[发明专利]一种面向高速铁路线状小区的无线通信链路估计方法

说明书

技术领域

本发明属于无线移动通信技术领域，特别涉及一种面向高速铁路线状小区的无线通信链路估计方法。

背景技术

在高速铁路移动通信系统中，小区基站的设置和规划主要依赖于无线信号在铁路特色环境中的衰减情况。随着距离的增加，电磁波在自由空间传输的过程中会受电解质的吸收损耗、地面障碍物的遮挡损耗、以及由反、散射波所导致的信号的相干与相消现象。这些效应极大的影响接收机处无线信道的强度。如果接收端的无线信号强度低于系统的门限电平，列车与基站之间就会出现掉话现象，这对于高速铁路这样一个安全苛求系统而言，会造成巨大的安全隐患。

为了保证高速铁路全线无线覆盖的可靠性，必须在铁轨沿线布置大量的基站，通过建立链状分布式的小区结构，实现列车运行全线中无线信号的良好覆盖。较大的基站间距将无法满足高速铁路安全苛求系统下最低覆盖电平和全局覆盖概率的高标准要求；而较小的基站间距将造成巨大的资金浪费，极大的增加后续网络维护成本，同时降低高速铁路无线通信系统的抗干扰能力。所以，一个面向高速铁路无线通信的合理、准确的链路预算方法对于提升高速铁路网络性能，保证高速铁路运行安全至关重要。

对于高速铁路小区链路预算的方法，过去通常采用将公共网络中蜂窝式网络结构下的小区覆盖概率估计方法，与传统公共网络通信环境的信道模型（即Hata模型）相结合的办法。其中Hata模型仅能预测城区、郊区、乡村三类场景，无法涵盖高速铁路无线通信中经常涉及的高架桥、路堑、河流、车站等场景。在使用基于Hata模型的无线链路估计时，其预测效果往往与铁路特色环境下的信道测试存在较大误差。而传统公共网络多是基于蜂窝状网络结构的，此类结构多将小区覆盖区域假设成一个圆面，而铁路无线通信中的小区是线状小区，传统的小区覆盖概率预测方法会在铁路环境中导致覆盖概率欠估计现象，无法合理的预测铁路无线链路的变化情况。

综上所述，一套涵盖铁路特色传播环境的标准化传播模型库，配之以全新的面向铁路线状小区的覆盖概率预测方法，能够很好的解决高速铁路无线通信系统的链路预算难题。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提出一种面向高速铁路线状小区的无线通信链路估计方法，其特征在于，该方法包含有以下步骤：

1）提出一套针对高速铁路特色传播环境的分类标准；

2）对各类场景下的大尺度路径损耗和阴影衰落进行建模，建立一套面向高速铁路的标准化传播模型库；

3）基于步骤（2）提出面向铁路线状小区的覆盖预测方法。

步骤1）所述分类标准为：将高速铁路传播环境分为7类：城区、郊区、乡村、高架桥、路堑、车站、河流。

步骤2）所述对大尺度路径损耗进行建模，算式如下：

PL_Proposed(dB)=Δ₁+74.52+26.16log₁₀(f=930)

-13.82log₁₀(h_b)-3.2(log₁₀(11.75h_m))²

+[44.9-6.55log₁₀(h_b)+Δ₂]log₁₀(d)

其中，f为信号频率（MHz），h_b和h_m为基站和移动台天线距离轨面的高度（m），d为基站和移动台的间距（km），Δ₁和Δ₂为常数项和路径损耗指数项的修正因子。

所述对两个修正因子进行建模，算式如下：

Δ_i=p·log₁₀(h_b)+q

其中，i=1,2分别指代两个修正因子，p和q是根据实际测量获得的拟合参数，用于描述Δ₁和Δ₂的变化，在不同的环境中p和q分别等于不同的值。

步骤2）所述阴影衰落服从0均值的高斯分布，对阴影衰落进行建模，算式如下：