CBTC系统中WLAN干扰分析与优化研究

发布时间：2017-07-05 09:18

  本文关键词：CBTC系统中WLAN干扰分析与优化研究

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【摘要】：基于通信的列车运行控制系统(CBTC)已经成为近年来全球城市轨道交通信号控制系统中技术最为先进、应用最为广泛的一种列车控制系统。CBTC系统主要采用基于IEEE 802.11标准的无线局域网络(WLAN)进行通信,其工作频段多为开放的2.4GHz频段,与外界其他系统公用现象普遍,因此很容易受到外界其他信号的干扰,影响列车正常行驶,因此对CBTC系统中WLAN的干扰进行分析并研究相应的抗干扰措施,对推进CBTC系统可靠性和安全性的发展具有重要意义。本文首先对CBTC系统的总体架构进行介绍,阐述了各组成部分的功能和特点。通过对三种常规的信号覆盖方式进行对比,分析了它们各自的优劣势,以此为基础引出对数据通信系统(DCS)内部结构的研究,该子系统应用ESS网络拓扑结构,负责车地间实时的双向通信。然后进一步对CBTC系统的WLAN无线信道划分机制进行分析,阐述了干扰产生的原因。其次分析了无线电波在空间中的传播特点,以典型的信号路径损耗模型为基础,结合CBTC的实际情况推导出适合CBTC系统的空间传播模型以及路径损耗公式,为仿真模型的建立奠定理论基础。然后对WLAN干扰进行分类,着重分析了同频干扰和邻频干扰,运用MATLAB软件计算得到信道间干扰的影响因子以及采用不同工作信道对信噪比的影响,在后续仿真中用于使模型更加贴近实际情况。同时简述了LTE网络干扰和WPAN干扰的特点,分析其对CBTC系统带来的影响。最后使用OPNET软件搭建仿真平台,对实际场景中可能存在的干扰情况进行分析,主要分为地面干扰和车内干扰的情况,对几种统计结果进行分析比较,得到干扰的影响程度以及采取一定优化措施后的效果。通过对数据的详细分析得出当列车发生切换时更容易受到外界影响并且程度更大;车内存在干扰时的影响也远比地面存在干扰时要大,严重时车地通信将中断,危及行车安全。在此基础上从网络类型、覆盖方式、干扰类型、通信协议等角度,提出了多种对CBTC系统进行优化的切实可行的方案。
【关键词】：CBTC WLAN 干扰 优化
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U284.48;TN925.93
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-13
• 1.1 研究背景及意义9
• 1.2 国内外研究现状9-11
• 1.2.1 CBTC系统应用现状9-10
• 1.2.2 CBTC系统干扰研究现状10-11
• 1.3 论文工作内容和章节安排11-13
• 2 CBTC系统的架构13-21
• 2.1 典型的CBTC系统13-17
• 2.1.1 天线传输方式14-15
• 2.1.2 裂缝波导管覆盖方式15-16
• 2.1.3 漏缆覆盖方式16-17
• 2.2 数据通信子系统17-18
• 2.3 BSS网络与ESS网络18-19
• 2.4 WLAN标准19-20
• 2.5 WLAN的干扰影响20-21
• 3 CBTC系统中WLAN干扰分析21-32
• 3.1 无线电波的传播21-24
• 3.1.1 传播机制21-22
• 3.1.2 路径损耗分析22-24
• 3.2 WLAN干扰原因及分类24-29
• 3.2.1 同频干扰24-26
• 3.2.2 邻频干扰26-29
• 3.3 LTE网络的干扰29-30
• 3.4 WPAN的干扰30-32
• 4 CBTC系统WLAN干扰仿真32-57
• 4.1 仿真软件32-35
• 4.1.1 模块功能32-33
• 4.1.2 管道过程设定33-35
• 4.2 仿真流程35-40
• 4.2.1 设置WLAN服务集37
• 4.2.2 设置运行路径37-38
• 4.2.3 布置网络流量38-39
• 4.2.4 制定用户档案39
• 4.2.5 选取统计结果39-40
• 4.3 场景模拟40-54
• 4.3.1 理想运行场景40-45
• 4.3.2 CBTC内部干扰场景45-46
• 4.3.3 CBTC外部干扰场景46-48
• 4.3.4 存在切换的地面干扰场景48-52
• 4.3.5 存在切换的车内干扰场景52-54
• 4.4 仿真分析总结54-55
• 4.5 优化方案55-57
• 结论57-58
• 致谢58-59
• 参考文献59-60

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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3 希玉久;;2.4G频段的频谱利用与地铁干扰案例分析[J];数字通信世界;2013年01期

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10 黄钟;上海城市轨道交通ATC系统的发展策略[J];城市轨道交通研究;2003年01期

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本文编号：521374