一种电磁场仿真分析方法技术

本发明专利技术涉及一种电磁场仿真分析方法，其包括如下步骤：1对室内环境信息进行建模；2两种几何信息建模误差的生成：3针对天花板、地板、四周墙壁、室内物体分别生成五种电参数误差；4分别在平移误差模式和顶点误差模式下，研究视距路径和非视距路径下几何信息建模误差对接收功率和均方根时延扩展的影响；5在五种电参数建模误差模式下，研究视距路径和非视距路径下电参数建模误差对接收功率和均方根时延扩展的影响。本发明专利技术公开了一种电磁场仿真分析方法具有以下有益效果：1考虑了室内物体几何形状的改变以及相对位置的改变对射线跟踪预测结果的影响；2全面考虑了天花板、地板、四周墙壁、室内物体各自电参数信息对射线跟踪预测结果不同的影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电磁仿真
，具体涉及一种电磁场仿真分析方法。
技术介绍
自20世纪80年代初期第一代移动通信技术诞生以来，移动通信技术得到了飞速发展并已经影响到人们生活的方方面面，并极大地推动了我国国民经济的高速发展，在这种背景下，移动通信质量备受用户关注。随着无线通信服务在室内微微小区场景下的大规模商用，如何建立一个准确的预测模型来进行无线信道参数预测就成为一个迫切需要解决的问题。射线跟踪模型是一种确定性模型，能够较为准确地计算电场、接收功率、时延、到达角等无线信道参数，因而被许多学者用于室内场景下的无线信道参数预测。使用射线跟踪模型首先要解决如何建立准确合理的环境信息数据库的问题。室内环境信息数据库需要包含两类信息，一类是几何信息，包含天花板、地板、四周墙壁及附属其上的门窗、室内物体的三维几何数据；另一类是电参数信息，包括上述提到的天花板、地板、四周墙壁及附属其上的门窗、室内物体的相对介电常数和电导率。在进行几何信息建模的过程中，一般情况下都是手动提取室内物体长、宽、高信息，存在一定的误差；在电参数信息建模过程中，电参数的数值一般情况下都难以获取，只能大概选取经典文献上给出的数组，同样存在一定的误差。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本专利技术公开了一种电磁场仿真分析方法。技术方案：一种电磁场仿真分析方法，包括如下步骤：(1)对室内环境信息进行建模，室内环境信息包括三维坐标信息和电参数信息；(2)两种几何信息建模误差的生成：(2a)室内物体竖直面随机平移造成的尺寸误差，即平移误差；(2b)室内物体顶点被随机放置在其原位置附近时生成的误差，即顶点误差；(3)针对复杂室内环境信息特征，针对天花板、地板、四周墙壁、室内物体分别生成五种电参数误差；(4)分别在平移误差模式和顶点误差模式下，研究视距路径和非视距路径下几何信息建模误差对接收功率和均方根时延扩展的影响；(5)在五种电参数建模误差模式下，研究视距路径和非视距路径下电参数建模误差对接收功率和均方根时延扩展的影响。作为本专利技术中一种电磁场仿真分析方法的一种优选方案：步骤(2a)中生成的平移误差是指室内物体上表面的某一条边被平行于其原位置的边代替。室内物体某一条边实际位置与建模位置之间的偏差由两个因素来决定，一是偏移的距离幅度，二是偏移的方向。其中偏移的幅度可以随机取定值，而偏移的方向可以利用随机数来随机产生。作为本专利技术中一种电磁场仿真分析方法的一种优选方案：所述步骤(2b)生成的顶点误差是指室内物体顶点位置或拐角位置处的误差，即室内物体顶点被随机放置在其原位置附近时生成的误差。每个室内物体某一顶点实际位置与建模位置之间的偏差由两个因素来决定，一是偏移的距离幅度，二是偏移的方向。其中径向位移的幅度可以随机取定值，而偏移的方向可以利用随机数来随机产生。作为本专利技术中一种电磁场仿真分析方法的一种优选方案：所述步骤(3)针对复杂室内环境信息特征，分五种情况来生成电参数误差，包括如下步骤：(3a)单独改变室内物体的电参数信息，其中室内物体的相对介电常数从2.5增加到10，间隔为0.5；电导率取值为1.5×10-4S/m、7.5×10-4S/m、1.5×10-3S/m、7.5×10-3S/m、1.5×10-2S/m、7.5×10-2S/m、1.5×10-1S/m、7.5×10-1S/m、1.5S/m、7.5S/m、10S/m；(3b)单独改变天花板的电参数信息，其中天花板的相对介电常数与标准值的差值从-1.6增加到1.6，间距为0.2；电导率从标准值增加到1.1，间距为0.1；(3c)单独改变地板的电参数信息，其中天花板的相对介电常数与标准值的差值从-1.6增加到1.6，间距为0.2；电导率从标准值增加到1.1，间距为0.1；(3d)单独改变四周墙壁的电参数信息，其中天花板的相对介电常数与标准值的差值从-1.6增加到1.6，间距为0.2；电导率从标准值增加到1.1，间距为0.1；(3e)选取同一个变化幅度，同时改变天花板、地板、四周墙壁的相对介电常数，当改变相对介电常数时，天花板、地板、四周墙壁的相对介电常数与各自标准值的差值同时从-1.6增加到1.6，间距为0.2；当改变电导率时，天花板、地板、四周墙壁的电导率与各自标准值同时增加到1.1，间距为0.1。作为本专利技术中一种电磁场仿真分析方法的一种优选方案：步骤(4)如下步骤：(4a)在平移误差模式下，每个室内物体某一条边实际位置与表示位置之间偏移的距离幅度选取为0.02、0.04、0.05、0.07，同时针对每一个误差值都生成25幅误差地图，偏移的方向指向棱边外法向方向或者指向逆着棱边外法向的方向，在实现的过程中由随机数来控制；(4b)在顶点误差模式下，每个室内物体某一顶点实际位置与建模位置之间偏移的距离幅度选取为0.02、0.04、0.05、0.07，同时针对每一个误差值都生成25幅误差地图，偏移的方向以标准点为原点向四个象限任意偏移，具体偏移到哪个方向利用随机数来随机产生；(4c)在平移误差模式和顶点误差模式下，选取两个发射天线位置，接收天线分别选取位于发射天线视距路径和非视距路径上，在步骤(4a)和步骤(4b)产生的200幅误差地图和标准地图上使用射线跟踪模型来预测接收功率值和均方根时延扩展值；(4d)使用ERp表示使用误差地图和标准地图之间接收功率的差值，ERp表达式为：ERp＝received_power(testplacej,errortypei)-received_power(testplacej)；使用ERR表示使用误差地图和标准地图之间均方根实验扩展的差值，ERR表达式为：ERR＝RMS_delay_spread(testplacej,errortypei)-RMS_delay_spread(testplacej)；(4e)在视距路径或者非视距路径上均匀选取预测点位置，然后分别在误差地图上和标准地图上计算每一个预测点处的接收功率和均方根时延扩展，接着针对某一个预测点利用计算结果分别计算ERP和ERR，接着计算出改路径上ERP和ERR的平均值E[ERP]和E[ERR]，以及标准差σ[ERP]和σ[ERR]；由于对某一个偏移的距离幅度生成了25幅误差地图，利用每一幅地图上计算所得的ERP和ERR的平均值和标准差，就能计算出E[E[ERR]],E[E[ERP]],E[σ[ERR]],E[σ[ERR]]。作为本专利技术中一种电磁场仿真分析方法的一种优选方案：步骤(5)包括以下步骤：(5a)在每种电参数误差模式下选取两个发射天线位置，接收天线分别选取位于发射天线视距路径和非视距路径上；(5b)使用ERp表示使用误差地图和标准地图之间接收功率的差值，ERp表达式为：ERp＝received_power(testplacej,errortypei)-received_power(testplacej)；使用ERR表示使用误差地图和标准地图之间均方根实验扩展的差值，ERR表达式为：ERR＝RMS_delay_spread(testplacej,errortypei)-RMS_本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电磁场仿真分析方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)对室内环境信息进行建模，室内环境信息包括三维坐标信息和电参数信息；(2)两种几何信息建模误差的生成：(2a)室内物体竖直面随机平移造成的尺寸误差，即平移误差；(2b)室内物体顶点被随机放置在其原位置附近时生成的误差，即顶点误差；(3)针对复杂室内环境信息特征，针对天花板、地板、四周墙壁、室内物体分别生成五种电参数误差；(4)分别在平移误差模式和顶点误差模式下，研究视距路径和非视距路径下几何信息建模误差对接收功率和均方根时延扩展的影响；(5)在五种电参数建模误差模式下，研究视距路径和非视距路径下电参数建模误差对接收功率和均方根时延扩展的影响。

【技术特征摘要】
1.一种电磁场仿真分析方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)对室内环境信息进行建模，室内环境信息包括三维坐标信息和电参数信息；(2)两种几何信息建模误差的生成：(2a)室内物体竖直面随机平移造成的尺寸误差，即平移误差；(2b)室内物体顶点被随机放置在其原位置附近时生成的误差，即顶点误差；(3)针对复杂室内环境信息特征，针对天花板、地板、四周墙壁、室内物体分别生成五种电参数误差；(4)分别在平移误差模式和顶点误差模式下，研究视距路径和非视距路径下几何信息建模误差对接收功率和均方根时延扩展的影响；(5)在五种电参数建模误差模式下，研究视距路径和非视距路径下电参数建模误差对接收功率和均方根时延扩展的影响。2.如权利要求1所述的一种电磁场仿真分析方法，其特征在于，步骤(2a)中生成的平移误差是指室内物体上表面的某一条边被平行于其原位置的边代替。3.如权利要求1所述的一种电磁场仿真分析方法，其特征在于，所述步骤(2b)生成的顶点误差是指室内物体顶点位置或拐角位置处的误差，即室内物体顶点被随机放置在其原位置附近时生成的误差。4.如权利要求1所述的一种电磁场仿真分析方法，其特征在于，所述步骤(3)针对复杂室内环境信息特征，分五种情况来生成电参
\t数误差，包括如下步骤：(3a)单独改变室内物体的电参数信息，其中室内物体的相对介电常数从2.5增加到10，间隔为0.5；电导率取值为1.5×10-4S/m、7.5×10-4S/m、1.5×10-3S/m、7.5×10-3S/m、1.5×10-2S/m、7.5×10-2S/m、1.5×10-1S/m、7.5×10-1S/m、1.5S/m、7.5S/m、10S/m；(3b)单独改变天花板的电参数信息，其中天花板的相对介电常数与标准值的差值从-1.6增加到1.6，间距为0.2；电导率从标准值增加到1.1，间距为0.1；(3c)单独改变地板的电参数信息，其中天花板的相对介电常数与标准值的差值从-1.6增加到1.6，间距为0.2；电导率从标准值增加到1.1，间距为0.1；(3d)单独改变四周墙壁的电参数信息，其中天花板的相对介电常数与标准值的差值从-1.6增加到1.6，间距为0.2；电导率从标准值增加到1.1，间距为0.1；(3e)选取同一个变化幅度，同时改变天花板、地板、四周墙壁的相对介电常数，当改变相对介电常数时，天花板、地板、四周墙壁的相对介电常数与各自标准值的差值同时从-1.6增加到1.6，间距为0.2；当改变电导率时，天花板、地板、四周墙壁的电导率与各自标准值同时增加到1.1，间距为0.1。5.如权利要求1所述的一种电磁场仿真分析方法，其特征在于，步骤(4)如下步骤：(4a)在平移误差模式下，每个室内物体某一条边实际位置与表示位置之间偏移的距离幅度选取为0.02、0.04、0.05、0.07，同时针对每一个误差值都生成25幅误差地图，偏移的方向指向棱边外法向方向或者指向逆着棱边外法向的方向，在实...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭立新，李昌龙，贾春刚，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61