MATLAB地铁隧道无线电波传播特性的预测与仿真(6)
单位距离内，两壁上反射次数为： (3.9）
由式3.5-3.8，可以推出得到散射所损耗因子，用dB表示为： (4.1)
综上，公式3.4，3.5，4.1表明，反射与散射的损耗与波长成正比。当频率增加时，波模的数目会迅速增加，各个模次携带的能量将减小，所以分析隧道电磁波传输特性时，不能仅考虑单个波模的特性，应分析能到达接收点所有波模共同作用下的特性。
3.2.2 射线跟踪法
射线追踪是一种被广泛用于移动通信和个人通信环境（室外宏蜂窝、街道微蜂窝和室内微蜂窝）中预测电波传播特性的技术，其基本思想是：将从源点辐射出的电磁波看作一条条射线，能量在各自独立的射线管内传播：对每一条射线的传播进行追踪，直到射线到达目标点或射线能量低于需要考虑限度时，在这过程中计算出射线的能量，求得所有到达场点的射线后，采用矢量叠加的方法得出辐射源的影响。
射线追踪方法是在几何光学理论，几何饶射理论和一致绕射理论基础上发展起来的，为获得有用的仿真结果提供了精确的特定点方法。另外射线追踪方法也可以用来建立统计模型。根据射线追踪方法，传播机制包括直线射线（在可视区域内）、反射射线、透射射线、绕射射线、漫射射线以及这些射线的组合，如果全部考虑这些射线，在真实的传播环境里计算量可能会很大。
图3.1 射线追踪法示意图
当前常用的射线跟踪法有：
(1) 发射反弹射线算法
发射反弹射线算法是一个正向的射线追踪技术，因为它是从射线的源开始追踪射线传播来模拟传播的。该方法首先追踪从发射天线发出的一条射线，看它是否与障碍物相交或被接收机接收。至于发生哪种或哪几种现象，取决于障碍物的几何结构和电参数特性；如果射线被接收机天线接收，则计算与射线相关的场量或功率。对每条从源天线发射出的射线重复上述过程。
(2) 镜像法
镜像法是一种简单而准确度很高的有效方法。如下图所示，以两次反射为例，先由几何光学方法确定关于面的镜像，再确定镜像源关于面的镜像，连接镜像源与接收点交面于点，得到一个反射点，再连接与镜像交于面，得到另外一个反射点，顺次连接，就能得到两次反射的射线轨迹。再对于此次反射以此类推，可以求出各个反射点，得到射线轨迹，达到追踪目的。镜像法具有较高的准确度，但是当反射面数量和反射次数都增大时，由于需要确定的镜像太多而使计算效率降低。另外，此方法采用求解源点的多次镜像的方法即多镜像方法来求解反射波，因而只适用于规则分布的地区，而不适用于建筑物任意分布的地区。由于镜像法虽然简单有效，但是其使用环境的特殊性，只有较少的物体，尤其是物体的表面必须是平面，表面的几何尺度要远大于电波波长。对于日常生活环境中，这些条件不能得到满足。因此，镜像法的适用范围比较狭窄。
(3) 混合算法
混合方法是将镜像方法和发射反弹射线算法结合起来，用发射反弹射线算法方法快速确定可能的射线路径，找到射线路径之后，可以确定路径所经过的一系列障碍物面，然后可以用镜像方法确定反射点。混合方法综合了镜像方法准确和发射反弹射线算法方法高效率的优点。
上述两种方法各有优点，也各有局限性。波模理论只适用于场源在隧道中只能激励较低阶模式的波模，然而，事实情况并不总是如此,射线跟踪法适用于简单形状的隧道环境，而且计算机仿真的运行时间与内存占用量与隧道长度成正比。