隧道内微波毫米波信号无线传输的建模与实时仿真理论

本项目针对未来微波毫米波无线电信号多输入多输出通信模式在隧道环境中应用的发展趋势，通过实地测试以及理论分析，建立这一特殊空间的信道模型，为未来高铁以及城市轨道交通车地间的宽带无线电通信设计提供理论基础。同时为突破目前基于基带数字处理的常规信道仪器时延大、缺少隧道模型的局限，运用系统仿真理论，建立信道模型与微波电路之间的映射关系，寻找基于频带处理技术的实时信道解决方案，为新型轨道交通无线通信系统测试用的专用信道仪开发提供关键技术。本课题着重研究：（1）宽带微波毫米波无线电信号以及多输入多输出通信模式在隧道环境测试方法，小尺度时空测量难点的解决途径。（2）限定空间内无线电波在多径效应、多普勒效应以及多输入多输出通信模式下的信道特性。（3）信道的统计模型与微波电路之间的相似性问题，多径衰落信道与微波电路的对应关系，隧道移动通信专用信道实时仿真仪的关键技术。

本项目按照计划完成了预定任务，并且在研究内容上有所扩展：（1）针对未来无线通信在隧道环境中的应用，研究了微波毫米波无线电信号以及多输入多输出通信模式在隧道环境中的测试方法，建立多径效应、多普勒效应以及多输入多输出通信模式下的信道模型，并且研究了隧道内空气湍流对通信的影响。（2）探求信道的统计模型与微波电路之间的相似性、多径衰落信道与微波电路的对应关系，突破了隧道无线通信物理信道仿真的技术关键，并服务于地铁建设。（3）根据新一代轨道交通无线通信的发展趋势，研究了高可靠性无线通信关键技术。（4）理论成果支持了高铁以及城市轨道交通无线电通信的设计与工程建设，获得了2014年度上海市科技进步奖。