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隨著移動通信技術(shù)的飛速發(fā)展，在目前的城市環(huán)境中，移動通信基站數(shù)目在不斷地增長，并且大量采用了微蜂窩及微微蜂窩移動通信系統(tǒng)。在這些通信系統(tǒng)中建筑物的反射、衍射等會造成電波傳播的多徑效應(yīng)。蜂窩面積越小，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、場強(qiáng)預(yù)測、干擾分析時就越要更多地考慮基站周邊建筑物的影響。由于城市中基站周邊環(huán)境的復(fù)雜性和多變性，傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)模型已經(jīng)基本失效，而以射線跟蹤為代表的確一定模型正是處理這一問題的有效方法。
??? 射線跟蹤有正向算法和反向算法兩種，正向算法簡單，效率高，但誤差較大。反向算法比正向算法效率低，復(fù)雜度大，但其精度高。本文是基于反向射線跟蹤算法進(jìn)行三維路徑搜索的研究，進(jìn)而建立起精確的城市小區(qū)電磁環(huán)境預(yù)測系統(tǒng)。
??? 在建立城市小區(qū)電磁環(huán)境精確預(yù)測系統(tǒng)中，關(guān)鍵技術(shù)有3個方面，三維建筑物數(shù)據(jù)模型的建立，到達(dá)接收點(diǎn)的所有確定路徑的搜索和場強(qiáng)的計(jì)算。本文主要從這3個方面分別作以介紹。

1 三維建模
??? 本文所研究的三維路徑搜索方法是建立在確定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的三維建筑物模型的基礎(chǔ)上，考慮到普通計(jì)算機(jī)計(jì)算能力及該預(yù)測系統(tǒng)計(jì)算成本，我們將建筑物的外表面都考慮成平面。假定所建的三維建筑物模型能夠動態(tài)地存儲不包括底面的其他所有的面結(jié)構(gòu)及不包含在底面內(nèi)的所有的棱結(jié)構(gòu)，并將其存儲(而這些在三維建模時是能夠做到的)。面的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括4個頂點(diǎn)信息及其法向量，棱的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括2個端點(diǎn)及其所在的2個面。由于要考慮地面反射影響，需另外存儲一個有限大的平面，假定1 000 m(長)x1 000 m(寬)作為小區(qū)地面信息。每建立一個建筑物模型，都依次存儲以上信息，則小區(qū)內(nèi)建筑物模型的所有面結(jié)構(gòu)和棱結(jié)構(gòu)都被存儲。

2 路徑搜索
??? 反向射線追蹤算法中，考慮到電波的衰減特性，本論文只考慮二次以下的反射及繞射的路徑搜索，而忽略三次及以上的反射及繞射路徑。二次以下的反射及繞射路徑主要有以下幾種情形：一次反射，一次繞射，一次反射加一次繞射，一次繞射加一次反射，二次反射，二次繞射。
??? 下面分別對以上6種路徑的搜索方法加以介紹。所有的搜索都是基于三維空間的。
2．1 一次反射
??? 如圖1所示，已知源點(diǎn)Tx，場點(diǎn)Rx，搜索一次反射路徑的步驟為：

??? 1)Tx的鏡像點(diǎn)為Tx’，連接Tx’與Rx交平面S于R點(diǎn)，即R點(diǎn)為反射點(diǎn)。Tx-R-Rx即為一條一次反射路徑；
??? 2)判斷該路徑有效性(兩條件必須同時具備)：
??? ①Tx-R之間，R-Rx之間沒有建筑物遮擋；
??? ②反射點(diǎn)在平面S內(nèi)。
??? 3)如果該路徑有效，將其存儲在一次反射路徑子目錄中，即找到一條反射路徑；
??? 4)從發(fā)射源點(diǎn)對三維建筑物模型中存儲的所有面作鏡像點(diǎn)，進(jìn)而找到關(guān)于所有面的反射點(diǎn)，再判斷其有效性，將所有的有效路徑存儲在中。