發(fā)布時間：2020-09-15 15:15

　　 隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提升,移動用戶對無線網(wǎng)絡通信質(zhì)量的要求日益提高,希望在乘坐地鐵、火車等交通工具通過隧道時能夠使用更穩(wěn)定的移動通信網(wǎng)絡。移動通信運營商在進行隧道無線網(wǎng)絡規(guī)劃時,需要消除信號盲區(qū)、優(yōu)化基站位置來提供可靠的無線通信信道,以上工作的展開都是以電波傳播特性的分析為基礎。因此針對隧道環(huán)境進行電波傳播特性研究顯得格外重要。 本文以隧道環(huán)境GSM-R系統(tǒng)為應用背景,研究了900MHz電磁波在隧道中的傳播規(guī)律,采用交替方向隱式拋物方程方法(ADI-PE)對隧道內(nèi)電波傳播特性進行了探討,主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新工作有： 1.對隧道環(huán)境下的ADI-PE算法進行了探討,提出了一種求解矢量拋物方程加載阻抗邊界條件的高精度(MF)-ADI-PE新算法。在應用拋物方程方法計算隧道內(nèi)電場值時,步進面上所有離散網(wǎng)格處電場值均由算法計算得出,從而將ADI-PE算法在步進面上的計算精度從一階提高至四階,同時能夠維持原有ADI-PE算法的計算效率不變。 2.提出了一種計算隧道內(nèi)電波覆蓋特性的新混合模型,將隧道內(nèi)無線信道分為三個區(qū)域：近場區(qū)、多模傳播區(qū)域和遠場區(qū),并在對應的區(qū)域內(nèi)分別利用時域有限差分方法(FDTD)、拋物方程方法(PE)和模式分析方法求解電波傳播特性。該混合模型在近場區(qū)可以精確求解電場的幅度、相位特性;在多模傳播區(qū)域利用拋物方程方法快速求解場分布；遠場區(qū)可以利用少量低階主導模式快速建模仿真電波傳播。 3.提出了路徑損耗模型,利用公式快速預測近場區(qū)、遠場區(qū)路徑損耗,利用該模型研究了隧道內(nèi)天線特性對電波傳播影響,給出了分界點位置與發(fā)射天線特性之間的關(guān)系以及電波傳播的衰減因子(MAFs)與隧道截面尺寸、天線特性之間的關(guān)系,從而為后續(xù)天線結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了依據(jù)。 4.利用本文提出的混合模型建模仿真了900MHz和450MHz電波傳播特性,仿真結(jié)果能夠很好地吻合法國中部Massif Central隧道內(nèi)的實測數(shù)據(jù),驗證了混合模型的準確性。
【學位單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2015
【中圖分類】：TN011
【部分圖文】：

很容易通過追趕法求解。如圖2-3所示，a)與b)為第一類邊界條件的隧道100 m處橫截面，由ADI-PE仿真結(jié)果與解析解的場分布，C)與d)為第二類邊界條件下數(shù)值解與已知解析解。由圖2-3可以看出距離發(fā)射天線100 m位置處，第一類邊界、第二類邊界條件下數(shù)值解均能夠與解析解很好地吻合。3.5. ? _ _ ‘ I. - mm 垂 1.23.rWJh 3丨IP 罾r> I2.5 ^ -i「01s 2.5 ? ? ? ； 1o.15|2 _ ? _ r|2_ _ _ ,L1.5 h ‘<^1^ “ ，_0-1 1-5 ‘ 泰 U1冰：}鑮��！

本文編號：2819129