Prediction of Indoor Millimeter Wave Propagation Characteristics Based on BP Neural Network

Due to the complexity of the millimetre-wave indoor propagation environment, using the conventional methods to analyze propagation characteristics of radio wave leads to great error, and the computational complexity is high. In view of the above problems, the prediction method for propagation characteristics of the indoor millimetre wave based on BP neural network is proposed; using its function approximation to describe the millimetre wave propagation parameter, finding out the mathematical relationship between its corresponding external factors and the signal attenuation, the mathematical logic relationship is constructed through establishing the prediction model. Simulation results show that using this method can quickly and intuitively obtain the relationship between the propagation distance and field intensity or path loss, respectively, with advantages of taking short time and high computational efficiency.

Επίδοση ασύρματων επίγειων και στρατοσφαιρικών δικτύων εξαιρετικά υψηλών συχνοτήτων

Η παρούσα διδακτορική διατριβή μελετά προβλήματα διάδοσης σε συχνότητες της Ka, της V και της EHF (30-300GHz) ζώνης, μοντελοποιώντας το ασύρματο κανάλι και τις ατμοσφαιρικές επιδράσεις. Εκτιμά τη σπουδαιότητα και το μέγεθος των συνδυασμένων επιπτώσεων διαφορετικών μετεωρολογικών παραγόντων στη λειτουργία των συστημάτων και εξετάζει τεχνικές άμβλυνσης διαλείψεων υπό συνθήκες βροχής. Τα τηλεπικοινωνιακά συστήματα με τα οποία ασχολείται είναι αφενός επίγεια συστήματα σταθερής ασύρματης πρόσβασης FWA (Fixed Wireless Access), αφετέρου επίγεια συστήματα πολύ ευρείας ζώνης UWB (Ultra-WideBand) που κάνουν χρήση εξαιρετικά στενών παλμών για τη μετάδοση της πληροφορίας, καθώς και ευρυζωνικά στρατοσφαιρικά δίκτυα σταθερών επικοινωνιών που υλοποιούνται μέσω εναέριων σταθμών HAPS (High Altitude Platform Stations). Πιο αναλυτικά, στο πρώτο κομμάτι της διατριβής προτείνεται ένα νέο εμπειρικό μοντέλο υπολογισμού της πιθανότητας υπέρβασης μιας στάθμης απόσβεσης βροχής σε επίγειες ζεύξεις οπτικής επαφής δικτύων σταθερής ασύρματης πρόσβασης, η καινοτομία του οποίου έγκειται στη θεώρηση Pruppacher-Pitter για το σχήμα των βροχοσταγόνων. Η ανάλυση ξεκινά με εφαρμογή της μεθόδου των βοηθητικών πηγών MAS (Method of Auxiliary Sources) στο πρόβλημα σκέδασης επίπεδου ηλεκτρομαγνητικού κύματος από σταγόνα βροχής και τα αποτελέσματα του μοντέλου συγκρίνονται με πειραματικά δεδομένα επίγειων ζεύξεων. Στη συνέχεια μελετώνται προβλήματα διάδοσης παλμών UWB σε εξωτερικό χώρο, επιχειρώντας συνδυασμένες εκφράσεις για την επίδραση τόσο των αερίων της ατμόσφαιρας μέσω του μοντέλου διάδοσης χιλιοστομετρικών κυμάτων MPM (Millimetre-wave Propagation Model) όσο και της συνεισφοράς της βροχής για σταγόνες Pruppacher-Pitter. Εκτιμάται η παλμική διαταραχή και η σπουδαιότητα της ενσωμάτωσης του παράγοντα βροχής στο μοντέλο καθαρού ουρανού. Τέλος εξετάζεται η επίδοση σχημάτων διπλής διαφορικής λήψης θέσης σε στρατοσφαιρικά δίκτυα. Η καινοτομία του προτεινόμενου μοντέλου εστιάζεται στην αποτίμηση της ολικής απόσβεσης που προκαλείται από τη δράση πολλαπλών πηγών ταυτόχρονης ατμοσφαιρικής εξασθένησης, υιοθετώντας παράλληλα το μοντέλο των συνεκτικών βροχοπυρήνων για την περιγραφή της βροχής. Εφαρμογή της μεθόδου σε ποικίλες τοπολογίες οδηγεί σε πολύτιμα συμπεράσματα για τη βέλτιστη σχετική τοποθέτηση του εναλλακτικού δέκτη στην περιοχή κάλυψης της στρατοσφαιρικής πλατφόρμας.