能仿真方法应用于无线通信仿真系统中，可以包 括以下步骤：
[0055] 101 :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。在本发明 实施例中，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 和各种通信效应对无线通信信号模型的影响。
[0056] 例如在预先建立无线通信信号模型时考虑多种因素对无线通信信号模型的影响， 其中多种因素可以包括：
[0057] 考虑隧道情况，诸如不同隧道洞壁材质、隧道形状、转弯半径、洞内杂物或设备等 对信号衰减情况的影响；考虑各种通信效应，如由通信距离、转弯半径等引起的大尺度衰减 效应、阴影效应和多径效应等引起的小尺度衰减效应对无线通信信号模型的影响；考虑车 辆行驶情况（本发明中仿真的实际场景）对无线通信信号模型的影响。
[0058] 其中车辆行驶情况对无线通信信号模型造成影响的参数包括：列车起始位置、行 驶速度、停止位置以及列车位置随着真实时间流逝而变化，根据这些参数可以模拟出虚拟 列车的运行情况。并且列车位置随着真实时间流逝而变化可以是：起始位置加上行驶速度 与行驶时间的乘积。在虚拟列车行驶过程中，虚拟列车所处位置与各个轨旁AP布点位置之 差即为TRU(TrainRadioUnit，车载无线接入单元）与各个轨旁AP的距离，该距离、大尺度 衰减模型和小尺度衰减模型可以决定TRU与各个轨旁AP之间的信号强度。
[0059] 在本发明实施例中，无线通信信号模型可以使用基于统计的随机信号模型，因此 在本发明实施例中可以基于车地无线通信系统的运行环境，结合现有对基于统计的随机信 号模型的建立方法得到本发明实施例提供的无线通信信号模型。
[0060] 102: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，其中衰减值用于指示无线通信仿真系统中TRU与各路轨旁AP之间的信号强度。
[0061] 在本发明实施例中，通道衰减器是指位于某个通信通道内的衰减器，用于控制TRU 与各路轨旁AP在该通信通道的通信，且某个通道衰减器的衰减值可以是该通道内的大尺 度衰减值和小尺度衰减值两部分的叠加。发明人经过理论和实测研宄表明，在列车运行环 境中，无线信号的大尺度衰减值符合线性或log型衰减，小尺度衰减值可由阴影衰减值和 多径衰减值两部分组成，且阴影衰减值和多径衰减值均可以视为随机变量，其中阴影衰减 值用对数正态分布拟合，多径衰减值用莱斯分布拟合。基于此本发明实施例中计算各个通 道衰减器的衰减值的过程可以如图2所示，包括以下步骤：
[0062] 201 :获取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。在车地 无线通信系统的运行环境中可以使用现有的信号测试工具采集每个通信通道中的实际衰 减值，其实际衰减值可以包括：采集位置的衰减值、采集位置与轨旁AP的距离。采集实际衰 减值时需要详细记录其采集的环境和条件，因为在不同环境和条件下采集多组数据有助于 在实验室中实现对更多类型场景的仿真。
[0063] 202: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。在本发明实施例中对实际衰减 值进行线性或log型拟合，得到大尺度衰减模型的第一衰减值，然后再通过对第一衰减值 的处理得到小尺度衰减模型的第二衰减值，其过程可以如下：
[0064] 首先，对实际衰减值的随距离变化情况进行拟合，得到第一衰减值。由于大尺度衰 减值符合线性或log型衰减，所以在对实际衰减值的随距离变化情况进行拟合时可以采用 线性拟合或log型拟合中的一种方式得到第一衰减值。
[0065] 其次，将实际衰减值和第一衰减值之差进行平滑处理，得到实际衰减值随距离变 化的第一局部平均值，再基于第一局部平均值和第一衰减值得到阴影衰减值和多径衰减 值。在本发明实施例中得到阴影衰减值和多径衰减值的过程为：采用对数正态分布对第一 局部平均值进行拟合，得到阴影衰减值；将实际衰减值和第一衰减值之差与第一局部平均 值进行相减，得到第二局部平均值，再采用莱斯分布对第二局部平均值进行拟合，得到多径 衰减值。
[0066] 最后，对阴影衰减值和多径衰减值进行拟合，得到第二衰减值。由于阴影衰减值和 多径衰减值是随机变量，基于拟合的对数正态分布参数和莱斯分布参数，可以生成第二衰 减值。
[0067] 在本发明实施例中，基于拟合的对数正态分布参数和莱斯分布参数，可以同时生 成多个第二衰减值。当生成多个第二衰减值时，可以随机从多个第二衰减值中随机选取一 个。
[0068] 203 :基于每个第一衰减值、TRU与轨旁AP之间的距离，并结合无线通信信号模型， 计算出每个通信通道中的第三衰减值。其可行方式可以是将第一衰减值和TRU与轨旁AP 之间的距离代入到无线通信信号模型中进行计算，无线通信信号模型的计算结果则是第三 衰减值。
[0069] 204:将每个通信通道中的第三衰减值和同一通信通道中的第二衰减值相加，得到 每个通道衰减器中的衰减值。在这里需要注意的一点是：在计算任意一个通道衰减器中的 衰减值时，需要将位于同一个通信通道中的第三衰减值和第二衰减值相加，以得到该通信 通道中的通道衰减器的衰减值。
[0070] 上述计算第三衰减值和第二衰减值所使用的参数并不是唯一的，而是因采集的运 行环境不同而不同，比如不同隧道洞壁材质、隧道形状、转弯半径、洞内杂物或设备等，因此 可以采集多组参数，分别用于模拟不同的实际运行环境。
[0071] 例如：在虚拟列车行驶中，假设列车当前位置为X，最邻近的3个轨旁AP的位置分 别为yl、y2、y3,TRU与轨旁AP的距离即为|x-yl|、|x_y2 |、|x_y3 | (卜|表示取绝对值）， 使用采集的多种参数，根据线性或log型拟合可以计算TRU与轨旁AP的第三衰减值分别为 Ll、L2、L3 ;TRU与各个轨旁AP之间的第二衰减值是相互独立的，印Ctrl从输入的小尺度 衰减值样本文件中获取3个随机样本作为各个通信通道的第二衰减值，分别为Sl、S2、S3， 将第三衰减值和对应的第二衰减值相加，得到每个通道衰减器的衰减值分别为（Ll+Sl)、 (L2+S2)、（L3+S3)，其中每个通道衰减器的衰减值用于控制TRU与对应的轨旁AP之间的通 信，如L1+S1是用于控制TRU与位于位置yl的轨旁AP之间的通信。
[0072] 在虚拟列车持续行驶过程中，可以重复使用上述计算衰减值的方法，实时更新每 个通道衰减器的衰减值，这样虚拟列车可以根据实时的实际运行环境得到用于控制TRU与 各个轨旁AP之间通信的衰减值，使虚拟列车的行驶更加真实化。
[0073] 在这里需要说明一点：大尺度衰减是无线信号在传输过程中信号强度随距离增大 而减小，一般将信号衰减幅度大于无线信号的载波的波长的几百倍以上的衰减可以看做是 大尺度衰减。小尺度衰减产生原因有两部分，一是障碍物或地形对无线信号有遮挡（即阴 影效应），信号衰减幅度大约是载波波长的几十或几百倍，因此将信号衰减幅度是载波波长 的几十或几百倍的衰减可以看做是小尺度衰减；产生小尺度衰减的另一个原因是周边各种 物体对无线信号反射后，多个反射信号叠加在一起相互增强或相互抵消（即多径效应），信 号衰减幅度是几个载波波长或者以秒级的衰减速度进行衰减，因此可以将信号衰减幅度是 几个载波波长的衰减或者以秒级的衰减速度进行的衰减同样看做是小尺度衰减。
[0074] 103 :基于各个通道衰减器中的衰减值，控制TRU与各路轨旁AP之间的测试报文的 通信，得到TRU与各路轨旁AP之间的通信测试结果，通信测试结果用于指示TRU与各路轨 旁AP之间通信的可用性和可靠性。
[0075] 在本发明实施例中，TRU与各路轨旁AP可以分别配置发送间隔和包长等控制参数 向通信对方发送测试报文，其中测试报文中添加有包序号和发送时间戳，进一步还可以获 取设备当前状态信息并填入测试报文中。在TRU与各路轨旁AP向通信对方发送测试报文 时，其发送测试报文的信号强度受其对应的通道衰减器的衰减值控制。
[0076] 通信对方在接收到测试报文后，在测试报文中的相关信息上添加时间戳后进行存 储，所存储的信息包括：测试报文内携带的包序号、发送时间戳、设备状态信息以及根据前 后两次收包得到的信息，其中根据前后两次收包得到的信息包括：本次收包距离前一次收 包的延时、对比前一个包序号的丢包数。
[0077] 在本发明实施例中上述存储的信息可以存储在TRU或者轨旁AP中，当然其也可以 存储在其他外设设备中。测试人员可以从信息的存储设备中获取当前测试数据或者查询历 史测试数据，并获得统计的通信测试结果，如：双向发包总数、丢包总数和通信延时分布等。
[0078] 从上述技术方案可以看出，本发明提供的车地无线通信系统性能仿真方法可以基 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TRU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。
[0079] 通常情况下，漫游切换是出现较大通信延时甚至通信中断的主要原因，本发明实 施例提供的车地无线通信系统性能仿真方法还可以用于进行漫游切换性能分析，其过程可 以是：从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，然后基于所选 取的通信测试结果进行漫游切换性能分析。
[0080] 在本发明实施例中，基于所选取的通信测试结果进行漫游切换性能分析是指对所 选取的通信测试结果进行分析得到漫游切换性能，其中漫游切换性能包括：漫游切换最大 通信延时及发生的时间、漫游切换通信延时分布情况、漫游切换通信延时高于预设通信延 时的概率（通信