城市道路中蜂窝网络信号强度分布监测及传播模型校正

来源 :上海交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fenghuirong
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随着移动数据流量和城市交通环境中车辆的快速增长,车辆用户对于接入互联网的需求正日益增加。目前,蜂窝网络是车辆主要使用的通信技术之一,然而其覆盖并不能完全满足车辆的通信需求,通过构建精确的蜂窝网络信号强度分布地图及其传播模型,能为保障网络信号全覆盖以及布局车载自组织网络路边单元提供重要参考,因此受到了学术界和企业的广泛关注和研究。然而,当前对蜂窝网络信号分布地图的构建以及对其传播模型的研究大多停留在理论及小范围简易环境下的实验层面,针对真实道路环境下的分析仍需进一步探究。因此,本文以上海交通大学闵行校区内及周边主要道路(包含了高架桥、车辆、建筑物等典型干扰因素)为研究区域,实现了蜂窝网络信号强度的检测以及信号强度分布地图的构建,并对不同场景下(拥堵、畅通等道路环境)的传播模型进行了校正。具体研究内容如下:首先,搭建了基于NI PXI设备的信号强度采集平台,实现2G、3G、4G等网络制式各频段的频谱信号采集,并通过信号处理获得精确的网络信号强度值。之后,以上海交通大学闵行校区内及周边主要道路为测试环境,设计并实施了涵盖早高峰以及平常时间段的信号采集方案,利用实测数据分析了道路环境中时间、空间等因素对信号强度分布造成的影响,构建了高精度的信号强度分布地图。其次,考虑PXI平台无法满足大范围区域内信号强度采集以及数据量过大的问题,设计了基于安卓终端的网络信号强度采集应用程序,有效降低采集成本。由于不同终端采集到的信号强度之间的差异性,设计了基于多源数据融合的信号强度估计算法,使用PXI数据对估计结果进行评估并提出校正及优化方法,大大提高了估计结果的准确性。此外,基于贝叶斯学习机制设计了信号强度分布地图的动态更新规则,确保信号强度的实时显示。最后,基于上述获得的信号强度分布地图,选取了3个典型的道路场景,分别对各场景下LTE网络的信号传播模型进行了参数校正,分析了不同干扰因子对信号传播过程中衰减的影响程度,得到了实际道路环境中建筑物、车辆等各类因素对采集终端接收到的网络信号强度影响的量化指标参数。此外,基于同类场景验证了校正模型的准确性及通用性。以上研究实现了对城市道路环境中蜂窝网络的信号强度采集、信号强度分布地图的构建以及传播模型的分析与校正,获得了精确的信号强度分布地图及通用的模型参数,为实现网络信号的全覆盖以及异构车联网网络路边单元的建设提供了参考,为基于蜂窝网络的V2I通信奠定了基础。
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