В современных условиях повышаются требования к эффективному использованию беспроводных технологий и систем сотовой связи.
В данном исследовании мы используем метод трассировки лучей [1,2], метод, основанный на детерминированном анализе распространения сигнала, для решения задачи расчета зоны покрытия базовых станций (БС).
Известно, что метод, основанный на детерминистическом анализе, позволяет строить модели распространения волн с учетом факторов, обусловленных средой распространения сигнала, каждый раз на новой местности. Недостатком является то, что существующие алгоритмы не могут учитывать все типы распространения электромагнитных волн.
Предлагается использовать трассировку лучей в сложных условиях местности. Погрешность в расчетах составляет до 3–4 дБ, в зависимости от используемого алгоритма.
В рассматриваемой модели городского развития мы используем 2 группы лучей. Когда сигнал распространяется от BS к мобильной станции (MS1, MS2, MS3, MS4), 1−я группа лучей включает в себя путь распространения через отражение вдоль главной улицы и вертикальное уличное отражение−рефлексию (O-O) второй группы лучей («отражение-дифракция-отражение») (O-D-O) отражается вдоль главной улицы, преломляется на углу улицы и снова отражается вдоль вертикальной улицы. Он состоит из световых лучей, которые можно использовать в качестве источника света. В первой полосе затухание сигнала изменяется линейно и увеличивается по мере удаления от источника. Расчет проводился на расстоянии 110–250 метров от источника. Изменение сигнала незначительное, и разница не превышает 1 дБ. Исследование затухания сигнала на второй полосе показало изменение сигнала в пределах 1 дБ. Мы рассчитали значение сигнала на расстоянии 260–400 метров от БС. Мощность сигнала увеличивается в диапазоне от 260 до 330 метров, а затем уменьшается, и изменение сигнала не превышает 1 дБ. Но на общей картине ослабление сигнала от 4 до 5 дБ произошло во 2-м переулке.
Если вы измерите сигнал на 3-й полосе, то увидите ослабление примерно на 410 дБ на всем участке аллеи от 550 до 1 метра. В то же время ослабление всех сигналов на аллее составило 6,5–7 дБ.
На 4-й полосе можно наблюдать зависимость изменений сигнала, происходящих на расстоянии около 0,5 дБ от источника сигнала на расстоянии 560–700 метров. Согласно проведенным измерениям, сигнал ослабляется на величину 7,5~8 дБ.
При определении оптимального местоположения GSM-БС предлагается использовать генетические алгоритмы в городских условиях.
С помощью генетических алгоритмов можно успешно решать задачи, в которых ранее использовались только нейронные сети [3].
Генетический алгоритм (Ga) относится к эвристическому алгоритму (Ea), который обеспечивает приемлемое решение задачи в большинстве практических случаев, но чаще всего используется для задач, где правильность решения не была математически доказана, а аналитическое решение очень сложно или невозможно [4,5].
В основе GA лежит ориентированный поиск, принцип которого основан на идее эволюции живой природы.
Классический генетический алгоритм (также называемый базовым или простым генетическим алгоритмом), который применим к этой задаче поиска оптимального местоположения БС, – это:
1. Инициализация входных параметров.
2. Выбор начальной популяции хромосом. Координаты (x,y) на плоскости отображаются в качестве входных параметров.
3. Вычисление функции приспособленности каждой хромосомы. (Расстояние до ближайшей точки BS не должно превышать Lmax или Lmin).
4. Если, в зависимости от расстояния, уровень сигнала BS на контактной границе зоны покрытия, не ниже установленного Nmin и не выше установленного Nmax), в противном случае происходит неприятное перекрытие зон или возникает неопределенный сигнал в зоне покрытия BS.
5. Выбираются две близлежащие BS, а третья, удовлетворяющая вышеуказанным параметрам (выбор хромосом), строится на основе их координат.
6. Если координаты BS подходят, мы возьмем ее и одного из наших дедушек и бабушек в качестве родителей.
Таким образом, использование механизмов искусственного интеллекта повысит эффективность проектирования современных систем беспроводной связи.
Библиографическая ссылка
Жилейко А.А., Щербатюк А.С. О ВОЗМОЖНОСТЯХ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ПЕРЕДАЮЩИХ УСТРОЙСТВ В БЕСПРОВОДНЫХ СИСТЕМАХ // Материалы МСНК "Студенческий научный форум 2025". 2025. № 18. С. 83-84;URL: https://publish2020.scienceforum.ru/ru/article/view?id=929 (дата обращения: 30.08.2025).