The invention discloses a high-speed railway tunnel wireless channel modeling method, the high speed railway tunnel wireless channel modeling method comprises the following steps: the establishment of 3D model of railway tunnel; select the installation position of the transmitting antenna and receiving antenna in the 3D model; using X-ray computed electromagnetic waves from the antenna to the receiver antenna transmission process. The invention has the advantages that, through the simulation of wireless communication channel of railway tunnel, the tester can obtain the propagation characteristics of radio waves in the railway tunnel; according to the propagation characteristics of radio waves, designers can optimize the wireless AP railway tunnel to the number and layout density, which effectively reduces the wireless communication network cost and maintenance cost.
【技术实现步骤摘要】
一种高速铁路隧道无线通信信道建模方法
本专利技术属于无线通信领域,具体涉及一种高速铁路隧道无线通信信道建模方法。
技术介绍
随着我国城市人口不断增加、城市化进程步入新的发展阶段,对关于包括轻轨和地铁在内的城市轨道交通的研究也日趋增加。无线通信网络作为轨道交通的配套设置也显得日益重要,但是现有技术中现阶段GSM-R系统设计主要利用基于公众移动通信的Okumuram-Hata自由空间无线传输模型,并不适合隧道环境下的无线信号传输。铁路隧道环境具有其特殊性和复杂性,无线信号在传播过程中通过反射、折射、衍射、绕射等方式,形成多条路径信号分量到达接收机,形成多径传播,导致较为严重的衰落;也会由于发射机或接收机处于移动状态而引起信道特性的变化,即多普勒效应。对于高铁隧道特定环境下无线信号传输仍未建立起科学统一的信道模型。因此现阶段建设高速铁路隧道中的无线网络时,由于缺乏必要的理论依据;现阶段通常采用布置冗余设备的方式确保网络通信的质量;这种冗余布设的方式会大幅度增加无线通信网络的造价以及维护成本;因此有必要专利技术一种测试高铁隧道内的无线信号传输特性的手段,以便减少无线通信网络的设备冗余。
技术实现思路
本专利技术的目的是根据上述现有技术的不足之处,提供一种高速铁路隧道无线通信信道建模方法,该方法通过对铁路隧道的内的无线电波传输过程进行仿真建模,有效地模拟了铁路隧道内无线电波的传输特性。本专利技术目的实现由以下技术方案完成:一种高速铁路隧道无线通信信道建模方法,所述高速铁路隧道无线通信信道建模方法包括以下步骤:建立铁路隧道的三维模型;在三维模型中选取发射天线和接收天线的安 ...
【技术保护点】
一种高速铁路隧道无线通信信道建模方法,其特征在于所述高速铁路隧道无线通信信道建模方法包括以下步骤:建立铁路隧道的三维模型;在三维模型中选取发射天线和接收天线的安装位置;使用射线跟踪法计算电磁波从所述发射天线到所述接收天线的传输过程。
【技术特征摘要】
1.一种高速铁路隧道无线通信信道建模方法,其特征在于所述高速铁路隧道无线通信信道建模方法包括以下步骤:建立铁路隧道的三维模型;在三维模型中选取发射天线和接收天线的安装位置;使用射线跟踪法计算电磁波从所述发射天线到所述接收天线的传输过程。2.根据权利要求1所述的一种高速铁路隧道无线通信信道建模方法,其特征在于使用射线跟踪法计算电磁波从所述发射天线到所述接收天线的传输过程包括以下步骤:将所述发射天线发出的球面波划分为若干个射线管;在所述铁路隧道的所述三维模型内跟踪各所述射线管在传输过程中与障碍物的交点,并计算所述障碍物造成的反射和折射对所述射线管的影响;当所述发射天线与所述接收天线之间的所述铁路隧道为直隧道时,根据各经过所述接收天线的射线管计算所述接收天线的接收功率;当所述发射天线与所述接收天线之间的铁路隧道为弯隧道时,根据各经过所述接收天线的射线管计算所述接收天线接收的平均接收功率。3.根据权利要求2所述的一种高速铁路隧道无线通信信道建模方法,其特征在于计算所述接收天线的接收功率的过程中,经过所述接收天线的所述射线管包括直射的所述射线管以及经过所述铁路隧道的内表面反射的所述射线管;所述接收天线的接收功率Pr的计算公式如下所示:其中:Pt是所述发射天线的发射功率,λ是自由空间波长,r是所述接收天线与所述发射天线之间的直达路径长度,N是经过所述接收天线的所述射线管的总数,Gd(x)是电磁波直达路径方向上的所述收发天线的增益积,ri是收发天线之间的第i条射线管的反射路径长,是第i条射线管的反射路径上的收发天线的天线增益积;Ri是第i条射线管的反射路径上的所有反射系数乘积。4.根据权利要求2所述的一种高速铁路隧道无线通信信道建模方法,其特征在于计算所述接收天线的平均接收功率的过程中,经过所述接收天线的所述射线管包括直射的所述射线管、经过反射的所述射线管以及绕射的所述射线管;接收天线接收的的平均接收功率的计算公式如下所示:
【专利技术属性】
技术研发人员:刘玺,刘建红,刘璠,张瑾,郑国莘,朱德荣,石小忠,柏锋,
申请(专利权)人:中铁上海设计院集团有限公司,
类型:发明
国别省市:上海,31
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