《面向地下軌道交通的無線信道模型構建與套用》是依託北京交通大學，由談振輝擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：面向地下軌道交通的無線信道模型構建與套用
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：談振輝
- 依託單位：北京交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
作為緩解城市交通壓力，實現綠色、低碳交通的重要措施，城市軌道交通受到極大的關注。根據中長期交通建設規劃，到2020年，我國將建成捷運總里程將達6100公里以上，投資近4萬億。由於理論與技術的限制，現有的面向地下軌道交通的無線通信尚不能滿足高效率、高安全、高可靠的地下軌道交通發展的需要。主要的難點在於對地下軌道交通場景下的信道特徵缺乏全面、細緻的認知、現有的無線通信系統沒有進行系統的最佳化設計。. 本課題將以地下軌道交通信道模型的構建出發，深入研究面向軌道交通安全運行的無線通信關鍵技術，主要研究點是：（1）漏泄電纜、漏泄波導傳輸特徵；（2）無線MIMO信道測量與建模；（3）受限空間信道容量；（4）軌道交通專用信道仿真儀關鍵技術；（5）基於信道特徵的無線通信系統最佳化。
結題摘要
城市軌道交通的車地無線通信是列車運行、控制和監測系統的重要基礎，是保障安全運營的重要環節。面對地下軌道交通的高效率、高安全、高可靠的發展需求，有必要開展隧道場景下無線自由波的信道測量、建模與容量分析、隧道場景下特殊媒介的信道測量與建模、軌道交通通信信道仿真儀及關鍵技術、基於信道特徵的地下軌道交通無線通信系統最佳化設計的研究。針對常規地下軌道交通的通信信號控制系統是基於軌道電路和低頻漏泄電纜媒介，重點研究隧道場景下多頻段下單天線或多天線無線自由波信道傳播的小尺度特性，隧道場景下漏泄電纜、漏泄波導傳播的小尺度特性，研發具有低時延特性的軌道交通專用信道仿真儀，針對硬切換頻繁，研究基於信道特性的CBTC列車控制參數最佳化。 1．在北京14號線、昌平線、北京交通大學隧道實驗室，上海 ，江蘇南通中天科技集團隧道實驗室等地，對1.4、2.4、5.9、25.5和39.5GHz等微波及毫米波波段採集大量單天線與多天線測試數據，分析了隧道中大尺度衰落和小尺度時延、角度及MIMO傳輸特性，構建了統計及三維隧道信道模型。研究了隧道環境、天線陣列規模、收發陣列方向與相對位置及不同陣元間隔對MIMO信道容量的影響，並結合多模信道模型對不同因素作用機理進行分析，提出了針對受限空間的MIMO系統最佳化設計措施。 2．在北京捷運亦莊線和環行道試驗線搭建了漏泄波導和漏泄電纜的測試系統，在大量測試數據基礎上，推導了隧道場景下漏泄波導的傳輸損耗和輻射衰減常數；利用有限狀態馬爾科夫鏈對CBTC系統中的漏泄波導和漏泄電纜信道建模，確定大、小尺度衰落分布模型。 3．在軌道交通場景下無線信道測量數據基礎上，研究了軌道交通通信信道模型與微波電路的映射關係，提出了基於乘性擴展因子的半實物信道仿真方法，所研發的軌道交通專用信道仿真儀已用於上海申通捷運公司、中興和信威等設備製造商。 4．基於所提出的馬爾科夫信道模型，通過跨層設計聯合最佳化，提出了一種適用於CBTC系統的列控和車地通信的一體化設計方法。
