隧道電波傳播的交替方向隱式拋物方程方法.pdf

1、隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提升，移動用戶對無線網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量的要求日益提高，希望在乘坐地鐵、火車等交通工具通過隧道時能夠使用更穩(wěn)定的移動通信網(wǎng)絡(luò)。移動通信運營商在進(jìn)行隧道無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時，需要消除信號盲區(qū)、優(yōu)化基站位置來提供可靠的無線通信信道，以上工作的展開都是以電波傳播特性的分析為基礎(chǔ)。因此針對隧道環(huán)境進(jìn)行電波傳播特性研究顯得格外重要。
　　本文以隧道環(huán)境GSM-R系統(tǒng)為應(yīng)用背景，研究了900MHz電磁波在隧道中的傳

2、播規(guī)律，采用交替方向隱式拋物方程方法(ADI-PE)對隧道內(nèi)電波傳播特性進(jìn)行了探討，主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新工作有:
　　1.對隧道環(huán)境下的ADI-PE算法進(jìn)行了探討，提出了一種求解矢量拋物方程加載阻抗邊界條件的高精度(MF)-ADI-PE新算法。在應(yīng)用拋物方程方法計算隧道內(nèi)電場值時，步進(jìn)面上所有離散網(wǎng)格處電場值均由算法計算得出，從而將ADI-PE算法在步進(jìn)面上的計算精度從一階提高至四階，同時能夠維持原有ADI-PE算法的計算效率不變。

3、
　　2.提出了一種計算隧道內(nèi)電波覆蓋特性的新混合模型，將隧道內(nèi)無線信道分為三個區(qū)域:近場區(qū)、多模傳播區(qū)域和遠(yuǎn)場區(qū)，并在對應(yīng)的區(qū)域內(nèi)分別利用時域有限差分方法(FDTD)、拋物方程方法(PE)和模式分析方法求解電波傳播特性。該混合模型在近場區(qū)可以精確求解電場的幅度、相位特性;在多模傳播區(qū)域利用拋物方程方法快速求解場分布;遠(yuǎn)場區(qū)可以利用少量低階主導(dǎo)模式快速建模仿真電波傳播。
　　3.提出了路徑損耗模型，利用公式快速預(yù)測近場區(qū)、遠(yuǎn)