Implementering av kantdiffraktion i en simulator för strålspårning : Förbättrad noggrannhet i radioskuggade områden

Sammanfattning

Radiokommunikationens ökade krav på precision vid placering av nätverksnoder i 5G och kommande 6G system motiverar behovet av noggranna simuleringsverktyg. En befintlig strålspårningssimulator, utvecklad i tidigare examensarbeten, saknar stöd för diffraktion, vilket begränsar dess förmåga att modellera radiovågor i radioskuggade områden. I detta examensarbete undersöks huruvida kantdiffraktion kan integreras i en strålspårningssimulator och generera ett realistiskt resultat. Arbetet bygger på Geometrical Theory of Diffraction (GTD) för geometrimodellering och Uniform Theory of Diffraction (UTD) för beräkning av elektrisk fältstyrka. Problemet löstes genom tre delmål: geometrisk kantdetektering med hjälp av sökstrålar, modellering av Kellerkon samt beräkning av elektrisk fältstyrka enligt UTD. Implementationen är utförd i CUDA C++ med NVIDIA OptiX som strålspårningsramverk. Resultaten visar att simulatorn korrekt identifierar kantträffar, genererar diffrakterade strålar i enlighet med GTD:s lag om kantdiffraktion, samt beräknar en elektrisk fältstyrka som överensstämmer med referensresultat. Vissa avvikelser i den elektriska fältstyrkan observeras till följd av approximationer. Sammantaget kan kantdiffraktion integreras i en strålspårningssimulator och producera fysikaliskt rimliga resultat, vilket ger en mer fullständig modell av radiovågors utbredning.