基于WLAN的地铁隧道中电磁波传播预测研究

地铁无线通信技术是影响城市轨道交通规划和发展的关键因素之一。本文对基于WLAN 802.11标准的地铁无线通信的研究具有重要意义。本文围绕着无线射频电磁波在地铁隧道环境中的传播预测方法进行研究、分析与仿真。为了准确的预测隧道内各处电磁波的场强和功率,本文首先研究了电磁波在无线信道中的传播特性和实际隧道的构造特征,然后对电磁波的传播环境进行模拟,即对地铁隧道进行三维建模并配置无线接入点和无线车载接收单元的天线参数等。本文的工作重点是研究和优化两种基于几何光学的电磁波传播预测算法。一是基于镜像点的光线追踪算法,二是基于离散光束的光线追踪算法,利用这两种算法跟踪并计算电磁波传播过程中的路径损耗,从而估计隧道空间各处的场强和接收功率。鉴于地铁隧道环境的封闭性和规则性,本文对以上两种算法进行了优化改进,极大地降低了算法的计算复杂度和仿真时间,使其更加实用。为了验证光线追踪算法的性能,本文在大量不同的条件下进行仿真,根据仿真结果找出影响电磁波强度变化的主要因素,并提出更加简单的拟合计算公式。最后,通过对比仿真结果和实际的测试结果,验证光线追踪算法和拟合计算公式的实用性。