隧道环境下无线信道建模和容量地分析

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1、万方数据学位论文版权使用授权书嬲本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。学校可以为存在馆际合作关系的兄弟高校用户提供文献传递服务和交换服务。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：签字日期：20l／t了月；日⋯名：壤竹‘签字日期：加，≯年7月歹日万方数据学校代码：10004密级：公开北京交通大学硕士学位论文隧道环

2、境下无线信道建模和容量分析RadioChannelModelingandCapacityAnalysisinTunnels作者姓名：张静导师姓名：赵友平学位类别：工学学号：11120193职称：教授学位级别：硕士学科专业：通信与信息系统研究方向：无线通信北京交通大学2014年6月万方数据致谢本论文的工作是在我的导师赵友平教授的悉心指导下完成的，赵友平教授对待科研工作的严谨和热情给我留下极深的印象。他对所有学生的要求是：主动学习、提炼问题、激情探索，这十二个字寓意深远，不仅是我科研工作的指导准则，同时也是我以后工作学习生活中的重要准则。值此论文完成

3、之际，衷心感谢赵老师三年来对我的悉心指导，使我能够顺利完成论文。老师追求完美的工作态度和诲人不倦的师者风范都深深感染着我，激励我不断前进。感谢我所有的家人，尤其是我的爷爷、奶奶，总是用最朴实的话语给我安慰和鼓励，无论何时，家人永远都是我坚强的后盾，是激励我不断前进的动力。感谢九教312的同学们，我们在实验室度过了快乐的时光，在北京地铁测试中留下了难忘的回忆，祝愿所有的同学都有一个美好的将来!最后，特别感谢在百忙中抽出时间来参加我论文评阅和答辩的各位老师和专家，感谢他们对我的指导和帮助。万方数据jE立变通太堂亟±堂僮论童擅墨摘要信息时代人们对随时随

4、地可靠通信的要求越来越高，无线通信是实现这一目标的重要方式。轨道交通隧道环境已经是一种不可忽略的通信环境，且它与陆上移动通信显著不同，需要对其无线信道特性进行研究。本文首先详细介绍了隧道中无线电波传播的方式和无线信道建模的主要方法，并且重点介绍了几种常见的射线跟踪法。然后，本文基于入射及反弹射线法提出一种改进的射线跟踪法，能够对隧道环境中无线信道特性高效地仿真，降低了射线跟踪的计算复杂度，同时采用一种新方法描述弯道的几何形状，便于对弯道部分进行射线跟踪。通过对比矩形隧道中不同测试场景下镜像法和改进算法的仿真结果验证了改进算法的有效性，并比较了仿真

5、方法改进前后的求交次数，验证了改进算法的高效性。其次，本文采用仿真算法对北京地铁14号线大瓦窑至郭庄子段进行仿真，分别得到了直道和弯道环境下的路径损耗、K因子、功率时延谱等仿真结果，对隧道中的无线信道特性进行分析。直道和弯道中路径损耗的仿真结果与实测结果基本一致。此外，本文首次对隧道中的累积干扰进行仿真分析。最后，本文采用射线跟踪实现了MIMO信道的容量仿真，仿真了不同天线数及不同天线间隔情况下的信道容量，并观察到了隧道环境中的孔径效应。关键词：无线信道仿真；射线跟踪法；隧道；信道万方数据ABSTRACT。I’hedemandonreliable

6、communicationsatanytimeandanywhereisever-increasingintheinformationage．W'lrelesscommunicationisanimportantapproachtoreachingthisgoal．Nowadays，subwayorrailwayttmnelshavebecomeaverycommoncommunicationscenariowhichcannotbeignored．However'theradioenvironmentintunnelsissignificant

7、lydifferentfromthatforlandmobilecommunications．Itiscriticallyimportanttoinvestigatetheradiochannelcharacteristicsintunnels．Firstly,thispaperintroducesthemaintransmissionmodesofradiowavesandthekeymethodsofwirelesschannelmodelingintunnels．Severalcommonlyusedray-tracingalgorithm

8、sarehighlighted．Secondly,anenhancedmy—tracingalgorithmbasedonshootin