地铁隧道内无线电波传播特性的预测建模与仿真(2)

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3.3.1 发射射线法 11

3.3.2 镜像法 12

3.4 本章小结 12

第4章预测模型 13

4.1 改进模型的基本思路 13

4.2 接收功率和均方根时延扩散 16

4.3 本章小结 17

第五章仿真及其结果 18

5.1 编程平台 18

5.2 接收功率仿真实验 18

5.3 时延扩散仿真实验 18

5.4 本章小结 19

第六章结论与发展趋势 20

6.1 结论 20

6.2 发展趋势 20

致谢 22

参考文献 23

第1章绪论

1.1研究隧道中无线电波传播的概述和意义

在飞速发展的时代里，尤其在一个铁路、公路、隧道遍及全国的大国里，保障行车的安全与通信的效率，我们需要完善的无线电传播机制在这些受限的坏境里来建立无线通信网络。精确预测无线信号的电波传播特性，例如路径损耗和时延扩散，在城市移动通信系统中极为重要，由于移动传播环境的原因，发射的无线信号会受到十分严重的多径效应，大大降低了通信的质量，在覆盖网络时，路径损耗和时延扩散是常用的两个参数。

在隧道中，无线电波传播损耗的建模通常采用低损耗介质空波导，隧道中电波传播的主要机制为受到多条路经分量叠加造成的多径效应。在隧道这样的强反射环境中，发射天线发出的无线电波在隧道侧面、隧道顶面、隧道底面发生发射，各分量场到达接收天线时间不同，按各自相位相互叠加而造成干扰，使得原来的信号失真，在数字数据通信中产生码间干扰，多径效应是衰落的重要成因，对于数字通信、雷达最佳检测等都有着十分严重的影响，严重影响了信号的质量，减小了信号的覆盖，从而使通信变得不可靠，制约着隧道中无线电的传播，对隧道中的电波传播特性进行研究，有着重大意义，关系到通信系统能力的有效发挥以及无线网络的质量。

要想使隧道内的整个区域都能被无线信号场强覆盖，就必须建立可靠的隧道内通信网络。准确电波的传播模型和信道特性是无线网络规划和优化的基础。课题主要针对隧道这类受限空间中，由多条路径分量叠加造成的多径效应影响的受限空间中，提出一种预测隧道内电波传播特性的方法，避免传统的复杂射线跟踪算法，建立电波传播的预测模型。预测模型不仅要准确预测信号损耗特性还要准确预测无线信道的时延特性。这对于其他受限空间如煤矿、地铁等环境下的电波传播特性的研究具有重要的指导意义，电波在隧道中传播损耗严重，通信距离短已成为制约隧道内３Ｇ无线通信的关键问题，并且不同长度、形状的隧道，弯曲度不同的隧道，建筑材料不同的隧道，隧道内壁是否光滑都极大地影响着电波的传播损耗。

1.2研究现状与水平

1.3本文的主要工作

首先讨论了信号源和天馈系统的选择，在各种坏境下选择适用的信号源和天馈系是重要的，然后要选择适合的信号源和天馈系统就要对不同隧道内的电波传播特性进行了解，提出一种能预测矩形隧道中电波传播特性的方法，在射线跟踪算法的基础上，这种方法基于几何光学原理，可以精确的计算出由发射天线到接收天线电波的主要路径，不仅能准确的预测信号的损耗特性，也能准确预测无线信道的时延特性，然后在软件matlab上构建仿真平台，通过仿真的结果，证明接收功率和收发天线之间距离的关系、功率时延谱和收发天线间距离的关系和功率时延谱和隧道截面积的关系。