在过去的几十年中,无线通信取得了令人瞩目的爆炸性发展。如今智能设备的普及仍继续推动着无线通信的快速发展。然而,数据流量与日俱增,稀缺的频谱资源与快速增长的系统容量之间存在着剧烈的矛盾。为解决二者之间的矛盾,人们需要对不同环境下的无线通信系统进行不断地设计、规划和优化,这使得对精确预测无线电波传播特性模型的研究成为必要。作为确定性模型的射线追踪算法被广泛用于微小区环境下的无线电波传播特性预测,它能够提供准确的预测结果。但由于较高的计算复杂度,即使对于一般复杂的地理环境,它仍面临着计算量大、效率低的挑战。因此,如何使用射线追踪既准确又快速地预测无线电波的传播特性显得尤为重要。本文针对室外微小区环境进行合理的环境建模,在此基础上使用射线追踪技术实现二维和三维环境的无线信道预测,并使用GPU加速技术对两种算法进行加速计算。本文在射线追踪算法方面的研究内容和成果如下:1.概述了射线追踪算法的研究现状、理论基础;介绍了并行计算技术的发展;介绍了室外信道测量实验的测量过程,并利用实际测量结果对算法进行验证。2.介绍了二维射线追踪算法的研究目的和适用条件;提出了一种针对室外微小区场景的二维建模方法,并设计出用于室外二维射线追踪算法存储环境信息的数据格式;提出了一种新型虚拟源树来确定射线的传播路径;详细描述了以构建虚拟源树为核心的室外二维射线追踪算法的实现流程,并在此基础上,对算法进行并行性分析,设计出了基于CUDA的室外二维射线追踪并行算法;利用实验测量结果进行验证,实现了室外微小区环境下的路径损耗较为准确的预测,同时提高了计算效率。3.提出了一种针对室外微小区场景的三维建模方法,并设计出能用于室外三维射线追踪算法存储环境信息的数据格式;详细描述了实现室外三维射线追踪算法的流程;在此基础上,对算法进行并行性分析,设计出基于CUDA的室外三维射线追踪并行算法,并对并行算法进行多种GPU技术优化;最终,不仅实现了室外微小区环境下的路径损耗的准确预测,同时提高了室外三维射线追踪的计算效率,加速效果明显。