基于数字地图的车联网信道建模技术研究
发布时间：2021-02-19 09:29
车联网通信具有高移动性、天线相对低矮和传播距离短等特点,这些特点使得传统的蜂窝网无线信道模型不再适用于车联网通信系统。现有的系统级车载自组织网络（VANET）仿真平台大部分采用简单的统计信道模型,并未考虑环境物体对射线传播的影响。基于射线追踪等技术进行确定性建模的仿真平台往往依赖于OpenStreetMap等平台提供的开源地理信息数据,然而这些数据的准确性和完整性相对较低。论文实现的车联网信道仿真平台支持shapefile格式数字地图的读取,并内置了南京市三维数字地图的完整数据。平台采用射线追踪技术精确建模并提供可视化用户图形界面。论文主要工作如下:首先,论文采用几种通用的性能指标来评价VANET信道模型。介绍了几种典型的VANET信道模型,并根据它们的建模方法对其进行了分类。接着研究了射线追踪技术的理论和经典算法。分别讨论了各种射线追踪加速技术的核心思想和典型实现算法。其次,论文详细阐述了车联网信道仿真平台的实现。仿真平台的整体开发环境为Qt框架,软件采用C++语言实现了数字地图数据、信道建模、坐标数据转换、链路预算等核心功能,采用BootStrap框架搭建了用户友好的可视化图形界面...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
城市环境下的一次车间通信仿真结果
计算。GEMV2的开源MatLab代码和用户手册可在其文献中提供的网站中下载。WirelessInsite[20]是由Remcom公司开发的一款商业信道建模软件。它提供经验模型和基于射线追踪的确定性模型，支持的载波频率范围从50MHz到100GHz。WirelessInsite不支持移动场景的模拟，不适用与车联网信道建模。射线追踪加速方面，该平台使用了降维、GPU加速和多线程计算等加速技术。WirelessInsite是一款商业软件，提供可视化的用户界面和详细的使用教程。图1-2是GEMV2的输出结果在GoogleEarth上的可视化效果和WirelessInsite仿真的可视化效果。图1-2GEMV2和WirelessInsite的可视化效果WinProp[21]现在是Altair公司旗下的一款仿真平台产品。该平台支持75GHz以下载波频率的信号在多种传播环境下的仿真，支持动态环境，其地理信息数据来源于
东南大学硕士学位论文8上式为对数正态阴影模型。其中服从零均值的高斯分布，为高斯分布的标准差。参考距离、路径损耗指数和随机变量的标准差这三个参数统计性的构建了任意距离的发射机和接收机路径损耗模型，并且描述了阴影效应的随机效果。然而，车联网通信的大量的测量研究得出的路径损耗指数n在不同的场景中差异很大，甚至在相同类型的环境中结果也存在较大的差异，如表2-1所示：表2-1不同场景下的路径损耗指数场景类型路径损耗指数城市n=1.8~3.4[24,25]郊区n=2.3~3.5[23,25]乡村n=1.79~2.3[26,27]高速公路n=1.6~4.18[24,28,29]从上表中的数据可知，一个特定类型场景的对数损耗传播模型无法用于同类型的其它传播环境中。因此，为了设计一个具有通用性的传播模型，必须考虑目标场景中所有物体的轮廓、数量和位置信息。Cheng等人[15]在论文中对比了单斜率对数距离模型和双斜率对数距离模型，得出双斜率模型能更准确的切合实际测量结果的结论。双斜率模型是一种分段的对数距离模型，在临界距离cd内和临界距离cd外分别用不同的路径损耗指数n和正态阴影随机变量标准差来构建信号的衰落模型：120100020()10log()()[]()10log()ccdPLdnddddPLddBdPLdnddd（2-3）式2-3中之所以分段计算路径损耗是因为在车间通信中车辆的天线高度较低，当距离增大到一定的临界值时地面会阻挡Tx和Rx传播路径的第一菲涅尔区，如图2-1所示。图2-1地面遮挡V2V通信的第一菲涅尔区地面阻挡第一菲涅区距离4TRFhhd，其中Th和Rh分别为发射天线和接收天线的高度，为波长。临界距离cd可以根据这一距离和实际测量值进行调整。TxRx菲涅尔区
本文编号：3040926
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
城市环境下的一次车间通信仿真结果
计算。GEMV2的开源MatLab代码和用户手册可在其文献中提供的网站中下载。WirelessInsite[20]是由Remcom公司开发的一款商业信道建模软件。它提供经验模型和基于射线追踪的确定性模型，支持的载波频率范围从50MHz到100GHz。WirelessInsite不支持移动场景的模拟，不适用与车联网信道建模。射线追踪加速方面，该平台使用了降维、GPU加速和多线程计算等加速技术。WirelessInsite是一款商业软件，提供可视化的用户界面和详细的使用教程。图1-2是GEMV2的输出结果在GoogleEarth上的可视化效果和WirelessInsite仿真的可视化效果。图1-2GEMV2和WirelessInsite的可视化效果WinProp[21]现在是Altair公司旗下的一款仿真平台产品。该平台支持75GHz以下载波频率的信号在多种传播环境下的仿真，支持动态环境，其地理信息数据来源于
东南大学硕士学位论文8上式为对数正态阴影模型。其中服从零均值的高斯分布，为高斯分布的标准差。参考距离、路径损耗指数和随机变量的标准差这三个参数统计性的构建了任意距离的发射机和接收机路径损耗模型，并且描述了阴影效应的随机效果。然而，车联网通信的大量的测量研究得出的路径损耗指数n在不同的场景中差异很大，甚至在相同类型的环境中结果也存在较大的差异，如表2-1所示：表2-1不同场景下的路径损耗指数场景类型路径损耗指数城市n=1.8~3.4[24,25]郊区n=2.3~3.5[23,25]乡村n=1.79~2.3[26,27]高速公路n=1.6~4.18[24,28,29]从上表中的数据可知，一个特定类型场景的对数损耗传播模型无法用于同类型的其它传播环境中。因此，为了设计一个具有通用性的传播模型，必须考虑目标场景中所有物体的轮廓、数量和位置信息。Cheng等人[15]在论文中对比了单斜率对数距离模型和双斜率对数距离模型，得出双斜率模型能更准确的切合实际测量结果的结论。双斜率模型是一种分段的对数距离模型，在临界距离cd内和临界距离cd外分别用不同的路径损耗指数n和正态阴影随机变量标准差来构建信号的衰落模型：120100020()10log()()[]()10log()ccdPLdnddddPLddBdPLdnddd（2-3）式2-3中之所以分段计算路径损耗是因为在车间通信中车辆的天线高度较低，当距离增大到一定的临界值时地面会阻挡Tx和Rx传播路径的第一菲涅尔区，如图2-1所示。图2-1地面遮挡V2V通信的第一菲涅尔区地面阻挡第一菲涅区距离4TRFhhd，其中Th和Rh分别为发射天线和接收天线的高度，为波长。临界距离cd可以根据这一距离和实际测量值进行调整。TxRx菲涅尔区
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