井下巷道无线电波传输规律的matlab 仿真分析题正义,贺爱萍,霍丙杰(辽宁工程技术大学资源与环境工程学院,辽宁阜新123000)摘　要:在帐篷定律的基础上,建立起矩形巷道射线传输模型,介绍了各次射线传输距离的迭代算法,并在此理论基础上利用matlab 仿真的手段对巷道中无线电波传输规律进行了研究,得出了有别于传统的重要结论:当频率升高时,时延扩展降低;时延扩展随距离增加而有所增加。传统意义上的多径效应问题在巷道内反而成了信号增强和弯道传输的有效手段。关键词:井下无线网络;巷道中的电磁波;射线追踪法;电波传输仿真中图分类号:T D65+3　　　　文献标识码:B 　　　文章编号:1003-496X (2008)08-0099-03　　长期以来,巷道中无线电波传输困难一直是矿井下无线网络建设中存在的最大问题,这是因为电波在矿井巷道这个特殊的受限空间中的传输方式与其在地面自由空间有很大差异。由于矿井情况复杂,地下巷道无线信道特征的研究仍然停留在理论分析和实验验证阶段,发展缓慢,远远不能满足矿井生产和安全管理的需要。为此借鉴了地面利用仿真指导无线通信系统设计的思路,以矩形截面巷道为简化模型对无线电波在矿井巷道内的传播特性进行了研究。1　无线信道仿真以矩形巷道为例,根据反射波传输所遵循的帐篷定律〔1〕,对各次射线传输距离进行迭代计算,并通过实际仿真进行了分析。1.1　巷道内电波传输特性分析方法射线追踪法(Ray Tracing 法)广泛用于无线信道的仿真建模〔2-4〕。其基本思想是用几何光学的方法确定多径信道中发射机和接收机之间可能存在的每一条路径,根据这些路径中的传输损耗、反射和折射次数及损耗、路径长短等来分析多径衰落的影响,进而仿真得出发射机与接收机之间信道的特性。如图1、图2。图1　巷道多径模型图2　实际巷道中射线模型　　在图1简化模型中只考虑了平面内的各次反射线,但实际巷道是立体的,除在平面内的各次反射外,更多的是从四壁反射螺旋前进的射线,如图2。无论哪种模型,用Ray Tracing 法进行信道特性仿真必须跟踪收发信机之间每一条可能的射线,这就需要解决两个问题:(1)从发射机发出的诸多射线中,哪些能到达接收机。(2)能到达接收机的各条射线的传输距离如何计算。帐篷定律给出了矩形巷道内无线射线传输所遵循规律:(1)任一射线总是沿着水平入射面与垂直入射面的交线曲折前进。(2)所有的水平入射面(垂直入射面)始终以相同的入射面角折叠前进。由帐篷定律可知,任意给定一条从信号源发出的射线,即知道了它的初始水平入射面角和垂直入・99・问题探讨　　　　　　　　　　　煤矿安全(2008-08)© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net

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