低真空管道高速磁浮交通无线通信系统性能评估方法研究

由于受列车高速移动引入的多普勒频谱扩展影响较小,基于泄漏电缆架构的无线通信技术在管道或隧道场景内的高铁移动通信中得到广泛应用。考虑到多普勒频移和电波传播损耗随着载波频率的降低而减小,采用700 MHz标准频段的5G系统被认为是实现低真空管道高速磁浮交通中无线通信的关键途径。面向该通信场景,基于几何单跳多输入多输出泄漏电缆信道模型,分析和对比高速移动场景下视距、非视距的多普勒频谱特征。在此基础上,基于5G标准帧结构,采用一种低复杂度的最小均方误差时域信道估计方法,评估信道估计的归一化均方误差性能,并仿真对比相应系统的频谱效率和误块率性能。仿真结果表明,基于泄漏电缆的700 MHz频段5G系统能够支撑最高速度达1000 km/h的低真空管道高速磁浮交通无线通信应用。

地铁隧道内民用通信漏泄同轴电缆的电磁环境预测及其安全风险分析

为了克服传统电磁数值计算方法对大尺度射频空间场计算的局限性,以准确预测地铁隧道内无线通信信号的电场强度,评估隧道大尺度民用无线通信电磁环境的安全性,本研究首先利用COMSOL软件对隧道小尺度空间内不同制式(3G、4G、5G)的民用无线通信系统辐射终端(漏泄同轴电缆)发射的信号强度进行建模;其次,基于漏泄同轴电缆的辐射机理,对隧道小尺度空间的仿真结果进行理论计算,推导了隧道大尺度空间内不同民用通信频段对应的信号强度,并将隧道内信号接收功率的计算结果与实地测量结果进行对比,两者均方根误差不超过1.58 dBm,验证了本论文基于小尺度仿真结果推导隧道大尺度空间内不同民用通信频率信号强度模型的有效性;再次,利用外推法根据已得到信号强度结果,计算出地铁隧道大尺度空间内3G、4G、5G民用通信环境电场强度的最大值分别为0.143 V/m、0.098 V/m和0.204 V/m,将隧道内电场强度的计算结果与实地测量结果进行对比,计算值和测量值的均方根误差小于0.013 V/m,验证了提出的基于小尺度空间民用通信信号强度建模预测出的大尺度空间内民用通信电磁环境场强计算方法的可靠性,有效提高了隧道内大尺度空间电磁环境的计算效率;预测结果表明:地铁隧道内电磁环境功率密度预测的最大值仅为国际非电离辐射委员会(International commission on non-ionizing radiation protection,ICNIRP)公众暴露限值的0.005%,电场强度预测最大值仅为国家电磁环境控制限值(GB 8702―2014)的1.7%,证明了地铁隧道内民用无线通信电磁环境是安全的。

基于5G新型双通道泄漏电缆设计及实现

针对当下泄漏电缆覆盖的问题及5G网络对高速率、高容量、可靠数据传输的需求,提出了一种基于新型双通道泄漏电缆的设计方案,并进行了实现和验证,首先,通过理论分析评估进行优化设计。随后,通过详细的实验测试验证设计方案的可行性和有效性。为后续5G深度覆盖场景建设提供一种可选择的实施手段。

A Survey on Channel Measurements and Models for Underground MIMO Communication Systems

The high reliability of the communication system is critical in metro and mining applications for personal safety,channel optimization,and improving operational performance.This paper surveys the progress of wireless communication systems in underground environments such as tunnels and mines from 1920 to 2022,including the evolution of primitive technology,advancements in channel modelling,and realization of various wireless propagation channels.In addition,the existing and advanced channel modeling strategies,which include the evolution of different technologies and their applications;mathematical,analytical,and experimental techniques for radio propagation;and significance of the radiation characteristics,antenna placement,and physical environment of multiple-input multiple-output(MIMO)communication systems,are analyzed.The given study introduces leaky coaxial cable(LCX)and distributed antenna system(DAS)designs for improving narrowband and wideband channel capacity.The paper concludes by figuring out open research areas for the future technologies.

地铁隧道场景下低损耗泄漏电缆的研究与应用

目前,国内地铁隧道4G/5G公用移动通信网络覆盖基本采用三家运营商共享双路(或四路)1-1/4全频段漏缆建设方案,或电信联通共享双路1-1/4全频段漏+移动独享双路1-5/8漏缆建设方案。以上两种建设方案存在无线主设备利用率偏低或漏缆共享不充分的缺陷。文章从漏缆的设计原理出发,阐述了传统漏缆在5G公用移动通信网络建设中存在的问题,并提出了一种基于低损耗漏缆的地铁隧道5G公用移动通信网络覆盖方案。

漏波电缆通讯技术在自动摆渡车上的应用研究

移动摆渡车是变压器固化炉生产线上的关键设备,因此提升固化炉摆渡车在移动运行过程中的通讯可靠性和稳定性对提高固化炉生产线将具有重要意义,由于固化炉摆渡车需要在固化炉穿梭运行,应用环境磁场强度大,因此,为了提升摆渡车运行过程中和上位控制系统通讯的稳定性,我们提出一种基于漏波电缆的通讯解决方案,并通过实验验证其性能优势。实验结果表明,漏波电缆通讯技术在丢包率上的表现明显优于传统Wi-Fi通讯技术。漏波电缆通讯技术为固化炉自动摆渡车的可靠稳定通讯需求提供了最优解决方案。

单主机高精度周界入侵探测报警系统

本文介绍一种基于泄漏电缆的新型周界入侵探测报警系统,该系统彻底解决了以往周界入侵探测技术和系统所存在的多主机和隐蔽性差等缺点,具有单主机、高精度、全隐蔽安装和十分优越的性价比等特点,是安防领域中前景十分良好的一种户外周界入侵探测技术和系统。

铁路隧道中漏泄同轴电缆辐射场分布的计算

漏泄同轴电缆外导体上周期开缝的结构能够有效地将射频能量均匀分布在一定的范围内 ,并延伸电波的作用距离 ,因此漏缆被广泛应用于隧道、地道中的无线通信。本文对架设有漏缆的铁路隧道中火车天线所在位置处的电波情况进行分析 ,不仅考虑了不同频率下的电场分布图 ,还分析了不同隧道壁材质对电波分布的影响。

适用于闭域或半闭域空间无线通信用泄漏电缆研究

以有线通信理论、无线通信理论及天线理论为核心理论体系,对适用于闭域或半闭域空间实现双工无隙通信用泄漏电缆的基本理论体系和可行性进行了定性和定量的分析与研究.给出了适用于甚高频和超高频带无线通信用泄漏电缆的基本原理和实现方案,详细地论述了泄漏电缆单模辐射方式的特点和实现手段.引入了泄漏电缆辐射方向、辐射损耗、传输损耗等主要特性参数的基础理论公式和数学模型,为闭域或半闭域空间实现双工无隙通信提供了一种行之有效的理论和实现方案.

铁路隧道GSM-R漏缆挂设高度研究

研究目的:目前,中、长铁路隧道主要采用漏泄同轴电缆(漏缆)作为载体进行无线信号覆盖。本文针对现有GSM-R漏缆挂设高度对线缆维护和检修的不便,建立隧道环境下的漏缆信号覆盖模型并进行仿真计算,分析隧道中漏缆挂设高度对无线信号覆盖效果的影响;并通过不同场景下的信号覆盖测试验证仿真计算的正确性,确定合适的漏缆挂设高度。研究结论:(1)在双线隧道中,当机车天线位于同侧靠近或异侧远离漏缆时,随着漏缆挂设高度降低,等效耦合损耗逐渐增大,但异侧变化幅度相较于同侧情况小;(2)综合考虑隧道内通信质量和漏缆维护两方面,对于非列控需求线路,可以将漏缆挂设高度降低至2.5 m;(3)对于列控线路,将漏缆挂设高度降低至2.5 m应谨慎;(4)增大设备发射功率或减小直放站间距能够弥补降低漏缆挂高后对信号覆盖的影响;(5)本研究成果可为相关铁路规范修编和工程设计提供参考。

漏泄同轴电缆耦合损耗的计算

利用圆柱坐标系中的第二类并矢格林函数求解了漏泄同轴电缆附近的场分布，并进而求解了漏泄同轴电缆的耦合损耗。本文中的计算方法可以有效地计算出漏泄同轴电缆的结构变化时电缆辐射场分布的变化以及电缆耦合损耗的变化。

漏泄同轴电缆电容的有限差分法求解

用有限差分法对漏泄同轴电缆的电容进行了计算。文中首先从 L aplace方程出发导出了漏缆横截面内电位的差分方程 ,给出了径向各分界面处的边界条件并进行了离散化 ,得到了电容和特性阻抗的计算式。然后对该方法的计算精度以及人为设置的外边界对计算结果的影响进行了讨论 ,给出了电容收敛曲线。

隧道中泄漏同轴电缆和螺旋天线辐射场的比较

从漏缆和天线的辐射理论出发,利用射线追踪法,以隧道为例分析了其中由漏缆和螺旋天线产生的辐射场并讨论了不同材质的隧道壁对它们的影响。通过比较,体现出了漏缆的场强在这种特定环境下具有分布均匀的优越性。该理论和结果可以扩展到其它场所,对于进一步研究闭域空间中的无线通信问题具有较强的参考价值。

室内天线及漏缆辐射场分布的计算与比较

作为一种场强覆盖手段,漏泄同轴电缆不但能够应用于隧道无线通信系统,而且近年来也被应用于室内无线通信系统。本文从场强叠加原理出发,利用射线追踪法分别计算了由天线和漏缆产生的场强覆盖,得出了天线位置能在很大程度上影响室内场强分布、漏缆所产生的场分布比天线的更为均匀,工作在单模辐射状态下的漏缆比多模辐射时所产生的场分布更均匀等重要结论。本文结果对于室内电波覆盖的进一步研究有参考价值。

漏泄同轴电缆辐射模式分析及高次模抑制

本文从Floquet定理出发 ,详细分析了漏泄同轴电缆的辐射模式 ,给出了辐射模式的存在条件 ,讨论了单模辐射的频带宽度。在此基础上进一步研究了高次模的抑制方法及其在电缆结构上的实现 ,目的是扩展单模辐射的频带宽度。本文理论是根据频带宽度的要求设计漏泄同轴电缆外导体上缝隙排列方式的基础。

泄漏同轴电缆耦合损耗影响因素

通过对泄漏同轴电缆外导体开缝处电场的柱面傅里叶变换,求出了标准半波长偶极天线接收的开缝辐射场,然后得到了天线的接收功率.由耦合损耗的定义求得不同的缝隙角度、缝隙周期和频率时的耦合损耗,分别讨论了各因素对耦合损耗的影响,为设计不同耦合损耗的泄漏同轴电缆提供了理论依据.

漏泄同轴电缆电感的数值法求解

漏泄同轴电缆结构看似简单,但其电容电感的精确计算并不容易。在前面的工作中我们给出了漏泄同轴电缆电容的精确计算方法。本文则给出漏泄同轴电缆电感的数值计算方法,并研究漏缆电感与漏缆外导体上缝隙角度之间的关系。在此基础上,结合已有的求解漏缆电容的数值方法,得到比较精确的漏泄同轴电缆的特性阻抗及其随缝隙角度变化的关系曲线。

泄漏同轴电缆在隧道中的辐射特性研究

为了考察泄漏同轴电缆在矩形隧道中的辐射特性,根据泄漏同轴电缆的辐射理论,用时域有限差分方法计算了泄漏同轴电缆开槽口处的电磁场分布,再用射线追踪法分析了在矩形隧道中从泄漏同轴电缆槽口处漏泄出的电波经直射、反射之后所形成的辐射场,结果表明:泄漏同轴电缆辐射出的电磁波可以布满隧道空间,能够弥补传统天线在闭域或半闭域空间中存在通信盲区的缺点,从而保证了这些区域中通信的质量。

泄漏同轴电缆在智能高速公路中的研究与应用

在分析原有智能高速公路移动通信系统的基础上,用时域有限差分(FDTD)方法计算和仿真了泄漏同轴电缆在移动通信系统的性能,分析了泄漏同轴电缆在槽口处的电磁场分布,仿真了系统中不同位置的电场,为了得到更精确的结果,在网格剖分上采用了非均匀网格技术,仿真结果表明泄漏同轴电缆在智能高速公路移动通信系统中可以起到信息发送、传输和接收的作用,在日常通信频段内可以为公路上的机动车提供无盲区的宽频、高速传输的移动通信,为未来智能高速公路的发展与应用提供了理论依据。

泄漏同轴电缆在周界报警装置中的应用

利用泄漏同轴电缆的特性设计了一种可以对指定区域进行监视的装置,它适用于对大范围或地形复杂的区域进行周界防范.该种周界报警装置是将感应电缆埋地安装,利用其电磁场形成一堵无形的围墙,随时警戒区域的周界变化.采用泄漏同轴电缆作为感应器件,分析、设计了一种应用泄漏同轴电缆的周界报警装置.介绍了泄漏同轴电缆的工作原理;利用场论公式推导和计算了电缆参数;搭建了报警装置的实验电路,当有人通过泄漏同轴电缆时可以检测到信号的变化.同时,验证了泄漏同轴电缆应用于周界防越报警的可行性.