3.3 实验的方法
实验的方法需要应用到大量的仪器,耗费许多人力物力,对具体的环境进行实际勘察测量,是最可靠的方法。根据测量的数据,利用数学的公式以及信号处理的办法,从而计算出信道的参数。不过由此得出的信道参数往往只适用于所研究对象,具有局限性与特定性,并且由于所用仪器设备的准确性,测量方法,计算手段以及试验场地等因素的限制,也具有很大的局限性。
现场测量所需要的设备如下:
(1) 网络分析仪:用于测量记录现场某处信号的频域特性 ,通过傅里叶逆变换获得该处信道的时域特性包括衰减常数、信号时延与相位。
(4.2)
(2) 频扑分析仪:用于测量记录兴趣点接受信号的场强或功率。通过对特定路径上多点的场强测量获得信号的衰减特性;或对特定区域多点处的场强测量得获信号分布的时域特性。
(3) 模拟或数字示波器:用于显示和记录测量点处接受信号的波形。
(4) 扫频或点频连续信号发生器:为测量系统提供连续扫频信号源(sweep)或单频信号源(cw)
(5) 放大器、衰减器、电缆、连接线、天线。
(6) 其他辅助设备:如通信、交通、照明、电力等。
因为隧道环境一般为封闭环境,考虑到其地形的特殊性,安全性更尤为重要。并且其内部情况复杂,不确定因素较多,昂贵的设备难以在此环境中工作,所以在隧道环境中进行试验测量也是一件较为困难的事情!为此非内部工作人员或未经相关部门批准的人员一律不得入内。
4 矩形隧道多径传播
4.1 矩形隧道中的路径搜索方法
矩形隧道是一种常见的标准隧道,其几何图形简单,而且此环境下的无线信道特性与另一种主要的隧道类型圆形隧道(底部具有水平的路面结构)十分相似。为此,本文以矩形隧道作为研究隧道环境下无线信号传播规律的出发点,以此作为后续研究的基础。
4.1.1 二文共面反射路径的计算
图4-1(a)为矩形隧道的纵剖面,该剖面垂直隧道顶、底面且经过收发天线的连线。在此平面内,不仅存在直达路线TR,而且存在多次反射路径Tr1r2…r(n)R,我们定义这样的平面为二文反射平面。r(n)为第N次的反射点,c(n)为第N次反射点与TK的交点,TK垂直接收天线R的高线h1.直达路径的长度 可由收发天线的位置立即得出:
,h分别为接受天线与发射天线相对于地面的高度, 是收发天线在底面投影的距离。对于二文反射平面的N次反射路径,其长度 可由光学原理很容易得出:
由4.5-4.7可得:
(4.8)
上式中,H为隧道高度, 为入射线与反射面的掠射角, 是点 和K之间的距离。将公式(4.8)代入(4.4)可得
4.1.2 三文反射路径的计算
如图4-1(b)中TGCHE1R这样一条路径,其中反射点GCHE1分别在隧道的前侧壁、顶面、后侧壁、底面上,作ATA1、BGB1、CC1、DHD1、EE1、FRF1、垂直上下底面。A、B、C、D、E、F位于顶面,A1、B1、C1、D1、E1、F1位于底面,由几何光学原理,我们只需将ABB1A1、DFF1D1平面分别绕BB1、DD1旋转一定角度,即可得到4-1(C)所示的一条二文反射路径T1GCHE1R1。图4-1(C)中,T1A1,R1F1分别等于图4-1(a)中的h、h1,T1R1的距离可由三角关系得出。因为图4-1(d)A1、F1分别是T、R在底面的投影,所以图4-1(d)中的二文二次反射路径A1B1D1F1,可以根据公式4.3,,4.8求出。A1B1D1F1的长度与A2F2的长度相等,因此求解T1GCHE1R1长度所有条件便可以得出,再根据公式4.3,4.8求出T1GCHE1R1. MATLAB地铁隧道无线电波传播特性的预测与仿真(7):http://www.youerw.com/tongxin/lunwen_6666.html