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高速铁路环境下GSM-R场强覆盖预测研究

关捷  
【摘要】:GSM-R(Global System for Mobile Communication for Railway,全球铁路移动通信系统)作为高速铁路列车运行控制系统,为列车的安全运行提供了可靠的保证。高速铁路下,为保证轨道的平直性,高架桥、路堑和隧道等特殊的工程结构被大量应用在高铁线路建设中。在这些环境(工程结构)下,GSM-R电波衰落特性与具体的工程结构参数密切相关,因而传统GSM-R场强覆盖特性研究中简单的将电波传播环境分为大中小城市、郊区和开阔地的划分方式和研究方法不再适用。 论文在广泛借鉴现有GSM-R场强覆盖特性研究方法的基础上,基于“郑西线”高架桥、路堑等环境下的场强覆盖实测数据,分析工程结构参数与场强覆盖特性关系,详细探讨了高架桥环境以及路堑环境下电波传播的大、小尺度特性建模方法。在针对高架桥环境下场强覆盖特性的研究中,主要关注高架桥高度、接收天线与基站的相对高度两个参数对场强覆盖特性的影响;在针对路堑环境的研究中,主要关注堑顶宽度、堑底宽度以及路堑深度3个参数对路堑环境下场强覆盖特性的影响。 在对高架桥、路堑环境的大尺度衰落特性的研究中,论文以对数距离路径损耗模型为基础,得到了以高架桥、路堑工程结构为参数的路径损耗模型;对两种环境下电平通过率、平均衰落持续时间、信道包络统计特性和莱斯因子等小尺度特性的研究表明,无论高架桥环境还是路堑环境,小尺度衰落均服从莱斯分布,且莱斯因子可以表示为关于工程结构参数的函数。研究还表明,高架桥环境下,当周围建筑物高度高于高架桥时,建筑物对场强覆盖特性的影响显著,而高架桥参数的影响不明显;路堑环境下,周围环境对场强覆盖特性的影响较小,且堑顶、堑底宽度大的路堑电波传播衰落较小。 论文最后在详细研究场强覆盖特性与工程结构参数的基础上,以LabWindows为平台,开发了高速铁路环境下场强覆盖特性预测软件包,为GSM-R网络规划和设计等工程应用提供有价值的技术参考。


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