有車隧道環(huán)境下電波傳播特性的研究

宋丹　汪嘉文　高立東　施秦建

【摘要】 本文基于入射及反彈射線法/鏡像法對(duì)有車隧道環(huán)境的電波傳播進(jìn)行了仿真和分析，通過(guò)在仿真中得到的接收功率和時(shí)延擴(kuò)展等傳播參數(shù)，分析隧道內(nèi)電波傳播的特性，為簡(jiǎn)化隧道電波播模型提供依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】 入射及反彈射線法/鏡像方法 有車隧道 傳播特性

一、引言

當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，隧道環(huán)境也已經(jīng)成為現(xiàn)代無(wú)線通信中的一個(gè)重要環(huán)境。文獻(xiàn)[1、2]基于射線跟蹤原理，研究了矩形隧道中電波傳播的時(shí)延特性。文獻(xiàn)[3]從理論與實(shí)驗(yàn)的角度研究隧道內(nèi)電波傳播的快衰落與慢衰落及時(shí)延的頻率特性。

這些討論的都是簡(jiǎn)單的長(zhǎng)、直、空隧道環(huán)境下電波傳播的特性，忽略了隧道中的車輛，有車輛行駛的隧道才是我們?nèi)粘Ｉ钭畛Ｒ姷降乃淼拉h(huán)境。因此，本文基于入射及反彈射線法/鏡像法將針對(duì)有車的隧道環(huán)境的900MHz頻段信號(hào)的傳播特性進(jìn)行研究。

二、仿真結(jié)果與分析

（1）仿真環(huán)境。仿真環(huán)境是長(zhǎng)85米、寬10米、高8米的一個(gè)隧道，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)均為垂直極化半波天線，位于隧道中部，高度為2米，接收機(jī)沿圖中直線運(yùn)動(dòng)，隧道中有三輛家用轎車，其尺寸為4.6m×1.8m×1.6m，材質(zhì)為全金屬，墻、地板和天花板的電導(dǎo)率為0.015S/m，相對(duì)介電常數(shù)為15。其平面圖如圖1所示。

（2）仿真結(jié)果。有車隧道的功率分布與無(wú)車隧道的功率分布基本趨勢(shì)相同，只有在70m之后，有車隧道的接收功率出現(xiàn)了三個(gè)低谷。但是，在本次仿真中，每個(gè)小車相距較遠(yuǎn)，這也就使得整個(gè)隧道也是一個(gè)相對(duì)空曠的隧道，但是如果隧道中小車的數(shù)量增加至十幾個(gè)甚至幾十個(gè)時(shí)，隧道環(huán)境就會(huì)變得更加復(fù)雜，而有車隧道的功率分布就會(huì)變得比無(wú)車隧道有很大區(qū)別。這也驗(yàn)證了在交通擁堵的情況時(shí)，通信信號(hào)會(huì)變得比良好交通情況是差的結(jié)果，有車和無(wú)車隧道接收功率圖如圖2所示。

從圖3可以清晰地看出，無(wú)車隧道的時(shí)延擴(kuò)展曲線是一條平滑的曲線，而有車隧道的時(shí)延擴(kuò)展曲線有明顯的起伏，且比無(wú)車隧道的時(shí)延擴(kuò)展高出許多。有車隧道中有三個(gè)小車，就有了三個(gè)繞射體，所以隧道內(nèi)的繞射會(huì)比空隧道復(fù)雜，這也導(dǎo)致時(shí)延擴(kuò)展會(huì)比較大。

三、結(jié)論

通過(guò)仿真分析可以看出，在交通良好的情況下，有車隧道的接收功率與無(wú)車隧道差別不大，相對(duì)于無(wú)車隧道而言，有車隧道的時(shí)延擴(kuò)展明顯較大。這些結(jié)果可以為更好地建立有車隧道內(nèi)電波傳播模型提供理論依據(jù)，并且有利于有車隧道內(nèi)無(wú)線通信的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] Li Bingyu， Zhang Shen. The Influence of Communication Distance on Multipath Channel Characteristic of Tunnel， 2003 6th International Symposium on Antennas， Propagation and EM Theory， Proceedings， 28 Oct.–1 Nov. 2003， Page（s）： 870–872

[2] Zhang Shen， Ding Enjie. The Analysis of Some Simulation Results of Wireless Channel in Rectangular Tunnel， the 3rd International Conference on Microwave and Millimeter Wave Technology， Proceedings， 17–19 Aug. 2002，Page（s）： 341–344.

[3] M. Lienard， P. Laly， P. Degauque. Ranging and Communication Systems Between High Speed Trains in Tunnels，2003 IEEE 58th Vehicular Technology Conference， Volume： 5， 2003， Page（s）： 3354–3357.endprint

【摘要】 本文基于入射及反彈射線法/鏡像法對(duì)有車隧道環(huán)境的電波傳播進(jìn)行了仿真和分析，通過(guò)在仿真中得到的接收功率和時(shí)延擴(kuò)展等傳播參數(shù)，分析隧道內(nèi)電波傳播的特性，為簡(jiǎn)化隧道電波播模型提供依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】 入射及反彈射線法/鏡像方法 有車隧道 傳播特性

一、引言

當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，隧道環(huán)境也已經(jīng)成為現(xiàn)代無(wú)線通信中的一個(gè)重要環(huán)境。文獻(xiàn)[1、2]基于射線跟蹤原理，研究了矩形隧道中電波傳播的時(shí)延特性。文獻(xiàn)[3]從理論與實(shí)驗(yàn)的角度研究隧道內(nèi)電波傳播的快衰落與慢衰落及時(shí)延的頻率特性。

這些討論的都是簡(jiǎn)單的長(zhǎng)、直、空隧道環(huán)境下電波傳播的特性，忽略了隧道中的車輛，有車輛行駛的隧道才是我們?nèi)粘Ｉ钭畛Ｒ姷降乃淼拉h(huán)境。因此，本文基于入射及反彈射線法/鏡像法將針對(duì)有車的隧道環(huán)境的900MHz頻段信號(hào)的傳播特性進(jìn)行研究。

二、仿真結(jié)果與分析

（1）仿真環(huán)境。仿真環(huán)境是長(zhǎng)85米、寬10米、高8米的一個(gè)隧道，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)均為垂直極化半波天線，位于隧道中部，高度為2米，接收機(jī)沿圖中直線運(yùn)動(dòng)，隧道中有三輛家用轎車，其尺寸為4.6m×1.8m×1.6m，材質(zhì)為全金屬，墻、地板和天花板的電導(dǎo)率為0.015S/m，相對(duì)介電常數(shù)為15。其平面圖如圖1所示。

（2）仿真結(jié)果。有車隧道的功率分布與無(wú)車隧道的功率分布基本趨勢(shì)相同，只有在70m之后，有車隧道的接收功率出現(xiàn)了三個(gè)低谷。但是，在本次仿真中，每個(gè)小車相距較遠(yuǎn)，這也就使得整個(gè)隧道也是一個(gè)相對(duì)空曠的隧道，但是如果隧道中小車的數(shù)量增加至十幾個(gè)甚至幾十個(gè)時(shí)，隧道環(huán)境就會(huì)變得更加復(fù)雜，而有車隧道的功率分布就會(huì)變得比無(wú)車隧道有很大區(qū)別。這也驗(yàn)證了在交通擁堵的情況時(shí)，通信信號(hào)會(huì)變得比良好交通情況是差的結(jié)果，有車和無(wú)車隧道接收功率圖如圖2所示。

從圖3可以清晰地看出，無(wú)車隧道的時(shí)延擴(kuò)展曲線是一條平滑的曲線，而有車隧道的時(shí)延擴(kuò)展曲線有明顯的起伏，且比無(wú)車隧道的時(shí)延擴(kuò)展高出許多。有車隧道中有三個(gè)小車，就有了三個(gè)繞射體，所以隧道內(nèi)的繞射會(huì)比空隧道復(fù)雜，這也導(dǎo)致時(shí)延擴(kuò)展會(huì)比較大。

三、結(jié)論

通過(guò)仿真分析可以看出，在交通良好的情況下，有車隧道的接收功率與無(wú)車隧道差別不大，相對(duì)于無(wú)車隧道而言，有車隧道的時(shí)延擴(kuò)展明顯較大。這些結(jié)果可以為更好地建立有車隧道內(nèi)電波傳播模型提供理論依據(jù)，并且有利于有車隧道內(nèi)無(wú)線通信的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] Li Bingyu， Zhang Shen. The Influence of Communication Distance on Multipath Channel Characteristic of Tunnel， 2003 6th International Symposium on Antennas， Propagation and EM Theory， Proceedings， 28 Oct.–1 Nov. 2003， Page（s）： 870–872

[2] Zhang Shen， Ding Enjie. The Analysis of Some Simulation Results of Wireless Channel in Rectangular Tunnel， the 3rd International Conference on Microwave and Millimeter Wave Technology， Proceedings， 17–19 Aug. 2002，Page（s）： 341–344.

[3] M. Lienard， P. Laly， P. Degauque. Ranging and Communication Systems Between High Speed Trains in Tunnels，2003 IEEE 58th Vehicular Technology Conference， Volume： 5， 2003， Page（s）： 3354–3357.endprint

【摘要】 本文基于入射及反彈射線法/鏡像法對(duì)有車隧道環(huán)境的電波傳播進(jìn)行了仿真和分析，通過(guò)在仿真中得到的接收功率和時(shí)延擴(kuò)展等傳播參數(shù)，分析隧道內(nèi)電波傳播的特性，為簡(jiǎn)化隧道電波播模型提供依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】 入射及反彈射線法/鏡像方法 有車隧道 傳播特性

一、引言

當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，隧道環(huán)境也已經(jīng)成為現(xiàn)代無(wú)線通信中的一個(gè)重要環(huán)境。文獻(xiàn)[1、2]基于射線跟蹤原理，研究了矩形隧道中電波傳播的時(shí)延特性。文獻(xiàn)[3]從理論與實(shí)驗(yàn)的角度研究隧道內(nèi)電波傳播的快衰落與慢衰落及時(shí)延的頻率特性。

這些討論的都是簡(jiǎn)單的長(zhǎng)、直、空隧道環(huán)境下電波傳播的特性，忽略了隧道中的車輛，有車輛行駛的隧道才是我們?nèi)粘Ｉ钭畛Ｒ姷降乃淼拉h(huán)境。因此，本文基于入射及反彈射線法/鏡像法將針對(duì)有車的隧道環(huán)境的900MHz頻段信號(hào)的傳播特性進(jìn)行研究。

二、仿真結(jié)果與分析

（1）仿真環(huán)境。仿真環(huán)境是長(zhǎng)85米、寬10米、高8米的一個(gè)隧道，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)均為垂直極化半波天線，位于隧道中部，高度為2米，接收機(jī)沿圖中直線運(yùn)動(dòng)，隧道中有三輛家用轎車，其尺寸為4.6m×1.8m×1.6m，材質(zhì)為全金屬，墻、地板和天花板的電導(dǎo)率為0.015S/m，相對(duì)介電常數(shù)為15。其平面圖如圖1所示。

（2）仿真結(jié)果。有車隧道的功率分布與無(wú)車隧道的功率分布基本趨勢(shì)相同，只有在70m之后，有車隧道的接收功率出現(xiàn)了三個(gè)低谷。但是，在本次仿真中，每個(gè)小車相距較遠(yuǎn)，這也就使得整個(gè)隧道也是一個(gè)相對(duì)空曠的隧道，但是如果隧道中小車的數(shù)量增加至十幾個(gè)甚至幾十個(gè)時(shí)，隧道環(huán)境就會(huì)變得更加復(fù)雜，而有車隧道的功率分布就會(huì)變得比無(wú)車隧道有很大區(qū)別。這也驗(yàn)證了在交通擁堵的情況時(shí)，通信信號(hào)會(huì)變得比良好交通情況是差的結(jié)果，有車和無(wú)車隧道接收功率圖如圖2所示。

從圖3可以清晰地看出，無(wú)車隧道的時(shí)延擴(kuò)展曲線是一條平滑的曲線，而有車隧道的時(shí)延擴(kuò)展曲線有明顯的起伏，且比無(wú)車隧道的時(shí)延擴(kuò)展高出許多。有車隧道中有三個(gè)小車，就有了三個(gè)繞射體，所以隧道內(nèi)的繞射會(huì)比空隧道復(fù)雜，這也導(dǎo)致時(shí)延擴(kuò)展會(huì)比較大。

三、結(jié)論

通過(guò)仿真分析可以看出，在交通良好的情況下，有車隧道的接收功率與無(wú)車隧道差別不大，相對(duì)于無(wú)車隧道而言，有車隧道的時(shí)延擴(kuò)展明顯較大。這些結(jié)果可以為更好地建立有車隧道內(nèi)電波傳播模型提供理論依據(jù)，并且有利于有車隧道內(nèi)無(wú)線通信的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] Li Bingyu， Zhang Shen. The Influence of Communication Distance on Multipath Channel Characteristic of Tunnel， 2003 6th International Symposium on Antennas， Propagation and EM Theory， Proceedings， 28 Oct.–1 Nov. 2003， Page（s）： 870–872

[2] Zhang Shen， Ding Enjie. The Analysis of Some Simulation Results of Wireless Channel in Rectangular Tunnel， the 3rd International Conference on Microwave and Millimeter Wave Technology， Proceedings， 17–19 Aug. 2002，Page（s）： 341–344.

[3] M. Lienard， P. Laly， P. Degauque. Ranging and Communication Systems Between High Speed Trains in Tunnels，2003 IEEE 58th Vehicular Technology Conference， Volume： 5， 2003， Page（s）： 3354–3357.endprint