Modeling and optimization of the placement of transmitting devices in a wireless communication system
Authors: Аветисян Т.В. , Минаев К.А. , Преображенский А.П. , Преображенский Ю.П. 
Published: July 2024

В работе рассматривается задача распространения сигнала внутри помещения. При решении данной задачи рассматривалось несколько этапов. На первом этапе была построена модель распространения электромагнитной волны через стену. Использовался подход, базирующийся на геометрической оптике. Для расчета степени поглощения требуется учитывать диэлектрическую и магнитную проницаемость материала стены. Чтобы обеспечить автоматизацию процесса вычислений, была написана программа на языке C++, которая дает возможности для того, чтобы быстро определить значения мощностей при заданных условиях. Исследовано затухание радиосигнала в зависимости от угла падения на стену. На втором этапе рассмотрена задача по определению уровня распространяющейся электромагнитной волны в различных точках внутри помещения. На третьем этапе рассмотрена задача оптимизации размещения передающего устройства внутри помещения. Был использован метод случайного поиска с последовательным сужением области определения значений. При этом требовалось применение метода сеток, являющегося локальным методом оптимизации. Для каждого участка сетки использовался метод золотого сечения. В итоге, после реализации нескольких десятков тысяч итераций, было определено оптимальное размещение передающего устройства. Научно-практическая значимость работы состоит в разработке комплексного алгоритма оптимизации размещения передающих устройств в помещении на основе вычислительного эксперимента.

The paper considers the problem of signal propagation indoors. Several stages were considered in solving this problem. At the first stage, a model of electromagnetic wave propagation through the wall was built. An approach based on geometric optics was used. To calculate the degree of absorption, it is necessary to take into account the dielectric and magnetic permeability of the wall material. In order to automate the calculation process, a program was written in C++, which makes it possible to quickly determine the power values under given conditions. The attenuation of the radio signal depending on the angle of incidence on the wall is investigated. At the second stage, the tasks of determining the level of a propagating electromagnetic wave at various points inside the room are considered. At the third stage, the problem of optimizing the placement of the transmitting device inside the room is considered. A random search method was used with a sequential narrowing of the range of values. At the same time, the use of a local optimization method of the grid method was required. For each section of the grid, a local optimization method was used, which was the golden ratio method. As a result, after the implementation of several tens of thousands of iterations, the optimal placement of the transmitting device was determined. The scientific and practical significance of the work lies in the development of a complex algorithm for optimizing the placement of transmitting devices in the room based on a computational experiment.