一种车地无线通信系统性能仿真方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及车地无线通信系统技术领域，更具体地说，涉及一种车地无线通信系 统性能仿真方法及系统。
【背景技术】
[0002] 在基于无线通信的城市轨道列车控制系统中，车地无线通信系统用于传输列车控 制信号等关键信息，当车地无线通信系统发生失效将导致列车停驶或者降模式行驶，因此 车地无线通信系统的高可用性和可靠性是城市轨道交通运营效率的重要保障，进而研宄车 地无线通信系统有效的实验室仿真测试方法，预先准确评估和验证设备及系统的性能，对 设计高可用性和可靠性的车地无线通信系统、保障运营效率有突出意义。
[0003] 目前对车地无线通信系统的性能仿真通常有两种方案，分别为：静态通信指标测 试和动态切换测试。其中静态通信指标测试是将车载AP(AccessPoint，无线接入点）和轨 旁AP放置在静态场景中，并且车载AP保持连接到一个轨旁AP。车载AP和轨旁AP的信号 接收强度在大尺度上基本恒定，仅限于小尺度的随机衰减。在此环境下测试车地无线通信 系统的延迟、丢包率、带宽等性能指标。
[0004] 动态切换测试则是将车载AP和轨旁AP放置在运动场景中，车载AP在多个轨旁AP 间漫游切换连接。车载AP和轨旁AP的信号接收强度不仅在大尺度上随设备间距离、角度 以及环境的变化而变化，同时也存在小尺度的随机衰减。在此环境下测试车地无线通信的 性能指标以及车载AP切换连接的成功率，其中漫游切换是车载AP从一个轨旁AP切换至另 一个轨旁AP时通信链路的移交过程。
[0005] 但是在上述静态通信指标测试和动态切换测试过程中，经常使用射频线传输和射 频衰减器来仿真替代无线传输介质，衰减器中用于指示信号强度衰减变化的无线通信信号 模型无法根据仿真环境实时变化，进而降低性能仿真的准确度。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，本发明提供一种车地无线通信系统性能仿真方法及系统，用于提高性 能仿真的准确度。
[0007] 为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0008] 本发明提供一种车地无线通信系统性能仿真方法，应用于无线通信仿真系统中， 所述方法包括：
[0009] 基于车地无线通信系统的运行环境，预先建立无线通信信号模型，其中所述运行 环境至少用于指示车地无线通信系统所在环境的隧道情况、车辆行驶情况和各种通信效应 对所述无线通信信号模型的影响；
[0010] 基于所述无线通信信号模型，计算所述无线通信仿真系统中各个通道衰减器的衰 减值，其中所述衰减值用于指示所述无线通信仿真系统中车载无线接入单元与各路轨旁无 线接入点之间的信号强度；
[0011] 基于所述各个通道衰减器中的衰减值，控制所述车载无线接入单元与各路轨旁无 线接入点之间的测试报文的通信，得到所述车载无线接入单元与各路轨旁无线接入点之间 的通信测试结果，所述通信测试结果用于指示所述车载无线接入单元与各路轨旁无线接入 点之间通信的可用性和可靠性。
[0012] 优选地，所述基于所述无线通信信号模型，计算所述无线通信仿真系统中各个通 道衰减器中的衰减值，包括：
[0013] 获取所述车地无线通信系统的运行环境中每个通信通道中的实际衰减值；
[0014] 分别对每个通信通道中的实际衰减值进行拟合，得到每个通信通道中的大尺度衰 减模型的第一衰减值和小尺度衰减模型的第二衰减值；
[0015] 基于每个所述第一衰减值、车载无线接入单元与轨旁无线接入点之间的距离，并 结合所述无线通信信号模型，计算出每个通信通道中的第三衰减值；
[0016] 将每个通信通道中的所述第三衰减值和同一通信通道中的所述第二衰减值相加， 得到每个所述通道衰减器中的衰减值。
[0017] 优选地，对通信通道中的实际衰减值进行拟合，得到通信通道中的大尺度衰减模 型的第一衰减值和小尺度衰减模型的第二衰减值，包括：
[0018] 对所述实际衰减值的随距离变化情况进行拟合，得到所述第一衰减值；
[0019] 将所述实际衰减值和所述第一衰减值之差进行平滑处理，得到所述实际衰减值随 距离变化的第一局部平均值；
[0020] 采用对数正态分布对所述第一局部平均值进行拟合，得到阴影衰减值；
[0021] 将所述实际衰减值和所述第一衰减值之差与所述第一局部平均值进行相减，得到 第二局部平均值；
[0022] 采用莱斯分布对所述第二局部平均值进行拟合，得到多径衰减值；
[0023] 对所述阴影衰减值和所述多径衰减值进行拟合，得到所述第二衰减值。
[0024] 优选地，所述方法还包括：从所述通信测试结果中选取通信延时大于预设通信延 时的通信测试结果；
[0025] 基于所选取的通信测试结果进行漫游切换性能分析。
[0026] 本发明还提供一种车地无线通信系统性能仿真系统，所述系统包括：
[0027] 建立模块，用于基于车地无线通信系统的运行环境，预先建立无线通信信号模型， 其中所述运行环境至少用于指示车地无线通信系统所在环境的隧道情况、车辆行驶情况和 各种通信效应对所述无线通信信号模型的影响；
[0028] 计算模块，用于基于所述无线通信信号模型，计算所述无线通信仿真系统中各个 通道衰减器的衰减值，其中所述衰减值用于指示所述无线通信仿真系统中车载无线接入单 元与各路轨旁无线接入点之间的信号强度；
[0029] 控制模块，用于基于所述各个通道衰减器中的衰减值，控制所述车载无线接入单 元与各路轨旁无线接入点之间的测试报文的通信，得到所述车载无线接入单元与各路轨旁 无线接入点之间的通信测试结果，所述通信测试结果用于指示所述车载无线接入单元与各 路轨旁无线接入点之间通信的可用性和可靠性。
[0030] 优选地，所述计算模块包括：
[0031] 获取单元，用于获取所述车地无线通信系统的运行环境中每个通信通道中的实际 衰减值；
[0032] 拟合单元，用于分别对每个通信通道中的实际衰减值进行拟合，得到每个通信通 道中的大尺度衰减模型的第一衰减值和小尺度衰减模型的第二衰减值；
[0033] 第一计算单元，用于基于每个所述第一衰减值、车载无线接入单元与轨旁无线接 入点之间的距离，并结合所述无线通信信号模型，计算出每个通信通道中的第三衰减值；
[0034] 第二计算单元，用于将每个通信通道中的所述第三衰减值和同一通信通道中的所 述第二衰减值相加，得到每个所述通道衰减器中的衰减值。
[0035] 优选地，所述拟合单元包括：
[0036] 第一拟合子单元，用于对所述实际衰减值的随距离变化情况进行拟合，得到所述 第一衰减值；
[0037] 平滑处理子单元，用于将所述实际衰减值和所述第一衰减值之差进行平滑处理， 得到所述实际衰减值随距离变化的第一局部平均值；
[0038] 第二拟合子单元，用于采用对数正态分布对所述第一局部平均值进行拟合，得到 阴影衰减值；
[0039] 处理子单元，用于将所述实际衰减值和所述第一衰减值之差与所述第一局部平均 值进行相减，得到第二局部平均值；
[0040] 第三拟合子单元，用于采用莱斯分布对所述第二局部平均值进行拟合，得到多径 衰减值；
[0041] 第四拟合子单元，用于对所述阴影衰减值和所述多径衰减值进行拟合，得到所述 第二衰减值。
[0042] 优选地，所述系统还包括：选取模块，用于从所述通信测试结果中选取通信延时大 于预设通信延时的通信测试结果；
[0043] 切换模块，用于基于所选取的通信测试结果进行漫游切换性能分析。
[0044] 与现有技术相比，本发明的优点如下：
[0045] 本发明提供的车地无线通信系统性能仿真方法及系统可以基于车地无线通信系 统的运行环境预先建立无线通信信号模型，并基于无线通信信号模型计算无线通信仿真系 统中各个通道衰减器的衰减值来控制车载无线接入单元与各路轨旁AP之间的信号强度， 使得测试过程中的无线通信信号模型和信号强度更接近于实际运行环境中的要求，实现对 实际运行环境的较为真实的重现，从而提高性能仿真的准确度。
【附图说明】
[0046] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据 提供的附图获得其他的附图。
[0047] 图1为本发明实施例提供的车地无线通信系统性能仿真方法的流程图；
[0048] 图2为图1所示车地无线通信系统性能仿真方法中步骤102的流程图；
[0049] 图3为本发明实施例提供的大尺度衰减值和小尺度衰减值的示意图；
[0050]图4本发明实施例提供的车地无线通信系统性能仿真系统的结构示意图；
[0051] 图5为图4所示车地无线通信系统性能仿真系统中计算模块的结构示意图；
[0052] 图6为图5所示计算模块中拟合单元的结构示意图。
【具体实施方式】
[0053] 为了使本领域技术人员更好的理解本发明实施例，下面将结合本发明实施例中的 附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是 本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员 在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0054] 请参阅图1，其示出了本发明实施例提供的车地无线通信系统性能仿真方法的一 种流程图，其中上述车地无线通信系统性