本文關(guān)鍵詞：基于射線跟蹤法的隧道無線信道特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著城市化步伐的加快,城市地下軌道交通成為城市交通中更重要的組成部分,其對(duì)高效可靠的通信系統(tǒng)的需求也逐漸增大。而研究地下隧道中無線信道的傳播特性是設(shè)計(jì)和優(yōu)化無線通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)。因此論文針對(duì)無線自由波在隧道環(huán)境中的傳播特性,結(jié)合實(shí)際場(chǎng)景的測(cè)量和基于射線跟蹤法的仿真,對(duì)隧道環(huán)境中大尺度衰落特性和多徑信道特性進(jìn)行了研究�；谀壳皩�(duì)通信系統(tǒng)容量和數(shù)據(jù)傳輸速度的更高需求,論文研究了MIMO系統(tǒng)在隧道中應(yīng)用的可行性和影響因素,并使用射線跟蹤法進(jìn)行了信道的仿真。論文首先概述了無線信道的電波傳播方式和信道主要參數(shù)，并對(duì)地下隧道無線信道與其他常見場(chǎng)景的區(qū)別加以分析,隧道環(huán)境的大尺度傳播呈波導(dǎo)特性；而在小尺度傳播特性方面,隧道環(huán)境復(fù)雜的反射作用造成明顯的多徑效應(yīng)；同時(shí),隧道環(huán)境中的鎖孔效應(yīng)、MIMO相關(guān)性等信道特征也與其他環(huán)境有較大不同。隨后論文對(duì)射線跟蹤法的基本概念與應(yīng)用方式進(jìn)行了介紹。射線跟蹤法基于幾何光學(xué)原理,將發(fā)射機(jī)到接收機(jī)的傳播路徑以射線的形式進(jìn)行分析,通過計(jì)算各射線的傳播衰減最后計(jì)算出接收端總的信號(hào)能量。以隧道環(huán)境的特性,適合使用鏡像法進(jìn)行射線跟蹤仿真,本文還對(duì)射線跟蹤法的場(chǎng)強(qiáng)計(jì)算方式進(jìn)行了介紹。為研究隧道環(huán)境信道特性,進(jìn)行了兩個(gè)實(shí)際場(chǎng)景的測(cè)量實(shí)驗(yàn),論文對(duì)這兩次測(cè)量實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹,分析了實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果,并基于射線跟蹤法對(duì)測(cè)量實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景進(jìn)行了仿真。從大尺度衰落結(jié)果的分析可以看出,當(dāng)收發(fā)兩端天線之間存在直射徑時(shí),路徑損耗值明顯低于同等距離下自由空間的路徑損耗,仿真得到的路徑損耗變化趨勢(shì)也驗(yàn)證了這一點(diǎn)。通過對(duì)比分析測(cè)量與仿真得到的CIR信息,可以看出仿真得到的CIR可以在時(shí)延和功率兩方面與測(cè)量結(jié)果相吻合,因此認(rèn)為使用射線跟蹤法對(duì)隧道環(huán)境進(jìn)行仿真能夠得到準(zhǔn)確的CIR信息,可以使用仿真得到的CIR數(shù)據(jù)進(jìn)一步計(jì)算角度擴(kuò)展、相關(guān)系數(shù)和信道容量等MIMO信道參數(shù)。論文在之后基于射線跟蹤法對(duì)隧道環(huán)境內(nèi)MIMO信道特性進(jìn)行了仿真研究。首先研究了發(fā)射信號(hào)頻點(diǎn)不同時(shí)接收端信道相關(guān)性的變化,研究結(jié)果表明,接收端信道相關(guān)系數(shù)隨天線間距的變化呈波動(dòng)性,隨發(fā)射信道頻率的增大,其波動(dòng)的周期減小。論文還仿真研究了不同橫截面尺寸對(duì)MIMO信道特性的影響,結(jié)果表明,隧道橫截面尺寸越大,接收信號(hào)的的角度擴(kuò)展越大,隨之使得接收端空間相關(guān)系數(shù)的波動(dòng)周期減小,同時(shí),空間相關(guān)系數(shù)的值整體降低,計(jì)算得到的MIMO系統(tǒng)信道容量增大。
【關(guān)鍵詞】：隧道環(huán)境 射線跟蹤法 信道測(cè)量 MIMO 空間相關(guān)性 信道容量
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN919.3
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 緒論11-19
• 1.1 研究背景及意義11-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與趨勢(shì)13-16
• 1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容16
• 1.4 本文的結(jié)構(gòu)安排16-19
• 2 地下隧道無線信道研究理論基礎(chǔ)19-33
• 2.1 無線信道內(nèi)電磁波傳播方式19-22
• 2.2 無線信道的傳播特性22-27
• 2.2.1 大尺度衰落23-24
• 2.2.2 小尺度衰落24-27
• 2.2.3 信道沖激響應(yīng)27
• 2.3 地下隧道無線信道27-29
• 2.3.1 地下隧道內(nèi)電波傳播特性27-29
• 2.3.2 地下隧道無線信道的多徑效應(yīng)29
• 2.4 射線跟蹤仿真法29-33
• 2.4.1 SBR算法30-31
• 2.4.2 鏡像法31
• 2.4.3 功率計(jì)算31-33
• 3 地下隧道無線信道測(cè)量與仿真33-55
• 3.1 信道測(cè)量系統(tǒng)33-37
• 3.1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理33-35
• 3.1.2 系統(tǒng)主要設(shè)備35-37
• 3.2 北京交通大學(xué)隧道實(shí)驗(yàn)室測(cè)量與仿真37-46
• 3.2.1 測(cè)量與仿真的條件37-39
• 3.2.2 路徑損耗39-41
• 3.2.3 信道沖激響應(yīng)41-46
• 3.3 中天科技集團(tuán)隧道實(shí)驗(yàn)室測(cè)量與仿真46-52
• 3.3.1 測(cè)量與仿真的條件46-48
• 3.3.2 路徑損耗48-50
• 3.3.3 信道沖激響應(yīng)50-52
• 3.4 本章小結(jié)52-55
• 4 地下隧道MIMO無線信道仿真與分析55-71
• 4.1 MIMO無線信道55-59
• 4.1.1 MIMO系統(tǒng)模型55-56
• 4.1.2 空間相關(guān)性56-57
• 4.1.3 角度分析方法57-58
• 4.1.4 MIMO信道容量58-59
• 4.2 信號(hào)頻率對(duì)相關(guān)性的影響59-62
• 4.2.1 仿真條件59-60
• 4.2.2 空間相關(guān)系數(shù)仿真結(jié)果60-62
• 4.3 隧道尺寸對(duì)MIMO信道特性的影響62-69
• 4.3.1 仿真條件62-63
• 4.3.2 AOD和角度擴(kuò)展仿真結(jié)果63-65
• 4.3.3 空間相關(guān)系數(shù)仿真結(jié)果65-67
• 4.3.4 信道容量仿真結(jié)果67-69
• 4.4 本章小結(jié)69-71
• 5 結(jié)論71-73
• 5.1 總結(jié)71-72
• 5.2 展望72-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 作者簡(jiǎn)歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果77-81
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集81

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本文編號(hào)：272006