一种高铁高架桥场景下基于测量数据的理论建模方法

摘要

本发明涉及一种高铁高架桥场景下基于测量数据的理论建模方法，该方法基于实际信道测量数据的分析，针对列车行进过程中规律建筑对地面与列车之间通信产生的影响进行理论建模，主要包括：根据实际环境以及列车运行特点，建立理论模型;根据建立的理论模型，计算各传播径的传播时间;根据实际测量数据提取各传播路径的功率衰落;利用仿真实现理论传播模型。本发明对高速铁路场景下的宽带无线信道进行建模，精确描述信道的规律多径特性，对改进和优化高铁场景下的无线系统特性具有重要意义。

主权项

一种高铁高架桥场景下基于测量数据的理论建模方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤101：根据列车运行特点以及周围环境，建立理论模型，所述理论模型为：发射机位于轨道单侧，到轨道的垂直距离为H，垂线用L_vertical表示，垂点为O_vertical；列车从轨道一端运动，经过发射机后，运动到轨道的另一端，发射机、列车运动的起始点以及列车运动的终止点，形成一个等边三角形；发射机到列车起始点的边和发射机到列车终止点的边相等；接触网电杆与发射机位于轨道同侧，到轨道的垂直距离为h，且H＞h；接触网电杆沿轨道均匀分布，间距为ds；以接触网电杆为圆心，形成一连串圆形反射区域，圆心为Oⁱ,i＝1…N，其中上标i表示接触网电杆序号，圆形反射区域的半径为R；列车的起始位置所在的反射区域的圆心为O¹；列车的起始位置和O¹到垂线L_vertical的初始距离分别用DS和Ms表示；列车速度v，列车穿越一个反射区域的时间为t_interval，且ds＝v×t_interval；在第i个反射区域，由电杆反射从发射机发出的信号到列车上的接收机，该反射径用NLⁱ表示，在接收机处的到达角AOA用βⁱ(t)表示，t表示列车行驶的时间；由发射机直接到达接收机的直射径LOS用Lⁱ表示，在接收机处的AOA用表示；步骤102：计算各传播路径的传播时间，然后计算理论模型中移动反射径相对于直射径的时延，c表示光速，则计算信号由发射机直接到达列车接收机的直射径传播时间为：${\tau }_{BM}=\frac{1}{c}·\sqrt{{(DS-ds*T_{floor}-v*t_{rem})}^2+H^2}---\left(a\right)$其中，t_rem＝rem(t,t_interval)表示取余函数，T_floor＝floor(t/t_interval)，其中floor(A)表示小于或等于A的最大函数，计算信号由发射机到达某一个接触网电杆的传播时间为：${\tau }_{BP}=\frac{1}{c}·\sqrt{{({\mathrm{Ms}}^2-ds*T_{floor})}^2+{(H-h)}^2}---\left(b\right)$计算由该接触网电杆到达列车接收机的传播时间为：${\tau }_{PM}=\frac{1}{c}·\sqrt{{\left(abs\right(\frac{ds}{2}-v*t_{rem}\left)\right)}^2+h^2}---\left(c\right)$计算反射径的传播时延为τ_BpM＝τ_Bp+τ_pM直射经与反射径之间的传播时延差随着列车位置的变化而变化，因此反射径相对于直射径是一个移动的反射径，移动反射径相对于直射径的相对传播时延Δτ可以表示为Δτ＝τ_BP＋τ_PM－τ_BM(d)Δτ即为理论模型中移动反射径相对于直射径的时延；步骤103：根据实际测量的信道脉冲响应(channel impulse response，CIR)提取各传播路径的功率衰落，提取得到的直射径的功率为理论模型中移动反射的功率为计算理论模型中的移动反射径的功率增益为$G_m=P_m^{average}dBm-P_o^{average}dBm;$步骤104：利用计算机采用传播图论方法实现理论模型。