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基于WSNs的列车与地面通信信道建模
| 论文题名： | 基于WSNs的列车与地面通信信道建模 |
| 关键词： | 无线传感器网络;高速列车;通信信道;路径损耗;信噪比 |
| 摘要： | 随着全球人口的激增，人民生活节奏的加快，交通运输行业得到了快速的发展。与之相应的，交通运输安全问题也得到了广泛的关注。高速列车作为最重要的客运交通工具之一，它的安全性更是得到国内外学者的重点研究。 无线传感器网络(WSNs)作为一种新型技术，由于在工业控制，医疗卫生和军事等领域的成功应用，已经得到了国际社会的广泛认可。在本文中，无线传感器网络将被应用于高速铁路周边环境的监测和预警上。高速铁路周边的传感器节点将监测到的环境信息发送到地面汇聚节点处，然后地面汇聚节点将接收到的这些信息转发到高速列车上。列车根据所接收到的信息来做出行驶决策，从而提高列车运行的安全性。因此，建立高速列车和地面汇聚节点间的通信信道模型有着十分重要的意义。 针对高速列车的一些特性，如快速的移动、确定的移动方向等，在本文中，汇聚节点和列车之间的通信信道被建模为有限状态马尔科夫链，并且一种改进的信道建模方法也被提出。和许多现有的关于列车与地面通信信道模型建立的文献一样，我们同样对列车的位置区间进行了考虑，首先根据路径损耗模型将列车的位置区间非均匀划分为几个大的区间，然后再将每个大的区间均匀划分为一些小区间，最后将每个小区间上的信道建模为有限状态马尔科夫链信道模型。 本文结构如下： 在第一部分，我们总结现有文献中的一些关于无线信道模型的一些知识，介绍几种典型的信道衰落模型，包括大尺度衰落模型中的路径损耗模型、阴影衰落模型，小尺度衰落模型中的Rayleigh衰落模型、Rician衰落模型和Nakagami衰落模型。 在第二部分，我们首先对我们所提的一种改进的信道建模方法进行阐述。然后我们给出了无线传感器网络在高架桥环境下的一个部署方案。接下来，我们通过MATLAB来模拟高架桥环境下列车与地面通信信道信噪比，并对其进行建模。由于高架桥空旷的环境，我们没有考虑信道的阴影衰落。最后，通过与已有的信道模型进行比较来验证我们所提方法在模型精度上的改进。 在第三部分，针对列车运行的隧道环境，我们首先给出了无线传感器网络在此环境下的一个部署方案。然后我们通过MATLAB来模拟隧道环境下列车与地面通信信道信噪比，并对其进行建模。由于隧道比较封闭的环境，因此我们将信道阴影衰落考虑进去。最后，我们通过与现有的信道模型进行比较来验证本文所提方法在阴影衰落环境下对提升信道模型精度的有效性。 |
| 作者： | 李建玉 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 贾新春 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山西大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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