Methode
Jambline sagt eine Abdeckungskarte aus dem Grundriss und den Access Points vorher. Danach nennt es seinen Fehler auf Messungen, die es nie gesehen hat. Beide Hälften zählen. Eine Vorhersage ohne gemessenen Fehler ist eine Zeichnung.
Das Modell
Das Modell beginnt mit der Freiraumdämpfung entlang des direkten Pfades. Dann addiert es einen Verlust für jede Wand, die der Pfad kreuzt. Die Wandverluste stammen aus dem Schichtmodell der ITU-R P.2040. Jambline wertet dieses Modell bei der genutzten Frequenz aus. Es liest keine typischen Werte aus einer Tabelle ab, deshalb ergeben eine 100 mm starke Gipskartonwand und eine 150 mm starke unterschiedliche Werte.
Das gerenderte Feld fügt zwei weitere Effekte hinzu: gerichtete Reflexion erster Ordnung an Wänden, Boden und Decke sowie einfache und zweifache Beugung an Wandkanten. Ein Flur wirkt wie ein Hohlleiter. Eine Tür wirkt wie eine beugende Kante. Ein Modell mit direktem Pfad hat weder das eine noch das andere. Beide ändern das Ergebnis stärker als der Wandterm.
Kalibrierung
Die Geometrie liegt fest, deshalb ist das Mehrwandmodell linear in seinen eigenen Parametern. Der Abstandsexponent, die Konstante und jeder Verlust pro Material lösen sich dann in geschlossener Form über die Methode der kleinsten Quadrate. Es gibt keine iterative Suche und keinen Zufallsstartwert. Dieselbe Messreihe ergibt immer dieselbe Anpassung.
Standardmäßig ist der Exponent auf den Freiraumwert festgesetzt. Strecken, die mehr Wände kreuzen, sind meist auch länger. Ein freier Exponent kann den Wandverlust deshalb der Entfernung zuschreiben. Sie können ihn freigeben. Tun Sie das erst, wenn die Messreihe groß genug ist, um beides zu trennen.
Gemessener Fehler, 5,18 GHz
Wir haben das Modell gegen die TMB-Kampagne bewertet (Adame, Carrascosa und Bellalta, arXiv:1812.00667). Sie umfasst 21 Strecken auf einem Bürogeschoss auf Kanal 36. Die Empfangsleistung stammt aus den Paketaufzeichnungen der Autoren selbst. Wir haben 14 Strecken angepasst. 7 Strecken haben wir herausgehalten und bewertet.
| Strecken | RMSE | was es ist |
|---|---|---|
| 21 | 20.40 dB | wie konfiguriert: Freiraum, kein Wandverlust |
| 14 | 4.23 dB | angepasst: Exponent 2.219, Offset +7.59 dB, Bürowand 4.92 dB |
| 7 | 6.47 dB | aus der Anpassung herausgehalten, Bias -2.05 dB |
Die angepasste Bürowand ist eine physikalische Prüfung wert. Bei 5180 MHz gibt das Schichtmodell der ITU-R P.2040 4,5 dB für 100 mm Gipskarton und 6,6 dB für 150 mm. 4,92 dB liegt damit bei etwa 110 mm. Eine Ständerwand mit Gipskarton auf beiden Seiten ist 100 bis 125 mm stark. Die Anpassung verlangt eine Wand, die es gibt.
Einundzwanzig Strecken auf einem Geschoss eines Gebäudes bestätigen das Modell. Sie messen keine Grundgesamtheit. Das Intervall um 6,47 dB ist breit. Die Arbeit zählt „Bürowände“ und nennt kein Material. Die Empfangsleistung stammt aus Standardhardware, und ein von solcher Hardware gemeldeter Pegel ist keine kalibrierte Messung.
Gemessener Fehler, 5,8 GHz
Dieser Test nutzt NTIA Report 00-372, Tabelle 3, Antennenkonfiguration 8. Diese Zeile ist die einzige von Rundstrahler zu Rundstrahler und damit die einzige, die mit einem isotropen Sender vergleichbar ist. Der Bericht ist ein Werk der Regierung der Vereinigten Staaten. Wir passen hier nichts an. Die Koordinaten stammen aus dem veröffentlichten Grundriss. Das Modell läuft so, wie es ausgeliefert wird. Ein positiver Wert bedeutet, dass das Modell mehr Verlust angesetzt hat als die Messung zeigte.
| Strecke | gemessen | nur direkter Pfad | wie gerendert |
|---|---|---|---|
| im Raum, Sichtverbindung, 5,0 bis 6,8 m | 58.2 dB | +4.94 dB | +1.93 dB |
| im Flur, Sichtverbindung, 12,2 bis 14,0 m | 62.9 dB | +7.16 dB | +1.36 dB |
| im Flur, Sichtverbindung, 45,7 bis 47,5 m | 69.8 dB | +11.29 dB | +4.34 dB |
| Flurecke, verdeckt, 8,3 bis 10,1 m | 75.3 dB | +30.95 dB | +14.33 dB |
Aus diesen vier Zeilen folgen zwei Dinge. Erstens ist das Modell mit direktem Pfad bei 46,6 m um 11,3 dB zu pessimistisch. Der Freiraum hat keinen Hohlleiter, ein 2,4 m breiter Betonflur ist einer. Reflexionen senken diesen Fehler auf 4,3 dB. Zweitens ist die Ecke mit 14,3 dB der Ausreißer. Der Bericht wählte diesen Ort, um die Beugung zu isolieren. Das Modell setzt für eine Ecke zu viel an: es trägt eine Ordnung der Kantenbeugung, und nichts Geführtes kommt mit um die Ecke. Diese Grenze hat jetzt eine Größe.
Was all das nicht beweist
- Keine Strecke in einer der beiden Kampagnen kreuzt eine Wand entlang nachgezeichneter Geometrie. Die Testsuite prüft die Wanddurchquerung gegen eine vollständige Suche über jede Wand. Sie prüft sie nicht gegen eine Messung.
- 2,4 GHz und 6 GHz sind gegen Messungen ungeprüft. Die oben genannten veröffentlichten Kampagnen liegen bei 5,18 und 5,8 GHz.
- Keine hier genutzte veröffentlichte Kampagne benennt ihre Wandmaterialien. Die Materialbibliothek stützt sich deshalb auf das Schichtmodell der P.2040 und nicht auf eine Anpassung pro Material.
- Die Uplink-Karte lässt das Downlink-Modell rückwärts laufen, mit einer Sendeleistung, die Sie angeben. Der Pfadverlust ist reziprok, die Geometrie gilt also. Das Modell sagt nichts darüber, was ein echtes Endgerät mit seiner Antenne oder seiner Leistungsregelung tut.
- Das Grundrauschen geben Sie an. Jambline löst es nie. Die Karte des Abstands zum Rauschen und ihr Ziel lesen den vorhergesagten Pegel gegen die Zahl, die Sie eintragen. Diese Zahl beginnt bei -95 dBm, was ein ruhiger Empfänger über 20 MHz hört. Sie ist überall dort falsch, wo das Gebäude nicht ruhig ist.
- Eine Vorhersage ist keine Begehung. Sie sagt Ihnen, wo Sie gehen müssen. Sie sagt einem Kunden außerdem, was zu erwarten ist, bevor jemand die Hardware kauft.
Geschwindigkeit
Apple M2, 8 GPU-Kerne, bester von 20 Läufen. Das Referenzgeschoss misst 40 mal 25 m. Es hat 12 Räume je Seite, 122 Wände und 4 Access Points bei 5,2 GHz. Volle Physik heißt: direkter Pfad plus Reflexion erster Ordnung und Kantenbeugung.
| Szene | Pixel | CPU | GPU |
|---|---|---|---|
| 0,25 m/px, volle Physik | 168 x 112 | 454 ms | 10.3 ms |
| 0,10 m/px, volle Physik | 420 x 280 | 2651 ms | 44.5 ms |
| 0,10 m/px, nur direkter Pfad | 420 x 280 | 85.7 ms | 1.8 ms |
Die CPU-Spalte ist der eigene Solver dieses Projekts. Er prüft den GPU-Kernel, er ist nicht auf Tempo gebaut. Über andere Werkzeuge sagt er nichts.
Korrektheit
Drei Schichten prüfen die Arbeit, jede prüft die Schicht darunter.
- Analytische Fälle laufen gegen geschlossene Formeln.
- Das Raster darf die Kosten ändern, nie das Ergebnis. Jambline prüft das, indem es jeden Strahl gegen eine vollständige Suche über alle Wände bewertet. Eine vollständige Suche kann keine Wand durch einen Fehler bei der Zellzuordnung verlieren.
- Der GPU-Kernel muss den CPU-Solver reproduzieren. Dieser Vertrag verhindert, dass der Browser-Build und der geprüfte Build auseinanderlaufen.
Auf dem Referenzgeschoss stimmen beide auf allen 117 600 Pixeln genau überein. Auf einem doppelt so großen Geschoss weichen 9 von 426 400 Pixeln ab. Jedes davon ist ein Strahl, der genau durch einen Punkt läuft, an dem zwei Wände zusammentreffen. Dort landet der Streckenparameter bis aufs letzte Bit auf seiner eigenen Grenze. Das Feld ist über solche Strahlen stetig, beide Antworten sind also vertretbar. Der Test begrenzt deshalb, wie viele Pixel abweichen dürfen und um wie viel. Er tut nicht so, als stimmten sie überein.