Tworzenie map mocy sygnału odbieranego na podstawie łącznego wykorzystania danych pomiarowych i symulowanych

Niniejsza praca inżynierska miała na celu opracowanie metody, która umożliwi
tworzenie map mocy sygnału odbieranego na podstawie częściowych danych
pomiarowych oraz wyników symulacji komputerowych. Metoda zakłada, że dane
pomiarowe zostaną wykorzystane do skorygowania wyników modelowania
komputerowego. Wykorzystanie takiego podejścia ułatwi tworzenie referencyjnych map
rozkładu przestrzennego mocy sygnału radiowego i ograniczy nakład pracy konieczny do
wykonania licznych pomiarów odniesienia.
W celu ograniczenia ilości przetwarzanych danych, założono, że rozważania
przeprowadzone zostaną dla przykładowego obszaru zainteresowania obejmującego
Kampus B Politechniki Łódzkiej oraz sąsiednie ulice. Do przeprowadzenia symulacji
komputerowych opracowano model środowiska propagacji fal. Model ten został
wykorzystany do obliczenia rozkładów mocy odebranej. Obliczenia te wykonano
z wykorzystaniem technik śledzenia promieni z użyciem specjalistycznego
oprogramowania Remcom Wireless InSite. Metodami zastosowanymi podczas
implementacji systemu były m.in. fingerprinting, crowdsourcing i badanie mocy sygnału
odbieranego. Dzięki użyciu technologii GSM900 i GSM1800 było możliwe
zamodelowanie mapy sygnału radiowego dla Kampusu B. Model terenu użyty do
symulacji został zaprojektowany na podstawie zdjęć otrzymanych ze strony internetowej
OpenStreetMap oraz programu GoogleEarth. Do pomiarów odbieranej mocy użyto modeli
wybranych źródeł sygnałów radiowych (stacji bazowych) umiejscowionych na czterech
różnych budynkach. Przy pomocy wymienionych narzędzi w określonej strefie został
zamodelowany i przedstawiony graficznie rozkład natężenia pola elektromagnetycznego.
Otrzymane z symulacji dane porównano do danych pomiarowych i odpowiednio
skalibrowano. Wyniki posłużyły do sformułowania wniosków oraz wskazania kierunków
rozwoju i przyszłych zastosowań metody. Wśród nich uwzględniono metody lokalizacji
urządzeń mobilnych, zwiększenie niezależności państwowych urządzeń od zagranicznych
technologii jak i możliwość zmierzenia jakości sygnału w miejscach trudno osiągalnych
bez potrzeby udawania się do tych miejsc.

The goal of this diploma thesis was to elaborate a method to create maps of received signal strength
based on measured data and computer simulated results. The method assumes that measured data
are used to calibrate results of computer modeling. This approach simplifies generation reference
maps of spatial distribution of radio signal power and limits an effort needed to perform numerous
measurements.
To reduce number of processed data, the assumption of limitation an area of interest to an
exemplary region of Campus B Lodz University of Technology and neighboring streets. The radio
waves propagation model of environment was made, to perform computer simulations. This model
was used to calculate the distribution of the received power. These calculations were done with
usage of ray tracking techniques. For this reason the professional software Remcom Wireless InSite
was used. During generation of the system the methods of fingerprinting, crowdsourcing and
examination of received signal strength were implemented. With the usage of GSM900 and
GSM1800, it was possible to model the radio signal maps for Campus B. The model of this region
was made on the base of photos collected from the website called OpenStreetMap and software
GoogleEarth. For measurements of received power, the models of the four chosen sources of radio
signals (Base Stations) were used. They were placed on the top of four different buildings. The
distribution of electromagnetic field intensity were modeled and presented graphically. Received
data from simulation and measured data were compared and calibrated. On the base on results, the
conclusions and future applications were formulated. Among them, methods of localization of
mobile devices were considered. Another usages were increased of independence of national
devices from foreign technologies and possibility of measuring the quality of the signal in hard
accessible zones without real necessity of being there.