statistical derivation of the ray-tracing operation The pattern and length of the rays in these paths are related to statistical parameter of the site-specific features of indoor enviroment, such as the floor plan geometry A key equation is derived to relate the average path power to the site-specific parameters, which are: Mean free distance Transmission coefficient Reflection coefficient The equation of the average path power is then used to predict the received power in a typical indoor environment To evaluate the accuracy of the new model in predicting the received power in a typical indoor environment, a comparison with RT results and with measurement data The purpose of this thesis is to introduce a new model for statistically predicting the indoor radio propagation in order to contrive a more computationally efficient method for predicting the received power within a building Moreover, the programe is written by C# language Evaluating the average path power, optimizing coverage areas with base station and building layout we had HVTH: Thái Thượng Nhân Cải thiện độ xác thời gian tính tốn tốn dự đốn phân bố cơng suất tín hiệu thu dùng kỹ thuật Ray-Tracing GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn TÓM TẮT Thuật toán Ray-tracing (RT) sử dụng cho việc dự đốn xác đặc tính truyền sóng bên nhà có hạn chế khối lượng tính tốn Mặt khác, mơ hình thống kê có tính tốn đơn giản độ xác thấp Trong luận này, mơ hình khảo sát để ứng dụng cho việc dự đốn truyền sóng bên nhà có khối lượng tính tốn mơ hình Ray tracing truyền thống đồng thời xác cao mơ hình thống kê thơng thường Mơ hình dựa khảo sát lại đặc tính thống kê phương pháp Ray-tracing Lộ trình chiều dài tia phương pháp Ray-tracing có liên quan đến thông số thống kê đặc tính mơi trường bên nhà Những thơng số là: Khoảng cách tự trung bình Hệ số truyền qua Hệ số phản xạ Công thức cơng suất đường trung bình sử dụng để dự đốn cơng suất thu mơi trường bên nhà Chúng ta xem xét độ xác mơ hình việc dự đốn cơng suất thu mơi trường bên nhà điển hình, so sánh với kết Ray-tracing liệu đo đạc Mục đích luận văn giới thiệu mơ hình cho việc dự đốn thống kê việc truyền sóng vơ tuyến bên nhà để tạo phương pháp tính tốn hiệu cho việc dự đốn cơng suất thu Ngồi ra, chương trình thực ngơn ngữ C# Tính tốn cơng suất đường trung bình, tối ưu vùng phủ sóng với trạm phát sơ đồ tịa nhà cho trước HVTH: Thái Thượng Nhân Cải thiện độ xác thời gian tính tốn tốn dự đốn phân bố cơng suất tín hiệu thu dùng kỹ thuật Ray-Tracing GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn [ \ MỤC LỤC Chương 1: Tổng quan 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Phạm vi nghiên cứu 1.3 Lý chọn đề tài 1.4 Bố cục luận văn Chương 2: Cơ sở lý thuyết 2.1 Giới thiệu 2.2 Giới thiệu kỹ thuật quang lý phân phối Poisson 2.2.1 Truyền sóng không gian tự .5 2.2.2 Truyền sóng nhà 2.2.3 Sự truyền qua phản xạ với điện môi vật liệu 11 2.2.4 Những tác động tường sàn nhà 18 2.2.5 Phân phối Poisson .19 2.3 Sơ lượt mơ hình .20 2.3.1 Mơ hình thống kê 21 2.3.2 Mơ Hình Okumura Và Mơ Hình Hata 21 2.3.3 Mô Hình Over-Rooftop 22 2.3.4 Mơ Hình Hai Độ Dốc Cho Môi Trường Microcell .23 2.3.5 Những thử thách mơ hình truyền sóng .24 2.3.6 Những mô hình khác 25 2.4 Kết luận 26 Chương 3: Những thuật toán dự đoán truyền sóng indoor 3.1 Giới thiệu 27 HVTH: Thái Thượng Nhân Cải thiện độ xác thời gian tính tốn tốn dự đốn phân bố cơng suất tín hiệu thu dùng kỹ thuật Ray-Tracing GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn 3.2 Truyền sóng 29 3.3 Kỹ thuật Shadowing 30 3.4 Kỹ thuật Beam-Tracing .32 3.5 Kỹ thuật Ray-Tracing 33 3.5.1 Phương pháp Shooting Bouncing Ray (SBR) .37 3.5.2 Phương pháp ảnh 39 3.5.3 Phương pháp Hybrid 40 3.5.4 Thuật toán tăng tốc Ray-tracing 40 3.5.5 Cải thiện xác thuật tốn Ray-tracing 45 3.6 Kết luận 48 Chương 4: Mơ hình thống kê dự đốn truyền sóng vơ tuyến indoor dựa vào quang học xác xuất hình học 4.1 Giới thiệu 49 4.2 Công suất đường 49 4.2.1 Công suất đường đi, phản xạ, truyền qua 50 ( ) 4.2.2 Tính tốn f n, m l .51 4.2.3 Tính tốn q p 52 4.2.4 Công thức tổng quát cho công suất đường 54 4.3 Công suất thu đa đường 55 4.3.1 Phân vùng mà R, T λ ước lượng 56 4.3.2 Ước lượng R T 58 4.3.3 Ước lượng λ 59 4.4 Giá trị mơ hình dự đốn đề nghị 60 4.4.1 So sánh với kết RT 60 4.4.2 Kết từ mơ hình Thống kê so với việc đo đạc 66 4.5 So sánh độ phức tạp tính tốn mơ hình Thống kê RT 68 4.6 Kết luận 70 HVTH: Thái Thượng Nhân Cải thiện độ xác thời gian tính tốn tốn dự đốn phân bố cơng suất tín hiệu thu dùng kỹ thuật Ray-Tracing GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn Chương : Kết mô kết đo thực tế 5.1 Đặc điểm mơ hình dùng kỹ thuật RT mơ hình Thống kê 71 5.1.1 Mơ hình dùng kỹ thuật RT 71 5.1.2 Mơ hình Thống kê 72 5.2 Các phép biến đổi 72 5.2.1 Phương trình tắc Elip 72 5.2.2 Phép xoay 73 5.2.3 Phép tịnh tiến .73 5.2.4 Công thức tổng quát 74 5.3 Đối tượng hình học 75 5.3.1 Các đối tượng hình học đơn giản .75 5.3.2 Vector đồ họa 2D .75 5.4 Giải thuật 76 5.4.1 Các thơng số cần tìm 77 5.4.2 Phóng tia 77 5.4.3 Giao với tường .78 5.4.4 Sự phản xạ truyền qua 80 5.5 Kết mô 82 5.5.1 Giới thiệu chuơng trình mơ .82 5.5.2 Kết đo thực tế, dùng kỹ thuật RT mơ hình Thống kê .85 5.5.3 Sơ đồ hai anten phát 92 5.6 Kết luận hướng phát triển 94 Phụ lục i Tài liệu tham khảo iv HVTH: Thái Thượng Nhân Cải thiện độ xác thời gian tính tốn tốn dự đốn phân bố cơng suất tín hiệu thu dùng kỹ thuật Ray-Tracing GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn [ \ DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1: Tiêu hao đường truyền tần số 2,44 GHz không gian tự Hình 2.2: Tiêu hao đường truyền mơi trường nhà tần số 2.4 GHz .10 Hình 2.3: “Fading nhanh” môi trường nhà 10 Hình 2.4: Sóng tới môi trường điện môi 13 Hình 2.5: Phân cực TE TM 13 Hình 2.6: Hệ số phản xạ cho phân cực TE .15 Hình 2.7: Hệ số phản xạ cho phân cực TM 15 Hình 2.8: Cơng suất truyền qua / Cơng suất phản xạ sóng trực tiếp 17 Hình 2.9: Cơng suất tiêu hao phản xạ sóng trực tiếp số chất liệu phổ biến nhà 17 Hình 2.10: Hệ số phản xạ tường gạch tần số 2.44GHz .19 Hình 2.11: Hệ số truyền qua tường gạch tần số 2.44GHz 19 Hình 2.12: Mơ hình 2-tia 23 Hình 3.1: Giao diện chương trình WiSE 29 Hình 3.2: Phản xạ hình nón 30 Hình 3.3: Vùng Shadow .31 Hình 3.4: Tia ban đầu định tam giác mặt cầu 34 Hình 3.5: Điểm khảo sát nhân tạo 35 Hình 3.6: Phân chia để giữ việc phân chia không gian 36 Hình 3.7: Thuật tốn phóng tia 38 Hình 3.8: Tia hình nón (a) tia hình ống (b) 38 Hình 3.9: Minh họa phương pháp ảnh 39 Hình 3.10: Sự tạo ảnh vùng sáng ảnh 42 Hình 3.11: Giản đồ minh họa phương pháp VPL 43 Hình 3.12: Sự định cạnh va chạm tia .45 Hình 4.1: Mơ hình chữ nhật dùng để tìm PDF q p .53 Hình 4.2: Phân phối xác suất phản xạ (p) 53 Hình 4.3: Các thơng số mơ hình ảnh hưởng lên việc dự đốn kênh truyền 55 Hình 4.4: Minh hoạ cho đường có chiều dài lớn liên quan đến hình dạng elip .57 Hình 4.5: Sơ đồ nhà tầng AK3 .62 HVTH: Thái Thượng Nhân Cải thiện độ xác thời gian tính tốn tốn dự đốn phân bố cơng suất tín hiệu thu dùng kỹ thuật Ray-Tracing GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn Hình 5.14: máy phát SMJ 100A Máy thu: Spectrum Analyzer 3.3Ghz Model 2650 Băng thơng: 200Khz Hình 5.15: máy thu Spectrum Analyzer 3.3Ghz Model 2650 HVTH: Thái Thượng Nhân 86 Cải thiện độ xác thời gian tính tốn tốn dự đốn phân bố cơng suất tín hiệu thu dùng kỹ thuật Ray-Tracing GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn Vị trí đặt máy phát Tx Hình 5.16: phịng đặt máy phát (Tx) Hình 5.17: hành lang phịng thí nghiệm 209B1 HVTH: Thái Thượng Nhân 87 Cải thiện độ xác thời gian tính tốn tốn dự đốn phân bố cơng suất tín hiệu thu dùng kỹ thuật Ray-Tracing GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn Hình 5.18: máy đo vị trí thu phịng thí nghiệm 209B1 Sơ đồ vị trí thu từ đến hình vẽ Tx HVTH: Thái Thượng Nhân 88 Cải thiện độ xác thời gian tính tốn tốn dự đốn phân bố cơng suất tín hiệu thu dùng kỹ thuật Ray-Tracing GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn Sơ đồ cơng suất vị trí thu: Hình 5.19: sơ đồ kết vị trí thu Các thơng số tính tốn cặp Tx-Rx, cho góc quay anten phát độ, diện tích đồ tính 23m x 12m, anten phát đặt tọa độ x = 220, y = 100, công suất phát -10 dbm, mức ngưỡng -80 dbm Kết dùng kỹ thuật RT Tổng chiều dài Số lần giao (m) với tường 6384.5 1432 Bảng 5.2: kết dùng kỹ thuật RT Kết thông số tính tốn cặp Tx-Rx dùng mơ hình thống kê Vị trí Tổng chiều dài Số lần giao thu đường (m) với tường 432.5 63 380 32 HVTH: Thái Thượng Nhân 89 Cải thiện độ xác thời gian tính tốn tốn dự đốn phân bố cơng suất tín hiệu thu dùng kỹ thuật Ray-Tracing GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn 414.5 72 466.5 32 1071.5 170 2718 531 2340.5 413 340 58 Bảng 5.3: kết dùng mơ hình Thống kê Số lần giao với tường: Trong trình quét tia quét gặp phải vật cản (bức tường) lần gặp vật cản lần giao với tường Tổng chiều dài được: Là tồng chiều dài mà tia quét được, ứng với mét phóng tia lần Vì vậy, số lần phóng tia số lần lưu trữ giá trị tia phóng gấp hai lần chiều dài đường Bảng kết đo dùng mơ hình Thống kê thực tế Dưới bảng liệu đo dùng mơ hình Thống kê thực tế, với vị trí anten phát (x = 220, y = 100), cơng suất phát -10dbm (0.1 mW) Vị trí Tọa độ Mơ hình Thống Đo đạt thực tế thu (x, y) kê (dbm) min, max (dbm) 220, 152 -54 -60, -55 272, 100 -54 -57, -54 220, 185 -62 -70, -64 330, 105 -65 -68, -66 HVTH: Thái Thượng Nhân 90 Cải thiện độ xác thời gian tính tốn tốn dự đốn phân bố cơng suất tín hiệu thu dùng kỹ thuật Ray-Tracing GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn 338, 185 -68 -73, -69 415, 175 -75 -77, -73 415, 125 -72 -77, -73 140, 135 -60 -63, -59 Vị trí Tọa độ Mơ hình Đo đạt thực tế thu (x, y) Thống kê min, max (10-6 mW) ( 10-6 mW) 220, 152 6.3 1, 3.2 272, 100 6.3 2, 220, 190 0.79 0.1, 0.4 330, 105 0.32 0.16, 0.25 348, 185 0.25 0.05, 0.126 415, 175 0.032 0.02, 0.05 415, 125 0.063 0.02, 0.05 140, 135 0.5, 1.26 Bảng 5.4: kết dùng mơ hình Thống kê đo thực tế Từ bảng 5.3 cho thấy rằng: Đối với mơ hình Thống kê, tùy vào khoảng cách cặp Tx-Rx gần hay xa mà khối lượng tính tốn khác Nếu khoảng cách Tx-Rx gần khối lượng tính tốn Đối với kỹ thuật RT, khối lượng tính tốn cặp Tx-Rx Từ bảng 5.4 cho thấy rằng: HVTH: Thái Thượng Nhân 91 Cải thiện độ xác thời gian tính tốn tốn dự đốn phân bố cơng suất tín hiệu thu dùng kỹ thuật Ray-Tracing GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn Kết đo thực tế mơ hình Thống kê lệch nhau, giới hạn cho phép, độ lệch trung bình khoảng 3db Độ lệch mô ta cộng tất biên độ số dương tín hiệu điểm thu (bỏ qua pha tín hiệu) Trong đo đạt thực tế tín hiệu điểm thu cộng số thực (gồm pha tín hiệu) Hình 5.20: kết mơ đo thực tế Sơ đồ vùng phủ sóng với: Vị trí Tx (220, 100), cơng suất phát – 10dbm, góc quay anten phát độ, mức ngưỡng -70 dbm hình 5.21: bảng đồ công suất thu anten phát HVTH: Thái Thượng Nhân 92 Cải thiện độ xác thời gian tính tốn tốn dự đốn phân bố cơng suất tín hiệu thu dùng kỹ thuật Ray-Tracing 5.5.3 GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn Sơ đồ hai anten phát Thông số nhập vào phần sơ đồ hai anten phát Hình 5.22: thông số nhập vào phần hai anten phát Các thông số nhập vào: Công suất phát anten phát: -10 dbm Tần số phát anten phát: 2.4 GHz Góc quay anten phát: độ Mức ngưỡng: -70 dbm Sơ đồ tầng nhà dùng anten phát hình 5.22 Hình 5.22: sơ đồ tầng nhà khảo sát dùng hai anten phát HVTH: Thái Thượng Nhân 93 Cải thiện độ xác thời gian tính tốn tốn dự đốn phân bố cơng suất tín hiệu thu dùng kỹ thuật Ray-Tracing GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn Bản đồ công suất thu dùng anten phát với thơng số nhập vào hình 5.21 Hình 5.23: bảng đồ công suất thu hai anten phát Vùng có màu trắng vùng có mức thu giao anten phát Dựa vào phân bố công suất thu ta phân bố trạm phát cho hợp lý để tất vị trí tịa nhà có cơng suất thu mong muốn 5.6 Kết luận Với lý thuyết chương trước kết đo đạt, mô chương Đề tài làm việc sau: - Kết tính mức thu mơ hình Thống kê so với đo thực tế khơng khác nhiều (bảng 5.4), so với phương pháp tính tốn dùng kỹ thuật RT nhanh Tùy vào khoảng cách Tx-Rx xa hay gần mà khối lượng tính tốn khác nhau, khoảng cách Tx-Rx nhỏ khối lượng tính tốn (bảng 5.2 5.3) - Mơ hình Thống kê thay phương pháp RT cho việc dự đốn truyền sóng vơ tuyến nhà - Kết đề tài ứng vào việc tính tốn cơng suất thu vị trí cần tính Từ kết ta thiết kế cell, thiết kế vị trí anten phát tối ưu vùng phủ sóng mong muốn HVTH: Thái Thượng Nhân 94 Cải thiện độ xác thời gian tính tốn tốn dự đốn phân bố cơng suất tín hiệu thu dùng kỹ thuật Ray-Tracing GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn - Chương trình mơ giải số vấn đề hiển thị đồ bao phủ cho đặt anten phát, xem vùng phủ sóng có bao phủ hết tầng nhà hay không ta thay đổi thông số cơng suất, mức ngưỡng, góc quay, tần số, vị trí anten phát - Ngồi ra, chương trình cho thấy ảnh hưởng qua lại anten phát đặt chỗ khác người dùng dự đốn bố trí lại vị trí anten để chúng khơng ảnh hưởng lẫn - Tạo chương trình phần mềm thực hóa ý tưởng cải thiện khối lượng tính tốn so với phương pháp RT truyền thống - Giao diện đẹp, thân thiện, cho phép người dùng thay đổi thông số cần thiết như: Sơ đồ tầng nhà Chất liệu, chiều dài, độ dày, vị trí, thêm, bỏ bớt tường Vị trí anten phát, cơng suất phát, tần số, góc quay, mức ngưỡng, độ lợi anten phát, độ lợi anten thu - Chương trình ứng dụng nhiều vào thực tế Đặc biệt, công ty khai thác dịch vụ di động cạnh tranh chất lượng mạng Vì vậy, việc tối ưu vùng phủ sóng, thiết kế cell, thiết kế vị trí anten phát cần cơng cụ để hổ trợ chương trình cơng cụ hữu ích Hướng phát triễn đề tài Đề tài mở rộng bao gồm đường tán xạ, mà áp dụng cho môi trường microcell nơi mà phản xạ tán xạ chiếm ưu cấu truyền sóng Mơ hình mở rộng (thêm tia nhiễu xạ) để dự đốn cơng suất cho Outdoor Hơn nữa, Mơ hình mở rộng cho hình học ba chiều, mà giúp dự đốn cơng suất bao phủ khắp tầng nhà HVTH: Thái Thượng Nhân 95 [ \ PHỤ LỤC Phụ lục A Thay (4.5) (4.6) vào (4.3) ta được: P ( l ) = P0l −2 ∞ n ∑∑ ( λl ) n ⎛n ⎞ e − λl ⎜ ⎟ p m ( l ) q n−m ( l ) R mT 2( n− m ) n! ⎝m⎠ n =0 m =0 (A-1) Bằng cách lấy hết tất hệ số hàm n m: P ( l ) = P0l e −2 − λ l ∞ ∑ ( λl ) n n 2m m ⎛n ⎞ q nT n ∑ ⎜ ⎟ ( p ( l ) q −1 ( l ) ) ( RT −1 ) n m =0 ⎝ m ⎠ n =0 (A-2) Phép tổng bên (A-2) chuỗi nhị thức (1 + x) n đơn giản hoá sau: ⎛ ⎞ ∑ ⎜ m ⎟ ( p ( l ) q ( l ) ) ( RT ) n n m =0 ⎝ ⎠ −1 −1 m m = (1 + p ( l ) q −1 ( l ) R 2T ) n (A-3) Thế công thức vào (A-2) ta được: P ( l ) = P0l e −2 − λ l ∞ ∑ ( λl ) n! n=0 n ( q (l )T ∞ Tổng chuỗi Taylor e x = ∑ n =0 + p (l ) R2 ) n (A-4) xn , viết lại n! sau: P ( l ) = P0l −2e − λl e i ( λ l q ( l )T + p ( l ) R ) (A-5) Phụ lục B Trong phần phụ lục này, xác suất hình học tia bên hình chữ nhật trình bày Một số PDF sử dụng để ước lượng khoảng cách tự trung bình λ Di chuyển bên hình chữ nhật Rect(i), tia ρ nhìn thấy cạnh huyền hai giao điểm Những tia có đến từ tia phản xạ trước (trong hình chữ nhật Rect(i)) hay đến từ tia truyền qua hình chữ nhật kế bên cạnh, chẳng hạn Rect(i-1) Vì thế, đường từ Tx đến Rx phân tích thành tia liên kết liên tiếp Nguồn gốc phân phối xác suất chiều dài tia dựa việc cho hai điểm đầu cuối tia không phụ thuộc vào biến ngẫu nhiên (Random Variables) Hơn nữa, toạ độ điểm bên hình chữ nhật có PDF với mối liên hệ với chiều dài chiều rộng hình chữ nhật Xác suất mật độ chiều dài tia (r) chia thành trường hợp 1/ Những tia hai tường kế cận ρ A1 , ρ A , ρ A3 ρ A Trong trường hợp chiều dài tia thể r = x + y , ý f(x)=1/a f(y)=1/b Theo sau đó, phân phối xác suất thể sau: ⎧ ⎪ πr ⎪ ⎪ ab ⎪ ⎪π r ⎪ ⎛b⎞ f (r ρ A ) = ⎨ sin − ⎜ ⎟ ⎝r⎠ ⎪ ab ⎪ ⎪ ⎛ ⎪ π r ⎡ −1 ⎛ b ⎞ −1 ⎢ − sin sin ⎜ ⎪ ⎜ ⎟ ⎜ ab r ⎝ ⎠ ⎢ ⎪⎩ ⎝ ⎣ ii 0≤r ≤b b≤r≤a r2 − a2 r ⎞⎤ ⎟⎥ ⎟ ⎠ ⎥⎦ (B-1) a ≤ r ≤ a + b2 2/ Những tia hai bên đối diện (trường hợp chiều rộng), ρW Trong trường hợp khoảng cách tia r = f ( r ρW ) = ( a − r − b2 a ) ( x1 − x2 ) r r −a 2 + b có PDF sau: b ≤ r ≤ a + b2 (B-2) 3/ Những tia hai bên đối diện (trường hợp chiều dài), ρ L Trong trường hợp khoảng cách tia r = a + ( y1 − y2 ) có PDF sau: f ( r ρL ) = ( b − r − a2 b ) r r − b2 a ≤ r ≤ a + b2 (B-3) Sau biết loại tia có hình chữ nhật, PDF chiều dài tia khơng liên quan đến vùng hình chữ nhật Xác suất để có loại tia đặc biệt cho tia vùng kế cận P ( ρ A ) = / , tia trường hợp cịn lại có xác suất P ( ρ A ) = 1/ Vì PDF chiều dài tia là: f (r ) = 1 f ( r ρ A ) + f ( r ρW ) + f ( r ρ L ) 6 iii (B-4) [ \ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] K Pahlavan and A Levesque, Wireless Information Networks New York: Wiley, 1995 [2] L Santalo, Integral Geometry and Geometric Probability Reading, MA: Addison-Wesley, 1976 [3] Adi Shamir, An Introduction to Radio Waves Propagation: Generic Terms, Indoor Propagation and Practical Approaches to Path Loss Calculations, Including Examples, RFWaves, 2002 [4] Magdy F.Iskander and Zhengqing Yun, Propagation Prediction Models for Wireless Communication systems, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol 50, No 3, March 2002, page 662-673 [5] Steven Fortune and Bell Laboratories, Algorithms for prediction of indoor radio propagation, Murray Hill, NJ 07974, January 7, 1998 [6] Mudhafar Hassan-Ali and Kaveh Pahlavan, A New Statistical Model for Site-Specific Indoor Radio Propagation Prediction Base on Geometric Optics and Geometric Probability, IEEE Transactions on Wireless Communications, Vol 1, No 1, January 2002, page 112-124 [7] Bernard Sklar, Rayleigh Fading Channels in Mobile Digital Communication Systems, Part I: Characterization, IEEE Communications Magazine, July 1997, page 90-100 [8] A Sveshnikov, Problems in Probability Theory, Mathematical Statistics and Theory of Random Functions New York: Dover, 1968 [9] H Bertoni, W Honcharenko, L R Maciel, and H Xia, “UHF propagation prediction for wireless personal communications,” Proc IEEE, vol 82, pp 1333– 1359, Sept 1994 iv [10] R Valenzuela, O Landron, and D Jacob, “Estimating local mean signal trength of indoor multipath propagation,” IEEE Trans Veh Technol., vol 46, pp 203–212, Feb 1997 [11] M Hassan-Ali, “Using Ray-Tracing Techniques in Site-Specific Statistical Modeling of Indoor Radio Channels,” Ph.D dissertation,Worcester Polytechnic Institute, Worcester, MA, 1998 [12] G Yang, “Performance evaluation of high speed wireless data systems using a 3D ray tracing algorithm,” Ph.D dissertation, Worcester Polytechnic Inst., Worcester, MA, 1994 [13] R Ganesh, “Time domain measurements modeling and simulation of the indoor radio channel,” Ph.D dissertation, Elect Eng Dept., Worcester Polytechnic Inst., Worcester, MA, 1991 [14] S Howard, “Frequency domain characteristics and autoregressive modeling of the indoor radio channel,” Ph.D dissertation, Elect Eng Dept., Worcester Polytechnic Inst., Worcester, MA, 1991 [15] ”Cell planning for wireless communications”/ Manual F.Cátedra Jesús PérezArriaga, Artech House, Boston London 1999 [16] Rappaport, T.S.,S.Y Seidel, and K.R.Schaubach, ”Site-Specific Propagation for PCS System Design, ” in Wireless Personal Communications, M J Feuerstein, T S Rappaport, eds., Boston: kluwer Acadamic Pulishers, 1993, pp 281-315 v ... ngành: Kỹ thu? ??t Điện tử MSHV: 01406322 I - TÊN ĐỀ TÀI: CẢI THIỆN ĐỘ CHÍNH XÁC VÀ THỜI GIAN TÍNH TỐN TRONG BÀI TỐN DỰ ĐỐN PHÂN BỐ CƠNG SUẤT TÍN HIỆU THU DÙNG KỸ THU? ??T RAY- TRACING II - NHIỆM VỤ VÀ... Nhân Cải thiện độ xác thời gian tính tốn tốn dự đốn phân bố cơng suất tín hiệu thu dùng kỹ thu? ??t Ray- Tracing GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn TÓM TẮT Thu? ??t toán Ray- tracing (RT) sử dụng cho việc dự đốn xác. .. nón 3.3 Kỹ thu? ??t Shadowing HVTH: Thái Thượng Nhân 30 Cải thiện độ xác thời gian tính tốn tốn dự đốn phân bố cơng suất tín hiệu thu dùng kỹ thu? ??t Ray- Tracing GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn Thu? ??t toán Shadowing