tracing).
Các mô hình lan truyền thường nhận ra rằng khi khi một vật thể nằm chắn trên đường truyền của tia sóng, thì tia sóng có thể phản xạ, tán xạ hoặc trong một số trường hợp bị khúc xạ xung quanh rìa của vật thể. Môi trường indoor chứa rất nhiều vật thể có cấu trúc phức tạp. Việc xác định đường đi của một tia sóng là điều khó thực hiện được.
Để xác định đường đi của một tia sóng lan truyền từ máy phát đến máy thu, chúng ta có một số phương pháp nhưng hiệu quả nhất là phương pháp ray tracing (tìm vết). Phương pháp này dựa trên công nghệ xử lý ảnh. Ray tracing xem tất cả các vật cản như là vật phản xạ tiềm tàng và tính toán ảnh hưởng của chúng dựa trên xử lý ảnh. Đây là cách tiếp cận có tính phân tích kỹ lưỡng, yêu cầu tính đến tất cả các tia phát sinh do phản xạ hoặc khúc xạ. Do đó, với một môi trường đơn giản, thời gian tính toán sẽ ít. Với môi trường phức tạp, cơ sở dữ liệu về môi trường như công trình, số bức tường, cấu tạo, vật liệu…vô cùng lớn và thời gian tính toán lớn, phương pháp tính toán rất phức tạp. Do đó, vị trí giữa máy phát và máy thu được xác định trong tọa độ không gian 3 chiềụ Cường độ của tia phản xạ và tia phát được tính toán thông qua kỹ thuật quang hình học. Tia khúc xạ được xử lý bằng một trong các kỹ thuật tiêu chuẩn, đó là UTD. Sự tồn tại hay không của một đường truyền LOS sẽ được xác định sau khi một nguồn tín hiệu giả được thiết lập. Dữ liệu ảnh sẽ được tạo ra bằng cách phản xạ nguồn tín hiệu giả lên tất cả bề mặt của vật cản có liên quan.
Để mô phỏng quá trình này, một chuồi các bức tường được tạo rạ Hình 4.9 (b) là biểu đồ một phần của chuỗi bức tường (có cấu trúc hình cây) cho sơ đồ bố trí đơn giản hình 4.9 (a).
Hình 4.9. Ví dụ đơn giản về mô hình lan truyền sóng indoor.
Trong hình 4.9 (a), có bốn vật cản được bố trí để mô phỏng. Bức tường 1 là vật phản xạ thứ nhất, và đường đi của lần phản xạ thứ 3 được xét đến. Những lần phản xạ kế tiếp nhau trên cùng một bức tường là không có khả năng xảy ra và chúng không được đưa vào ví dụ nàỵ Hình 4.9 (b) thể hiện có tất cả 13 khả năng của đường truyền cho bức tường 1 như là vật phản xạ thứ nhất (phản xạ lần 1 có 1, phản xạ lần 2 có 3, phản xạ lần 3 có 9). Các biểu đồ tương tự có thể được xác định cho bức tường thứ 2, 3 và 4. Như vậy sẽ có tổng số 52 khả năng của đường truyền xảy ra, cộng với 1 đường truyền thẳng trực tiếp LOS trong một ví dụ đơn giản và chỉ xét đến lần phản xạ thứ 3.
Hình 4.10. Quá trình xử lý ảnh
Hình 4.10 minh họa quá trình xử lý ảnh trong môi trường indoor. I1(w1) là ảnh của lần phản xạ thứ nhất lên bức tường 1. Có hai ảnh của lần phản xạ thứ 2. Đó là ảnh của I1(w1) phản xạ lên bức tường thứ 2 và thứ 3, được ký hiệu là I- 2(w2) và I2(w3). Các ảnh của những lần phản xạ tiếp theo được tạo ra một cách tương tự. Một bức tranh hoàn thiện sẽ thể hiện các ảnh của lần phản xạ thứ nhất lên bức tường 2 và 3, đồng thời các lần phản xạ tiếp theọ Đến đây ta đã tính toán được vị trí của các ảnh. Tiếp theo phần mềm sẽ kiểm tra xem liệu các ảnh đó có khả năng chứa các đường truyền hay không. Phần mềm sẽ bắt đầu tính toán từ các ảnh của lần phản xạ cao nhất và tính ngược đến máy phát. Các ảnh mà không chứa các đường truyền sẽ bị loại bỏ khỏi cơ sở dữ liệu trước khi việc tính toán lan truyền được thực hiện.
Hình 4.11 (a) Điểm phản xạ P2 không tồn tại trên bức tường 2. (b) Điểm phản xạ P1 không tồn tại trên bức tường 1.
Để miêu tả chi tiết hơn các điều kiện mà ta đang xét. Hình 4.11 (a) thể hiện trường hợp đơn giản với 2 bức tường. I1(w1) là ảnh lần phản xạ 1 của Tx lên bức tường 1 và I2(w2) là ảnh lần phản xạ 2, nghĩa là ảnh của I1(w1) lên bức tường 2. Chúng ta vẽ một đường thẳng nối giữa I2(w2) với máy thu để tạo nên điểm phản xạ thích hợp trên bức tường 2. Rõ ràng điểm P2 không nằm trung với bất cứ một điểm vật lý nào trên bức tường thứ hai, do vậy đường phản xạ kép Tx-w1-
w2-Rx không tồn tại trong thực tế. Từ hình 4.11 (a) chúng ta thấy điều kiện cho một đường truyền tồn tại là điểm phản xạ P2 phải có vị trí vật lý trên bức tường 2. Đây chỉ là một khả năng khi mà Rx nằm trong miền được minh hoạ được xác định bởi I2(w2) và bức tường 2. Nhưng với điều kiện này, là cần nhưng chưa đủ.
Hình 4.11 (b) minh họa điểm Rx nằm trong khu vực mô phỏng, nên đảm bảo rằng điểm phản xạ nằm trên bức tường thứ 2. Trong trường hợp này, điểm phản xạ nằm trên bức tường 1 lại nằm ngoài vùng vật lý của tường, do vậy một lần nữa đường truyền sẽ không tồn tạị Tuy nhiên, ta cũng thấy rõ được điều kiện cần thiết. Chúng ta sẽ thiết lập điểm phản xạ P2 nằm trong miền vật lý của bức tường 2, có điểm thu Rx nằm trong miền được mô phỏng. Điểm phản xạ P1 cần thiết trên bức tường 1 phải tồn tại để cung cấp điểm P2 nằm trong miền mô phỏng được xác định bởi I1(w1) và bức tường 1. Hình 4.11 (c) minh hoạ trường hợp nàỵ
Điều kiện cần và đủ để tồn tại một đường truyền là điểm P2 phải nằm trên phần của bức tường 2, phần nằm trong miền được xác định bởi I2(w2) với bức tường 2 và miền được xác định bởi I1(w1) và bức tường 1. Đây là phần tô đậm trong hình 4.11 (c). Nếu không có phần bức tường 2 rơi vào trong miền được xác định bởi I1(w1) và bức tường 1 thì đường truyền sẽ được xem như là không tồn tại cho bất cứ vị trí nào của Rx trong miền được mô phỏng. Nói chung, quá trình trên được áp dụng một cách đệ quy, bắt đầu từ Rx, được tính toán ngược lại Tx để xác định xem liệu mỗi điểm phản xạ cần thiết có tồn tại thực tế với bất kỳ đường truyền phản xạ nhiều lần nào không.
Hình 4.11 (c) Tồn tại cả hai điểm phản xạ, vì vậy đường truyền được xác định. (d) Máy thu không nằm trong miền mô phỏng.
Một hình ảnh minh họa sâu thêm trong hình 4.11 (c). Trong trường hợp này, cả hai điểm phản xạ đều tồn tại và đáp ứng các yêu cầu trên. Nhưng điểm thu Rx lại nằm sai phía của bức tường 2. Đây là một điểm chú ý là các ảnh này là của nguồn phát ảo được sử dụng để mô phỏng đường truyền bị phản xạ, nhưng các khu vực được xác định mô phỏng chỉ tồn tại ở phía bên kia so với ảnh (vùng mờ). Tuy nhiên hình 4.11 (d) chỉ miêu tả một đường truyền phản xạ đơn lẻ từ Tx đến Rx thông qua tường 1. Đối với các vị trí khác nhau của Rx, rất có thể sẽ có các đường phản xạ khác.
Một ví dụ khác, chúng ta quay trở lại hình 4.10. Trong trường hợp này các bức tường 1 và 2 đáp ứng các điều kiện cần thiết. Bức tường 3 không tạo ra đường truyền. Nhưng vì bức tường 3 lại nằm trong miền xác định của I1(w1), đường thẳng nối I2(w2) và Rx sẽ không nằm trong miền xác định của I2(w3).
Để nâng cao hiệu suất tính toán trong thực tế, các điều kiện cụ thể được đưa vàọ Ví dụ, sẽ không có đường truyền trải qua quá n lần phản xạ hoặc có cường độ nhỏ hơn X dB so với cường độ mạnh nhất.
Tóm lại, hơn một thập kỷ qua chúng ta có rất nhiều nghiên cứu quan trọng cho việc mô hình hóa lan truyền tín hiệu macrocell và picrocell indoor. Độ chính xác phụ thuộc chủ yếu vào tính sẵn sàng của cơ sở dữ liệu cập nhật thường xuyên và kỹ thuật tính toán. Các thuộc tính điện của vật liệu tự nhiên và nhân tạo được sử dụng để xây dựng tường, cửa ra vào, cửa sổ… cũng được xem xét chính xác.
Phần III
Chương trình mô phỏng
Chương V
Tổng quan về visual basic 6.0