[发明专利]一种基于惠更斯亚网格技术的4G无线信道分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种网络通信分析方法，特别是一种基于惠更斯亚网格技术的4G无线信道分析方法。

背景技术

现阶段，随着4G网络的大规模建设，4G无线信道正成为研究的热点。传统的时域有限差分法(FDTD)作为计算电磁学领域的一种数值计算方法，结合计算机技术能有效的模拟电磁波的传播，精确的得到4G信号在空间传播过程中的电场强度，因此在无线信道分析中应用比较广泛。时域有限差分法巧妙的把无线信道剖分为细小的网格，使电场和磁场离散，在空间上错置、时间上交替，真实的反映了电磁波的传播。

传统的时域有限差分法所能模拟的最小尺寸为一个网格，可日常的4G无线信道中经常会有具有薄涂层、细小孔缝、薄板等细微结构的模型，这些细微结构只占整个计算模型的一小部分。对于小于一个网格的尺寸，传统的时域有限差分法会将其近似为一个网格，这样就会引入误差。如果把整个4G无线信道计算区域都剖分成更细的网格就会需要大量的计算机内存和计算时间。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于惠更斯亚网格技术的4G无线信道分析方法，采用惠更斯亚网格方法分析4G无线信道的电场强度，只需要对细微结构用细网格剖分，其它区域仍然采用粗网格剖分，这样就能达到节省计算机内存和计算时间的目的。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种基于惠更斯亚网格技术的4G无线信道分析方法，对于长宽高为a×b×c的房间，房间底部的粘土层相对介电常数为ε₁，电导率为σ，墙壁的相对介电常数为ε₂，电导率为零，在房间的发射点与接收点之间任意位置有一块金属隔板，隔板在x、y、z轴方向上的尺寸为a₂×b₂×c₂，坐标原点位于房间的任意顶点上，整个房间位于坐标系的正方向，包括以下分析步骤：

选择高斯脉冲作为发射源p；

以边长等于l的正立方体作为一个粗网格，把房间剖分成个粗网格；对挡板区域以边长等于l/N的细网格剖分，N为任意奇数；

以Δt为周期逐步往前推进计算各个时刻的电场值E，在初始时刻，电场E与磁场H的值均为零；

发射源的空间坐标为(x,y,z)，由发射源的公式得到发射源这一点在n时刻的电场Eⁿ；

在一个Δt周期中，包括以下步骤：

4G信道空间粗网格内的任意点(i，j，k)在n时刻的电场强度E的值由该点前一时刻，即n-1时刻的电场值和该点四周的四个磁场值得到；

粗网格内任意点(i，j，k)在n+1/2时刻的磁场强度H的值由该点前一时刻，即n-1/2时刻的磁场值和该点四周的四个电场值得到；

在细网格与粗网格的交界处，细网格的电场值E_f等于粗网格的电场值E，细网格的磁场值H_f等于粗网格的磁场值H；4G信道空间细网格内的任意点(i’，j’，k’)在n时刻的电场强度E_f的值由该点前一时刻，即n-1时刻的电场值和该点四周的四个磁场值得到；

细网格内任意点(i'，j’，k’)在n+1/2时刻的磁场强度H_f的值由该点前一时刻，即n-1/2时刻的磁场值和该点四周的四个电场值得到；

上述四段内容为一个Δt周期，空间中发射源之外的所有点的电场和磁场按照这个周期过程依次往前推进计算，最终得到接收点的电场强度随着时间的变化数据。

本发明中选择高斯脉冲作为发射源p，公式如下：

p=A exp[-4π(t-T0τ)2]---(1),]]>