地铁场景中基于毫米波传输特性的基站配置
发布时间：2021-06-09 20:52
随着第五代移动通信技术的发展趋于稳定,将5G技术引入新的应用场景成为现在研究的主流方向,同时随着城市轨道交通的迅速建设,地铁已经成为人们日常使用的主流交通工具之一,为了应对地铁场景中移动无线通信业务的增长,提高乘客用户在车厢内使用手机进行通信的用户体验,本文考虑将5G技术引入地铁场景中,实现上述通信业务需求。而5G技术的新应用的关键在于研究毫米波在该场景中的传输特性,在基站配置的过程中为了保证基站信号的全覆盖,需要测算出毫米波传输时的路径总损耗,本文采用射线跟踪算法进行求解,此外,地下的地铁隧道场景是一个强反射通信环境,多径效应尤为明显。为了避免多径时延引起的信号误判,影响通信的传输质量,需要求得准确的多径之间的平均时延,即反射波与直达波的平均传播时延差。然后,分析通过上述算法得到的毫米波在地铁场景中的传输特性参数,同时根据乘客用户的手机产品性能参数和5G技术协议中的通信参数指标,得到地铁隧道场景5G通信相关的约束条件参数,最后,基于这些约束条件参数完成基站的配置方案设计,为未来5G技术融入地铁民用通信新领域做出一些初步的理论研究。
【文章来源】：上海师范大学上海市
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
二维地铁隧道通信系统电波传播射线模型
上海师范大学硕士学位论文10但是，如图2-1所示的二维通信系统模型无法表示实际电波传播的情况，考虑到地铁车体的因素，通信基站一般铺设在轨旁，不会在轨道中间设立基站，而乘客们使用通信设备进行通信一定是在车体中，说明接收机R与发射机T与隧道同一侧内壁的距离并不相等，即接收机R与发射机T在隧道内的坐标无法通过二维坐标系来表示。因此，若要准确表述发射机T，接收机R在地铁隧道内的所处位置，则需要在2.2节中图2-1所示二维地铁隧道通信系统电波传播射线模型的基础上增加一个维度，即隧道区段内的垂直于y轴的水平维度。如图2-2所示的是三维直长型隧道尺寸示意图，立方体abcd-a1b1c1d1示意地铁隧道的一个区段，阴影部分如图2-1的阴影部分，表示隧道的顶部和底部，以点a1为原点建立空间三维直角坐标系a1-xyz，隧道的宽用x轴表示，设面bb1c1c为隧道的右侧内壁，x轴的正方向为水平向右；隧道的长用y轴表示，沿y轴正方向为列车行驶的方向；隧道的高用z轴表示，沿z轴正方向垂直于隧道底面向上。图2-2三维直长型隧道尺寸示意图具体地，如图2-3所示的是三维隧道通信系统电波传播射线模型，假设一个RRU基站处发射机T发射信号，用户使用通信设备作为接收机R接收信号，将发射机T作为点源，发出的毫米波作为发射机T向空间各个方向发射电波传播射线，粗折线TGCHE1R表示在直长型隧道空间内发生了N次反射的第i条电波传播射线。
上海师范大学硕士学位论文11图2-3三维隧道通信系统电波传播射线模型根据电波在自由空间路径损耗与传播距离的关系，第i条电波传播射线到达接收机的接收功率Pri表示为式（2-8）：2rPi（Pt/M/）(Di)（2-8）式（2-8）中，Pt为发射机T的总功率，M为有效电波传播射线总数。Di为第i条电波传播射线的路径长度。为了求得式（2-8）中第i条电波传播射线到达接收机的接收功率Pri，先求得第i条电波传播射线的路径长度Di。图2-4隧道场景中，电波传播射线路径侧平面展开示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]小基站及5G网络室内覆盖信号概述及隧道覆盖设计[J]. 单邵峰. 信息通信. 2019(12)
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[7]26 GHz室内簇的时变特性及建模研究[J]. 赵雄文,王琦,张蕊,李树. 电波科学学报. 2017(02)
[8]铁塔公司基站总集成管理实践与案例分析[J]. 汪永寿. 移动通信. 2015(24)
[9]Radio Channel Measurements and Analysis at 2.4/5GHz in Subway Tunnels[J]. LI Jinxing,ZHAO Youping,ZHANG Jing,JIANG Rui,TAO Cheng,TAN Zhenhui. 中国通信. 2015(01)
[10]分布式基站在GSM-R隧道覆盖场景的应用分析[J]. 赵树学. 铁道通信信号. 2012(09)
博士论文
[1]地铁隧道环境毫米波传播特性的研究[D]. 贾明华.上海大学 2010
[2]基于任意曲面建模技术的一致性几何绕射理论方法[D]. 王楠.西安电子科技大学 2007
硕士论文
[1]TD-LTE网络高铁覆盖方案研究与设计[D]. 宗毅.南京邮电大学 2019
[2]复杂隧道环境毫米波传播特性仿真与实测[D]. 戚星宇.南京邮电大学 2017
[3]基于一致性绕射理论的城市环境辐射建模[D]. 冯明.东南大学 2017
[4]四川移动凉山LTE工程质量与时间管理研究[D]. 杨勇.电子科技大学 2017
[5]4G网络工程质量管理体系及质量评价模型构建研究[D]. 廖丽军.南昌大学 2016
[6]基于射线跟踪法的隧道无线信道特性研究[D]. 由明昕.北京交通大学 2016
[7]CD移动室分系统建设工程项目质量与进度管理研究[D]. 胡建.电子科技大学 2016
[8]宁夏电信无线基站工程建设项目质量管理研究[D]. 杨辉.吉林大学 2015
[9]TD-UTD方法研究及其应用[D]. 杨永琴.西安电子科技大学 2014
本文编号：3221296
【文章来源】：上海师范大学上海市
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
二维地铁隧道通信系统电波传播射线模型
上海师范大学硕士学位论文10但是，如图2-1所示的二维通信系统模型无法表示实际电波传播的情况，考虑到地铁车体的因素，通信基站一般铺设在轨旁，不会在轨道中间设立基站，而乘客们使用通信设备进行通信一定是在车体中，说明接收机R与发射机T与隧道同一侧内壁的距离并不相等，即接收机R与发射机T在隧道内的坐标无法通过二维坐标系来表示。因此，若要准确表述发射机T，接收机R在地铁隧道内的所处位置，则需要在2.2节中图2-1所示二维地铁隧道通信系统电波传播射线模型的基础上增加一个维度，即隧道区段内的垂直于y轴的水平维度。如图2-2所示的是三维直长型隧道尺寸示意图，立方体abcd-a1b1c1d1示意地铁隧道的一个区段，阴影部分如图2-1的阴影部分，表示隧道的顶部和底部，以点a1为原点建立空间三维直角坐标系a1-xyz，隧道的宽用x轴表示，设面bb1c1c为隧道的右侧内壁，x轴的正方向为水平向右；隧道的长用y轴表示，沿y轴正方向为列车行驶的方向；隧道的高用z轴表示，沿z轴正方向垂直于隧道底面向上。图2-2三维直长型隧道尺寸示意图具体地，如图2-3所示的是三维隧道通信系统电波传播射线模型，假设一个RRU基站处发射机T发射信号，用户使用通信设备作为接收机R接收信号，将发射机T作为点源，发出的毫米波作为发射机T向空间各个方向发射电波传播射线，粗折线TGCHE1R表示在直长型隧道空间内发生了N次反射的第i条电波传播射线。
上海师范大学硕士学位论文11图2-3三维隧道通信系统电波传播射线模型根据电波在自由空间路径损耗与传播距离的关系，第i条电波传播射线到达接收机的接收功率Pri表示为式（2-8）：2rPi（Pt/M/）(Di)（2-8）式（2-8）中，Pt为发射机T的总功率，M为有效电波传播射线总数。Di为第i条电波传播射线的路径长度。为了求得式（2-8）中第i条电波传播射线到达接收机的接收功率Pri，先求得第i条电波传播射线的路径长度Di。图2-4隧道场景中，电波传播射线路径侧平面展开示意图
【参考文献】：
期刊论文
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[7]26 GHz室内簇的时变特性及建模研究[J]. 赵雄文,王琦,张蕊,李树. 电波科学学报. 2017(02)
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博士论文
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硕士论文
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[3]基于一致性绕射理论的城市环境辐射建模[D]. 冯明.东南大学 2017
[4]四川移动凉山LTE工程质量与时间管理研究[D]. 杨勇.电子科技大学 2017
[5]4G网络工程质量管理体系及质量评价模型构建研究[D]. 廖丽军.南昌大学 2016
[6]基于射线跟踪法的隧道无线信道特性研究[D]. 由明昕.北京交通大学 2016
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[8]宁夏电信无线基站工程建设项目质量管理研究[D]. 杨辉.吉林大学 2015
[9]TD-UTD方法研究及其应用[D]. 杨永琴.西安电子科技大学 2014
本文编号：3221296
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