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CBTC无线信道建模及链路仿真器研究

作　者: 杨清雯
导　师: 步兵
学　校: 北京交通大学
专　业: 交通信息工程及控制
关键词: CBTC 信道建模隧道漏泄波导链路仿真器 Simulink
分类号: U285.21
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

基于通信的列车控制系统(Communication Based Train Control, CBTC)采用基于IEEE802.11协议族的无线局域网技术来实现车地双向通信。由于城市轨道交通的特殊性,其线路主要分布于开阔空间、高架桥和隧道。隧道及开阔空间区段主要采用无线自由波的方式进行传输,而高架桥区段为了杜绝干扰的影响则采用漏泄波导作为传输媒介。隧道中存在大量的反射、散射和折射现象,无线传播环境复杂,同时漏泄波导也缺乏统一信道模型予以理论研究。因此,论文对IEEE802.11g进行了链路仿真,分别建立了开阔空间、隧道和漏泄波导的信道模型,并将两者结合来仿真分析不同运营环境(开阔空间和隧道)及不同传输媒介(自由波和漏泄波导)的传输性能。论文具体研究内容如下：(1)论文首先针对开阔空间、隧道和漏泄波导三种信道进行建模。开阔空间近似为多径瑞利信道；基于几何光学模型和波导模型,并应用泊松求和公式,对隧道进行建模；基于磁偶极子等效法,计算漏泄波导上方任意位置的接收电场强度,最终得到漏泄波导模型。(2)其次,论文基于Matlab和Simulink，完成基于IEEE802.llg协议的CBTC车地通信链路仿真器的搭建,包括发送、信道和接收三个部分。其中,信道部分为开阔空间、隧道和漏泄波导模型,接收部分采用最小二乘法实现信道估计。(3)然后,论文对建立的信道模型和搭建的链路仿真器进行有效性验证。信道模型通过接收功率计算值与实测值或其统计特性的比较进行验证；链路仿真器则采用仿真误码率／误块率与理论值或已有的VC++仿真结果对比的方法进行验证。(4)最后,将经过验证的开阔空间、隧道及漏泄波导模型导入CBTC链路仿真器中,得到不同运营环境及不同传输媒介的链路传输性能。结果表明：采用漏泄波导进行传输时的误块率,比在隧道或开阔空间中采用自由波传输时低；若都采用自由波传输,在开阔空间中传输时的误块率比隧道中传输时低。同时,论文还可为传输媒介在实际运营环境中的使用提供指导性建议。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-9
目录  9-11
1 绪论  11-19
  1.1 研究背景  11-16
    1.1.1 CBTC系统  11-13
    1.1.2 车地通信系统  13-14
    1.1.3 无线局域网技术(WLAN)  14-15
    1.1.4 CBTC无线通信信道  15-16
  1.2 选题意义及研究现状  16-17
  1.3 论文的工作及结构  17-19
2 车地传输信道及链路仿真器原理  19-31
  2.1 信道  19-26
    2.1.1 开阔空间  19-20
    2.1.2 隧道  20-22
    2.1.3 漏泄波导  22-26
  2.2 链路仿真器  26-30
  2.3 小结  30-31
3 信道建模及链路仿真器实现  31-68
  3.1 仿真环境介绍  31-33
  3.2 信道建模实现  33-45
    3.2.1 隧道  33-40
    3.2.2 漏泄波导  40-45
  3.3 链路仿真器实现  45-67
    3.3.1 发送模块描述  46-58
    3.3.2 接收模块描述  58-65
    3.3.3 链路仿真器  65-67
  3.4 小结  67-68
4 验证及结果分析  68-83
  4.1 信道模型及链路仿真器验证  68-79
    4.1.1 隧道模型验证  68-72
    4.1.2 漏泄波导模型验证  72-75
    4.1.3 链路仿真器验证  75-79
  4.2 链路仿真结果分析  79-82
  4.3 小结  82-83
5 结论与展望  83-86
  5.1 工作及结论  83-84
  5.2 展望  84-86
参考文献  86-88
图索引  88-90
表索引  90-91
作者简历  91-93
学位论文数据集  93

CBTC无线信道建模及链路仿真器研究

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