Bina içinde kablosuz yayılım uygulamaları için ışın izleme?radar kesit alanı karma yöntemi
Ray tracing-radar cross section hybrid method for indoor wireless propagation applications
Yazar: GÖKŞEN TURGUT
Danışman: PROF. DR. ERDEM YAZGAN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Radar kesit alanı = Radar cross section

Özet:
Bu tez çalışmasında, ışın izleme, radar kesit alanı (RKA) hesaplamalarıyla desteklenerek bina içinde kablosuz yayılım modellemesi için karma bir yöntem geliştirilmesi amaçlanmıştır. Geliştirilen yöntemde bir oda içinde duvarlardan yansımalar ışın izleme ile hesaplanmış, objelerden saçılmanın hesabında ve oda içindeki duvarlar, tavan ve zeminin birleştiği kenar ve köşelerin oluşturduğu süreksizliklerin ele alınmasında, 2-yüzlü ve 3-yüzlü köşe yansıtıcılara ilişkin RKA formülasyonu uygulanmıştır.RKA formülasyonunun modele dahil edilmesinin nedeni; RKA'sı bilinen, bir objeye gelen alandan, saçılan alanın hesaplanmasının kolaylığı, rastgele şekilli bir objenin RKA'sının, bileşenlerinin RKA'ları cinsinden hesaplanabilirliği, saçılma fazının hesaba katılması ve RKA'nın, obje üzerinde sadece yansıma noktasıyla sınırlı kalmayan bir bölgenin etkisini içerebilir durumda olmasıyla doğruluk derecesini arttırabileceğinin düşünülmesidir.Geliştirilen yöntemde, bir ışının geldiği uzaklık ve alıcının saçılma yüzeyinden uzaklığının uzak alan koşulunu sağlamadığı durumda uzak ve yakın alan RKA'ları arasında dönüşüm uygulanmıştır. Dielektrik malzemelerden saçılma hesabını, iletken malzemelerden saçılma hesabı üzerinden gerçekleştirmekte Fresnel yansıma katsayıları; duvar modeli olarak iletim hattı modeli ve duvarların periyodik yapı olarak modellendiği durum için homojenleştirme tekniğiyle elde edilmiş etkin malzeme parametreleri kullanılmıştır. Odanın içinde silindir şeklinde bir yapıdan saçılma hesaplaması yapılarak, oda içinde belli bir doğrultuda alan dağılımları elde edilmiş, verilen belli bir kat planında yayılımın hesaplanması probleminin çözümüne ilişkin önerilerde bulunulmuştur.

Abstract:
In this study, a hybrid method is developed for indoor wireless propagation modeling by combining ray tracing with radar cross section (RCS) calculations.In the developed method; while the reflections from the walls of a room are calculated by ray tracing, RCS formulation is applied for the calculations of scattering from objects and while considering the discontinuities corresponding to the junctions of the ceiling, walls and floor. Scattering from corners and edges are calculated by the RCS of trihedral and dihedral corner reflectors. The reason of including the RCS formulation to the model is that the simplicity of the calculation of the scattering field from the field incident to an object with a known RCS, and the calculation of the RCS of an arbitrarily shaped object by its components RCS. In addition to the simplicity of application, by including the scattering phase and using RCS, scattering field can more accurately be calculated due to the inclusion of the effect of a region on the scattering surface not only the effect of the specular point.In the developed method, when the distance of the scattering surface to the origin of the incoming ray or the distance of the receiving antenna do not validate the far field condition, the transformation for RCSs of near field to far field is applied. For the calculation of scattering from the dielectric walls by using RCS, Fresnel reflection coefficients and RCS of dihedral and trihedral corner reflectors are used. For modelling of the walls, transmission line model and effective material parameters that are calculated by the homogenization technique for the walls that are modelled as periodic structures are applied. Scattering from a cylindrical structure in a room is calculated and electric field distribution in some specified directions are obtained. Some suggestions about the problem of calculating the propagation in a given floor plan and the possible solutions.