Asymptotic models and curved surfaces : application to railway transportation

5 pagesInternational audienceSeveral wireless communication systems are developed for communication needs between train and ground or between trains in the railway or mass transit domains. In order to deploy these systems in specific environments, such as tunnels, straight or curved, rectangular or arch-shaped section, specific propagation models have to be developed. In this paper, we propose a method to model the radiowave propagation in straight arch-shaped tunnels by using asymptotic methods, such as ray tracing and ray launching, combined with the tessellation of the arched section. A method of interpolation of the facets normals is implemented in order to minimize the error made when using the tessellation. These results are compared to those found in the literature in order to validate our approach

Utilisation des techniques MIMO pour des transmissions robustes et haut-débit en tunnels.

National audienceCe papier illustre le gain de performance potentiel apporté par l'utilisation des techniques MIMO dans le cadre des communications radio en tunnel ferroviaire. Différents schémas de transmission sont testés et évalués dans le cas de canaux faiblement puis fortement corrélés

WINNER model for subway tunnel at 5.8 GHz

5 pagesInternational audienceModern subways operation relies on wireless systems based on IEEE802.11x modems deployed inside tunnels. Constraints on robustness and needs for high data rates led to the use of MIMO techniques. In order to evaluate performance of MIMO systems in dynamic configurations with moving trains, it is mandatory to develop adequate dynamic channel model. In this paper, the authors present a new WINNER based model for a subway tunnel at 5.8 GHz in a representative geometric configuration with two tracks and two crossing trains and a 4x4 MIMO system. The statistical behavior of the key parameters of the new WINNER scenario are derived from the complex impulse responses obtained with a 3D ray tracing simulator and given in this paper. Five clusters are considered. The total received power and the 4x4 MIMO channel capacity are compared with the ones derived from the 3D ray tracing simulator

Modélisation de la propagation des ondes radioélectriques en tunnels courbes de section non droite

National audienceCe poster porte sur la conception et le développement d'une nouvelle technique de modélisation de la propagation d'ondes radioélectriques dans des tunnels non rectilignes de section non droite rencontrés en milieu ferroviaire pour des applications métros. Les solutions développées sous forme de modules appelés " plugin ", ont été ajoutées au noyau de l'outil de modélisation de la propagation d'ondes, RaPSor, issu des recherches menées par le laboratoire XLIM-SIC de l'Université de Poitiers. Dans ce travail, nous montrons que les techniques classiques mises en œuvre afin de modéliser la propagation des ondes en tunnel rectiligne infini de section rectangulaire, ne peuvent pas être transposées au cas des tunnels courbes de section courbe. Ainsi, nous avons développé une nouvelle méthode qui se fonde sur une représentation analytique spécifique des surfaces courbes associée à un lancer de rayons et à une optimisation originale des trajets reçus. La répartition uniforme des rayons lancés à l'émission repose sur l'utilisation de séquences quasi-aléatoires de Hammersley. Une sphère adaptative est utilisée à la réception. L'optimisation des rayons est réalisée avec la technique de minimisation de Levenberg-Marquardt. Il s'agit de minimiser la distance totale des trajets afin d'approcher les propriétés des trajets réels au sens de l'Optique Géométrique. L'ensemble des méthodes développées sont testées et validées par comparaisons avec des résultats de la littérature mais aussi avec des résultats de mesures

Méthodes de modélisation de la propagation en tunnels courbes

Les systèmes de communication sans fil sont déployés dans le domaine des transports guidés afin d'assurer des communications entre les trains et entre un train et l'infrastructure. Ces systèmes répondent à des besoins opérationnels pour la sécurité et le confort, tels que le contrôle-commande des trains, la gestion du trafic, la maintenance et l'information aux passagers. La prédiction de la couverture radio est donc nécessaire afin d'optimiser le déploiement des points d'accès radio et de minimiser la phase de positionnement des antennes. Ces systèmes peuvent être déployés dans des environnements complexes tels que les tunnels. Les lois usuelles de la propagation en espace libre ne sont alors plus valables et la propagation en tunnel doit être analysée spécifiquement. De plus, les tunnels peuvent être de section transversale non droite et de section longitudinale courbe. Ce papier présente une méthode de modélisation de la propagation en tunnel courbe. Elle s'appuie sur des techniques asymptotiques, et plus particulièrement sur un lancer de rayons adapté, combiné à une correction a posteriori des trajectoires calculées. La méthode est validée à l'aide de mesures dans quelques cas typiques

Technique d'accélération d'un simulateur à tracer de rayons 3D en environnements ferroviaires

4National audienceDans cet article, nous proposons une technique de réduction du temps de simulation d'un logiciel de propagation à tracé de rayons 3D dans un contexte ferroviaire dynamique. Celle ci vise à simplifier la modélisation de l'environnement en supprimant tous les éléments géométriques ne contribuant pas suffisamment au bilan énergétique. Ainsi, les résultats obtenus pour un canal MIMO (Multiple Input Multiple Output) 4x4 à la fréquence 5,8 GHz sont prometteurs puisqu'un gain en temps de calcul de 5 a été obtenu sans pour autant porter préjudice à la précision tant en terme de puissance reçue que de paramètre large bande

Ray Launching Modeling in Curved Tunnels with Rectangular or Non Rectangular Section

International audienceSeveral methods to model radio wave propagation in tunnels have been published in the literature and will be presented in this chapter with their advantages and drawbacks. Among them, only few works are dedicated to non rectangular cross section and curved tunnels. Hence, we focus on a new method recently developed. The structure of the chapter is as follows. Section 2 presents the context of the works and why deployments of wireless telecommunication systems are needed for transport applications. Existing techniques to model radio wave propagation in tunnel are presented in section 3 with their respective advantages and drawbacks. The fourth and fifth sections are respectively devoted to the design and the evaluation of a propagation prediction model for curved tunnel with a rectangular or a circular cross section. Finally, section 6 concludes and presents some perspectives to these works

Acceleration Method of Radio Propagation Simulator Based on the Ray Tracing for the Prediction of MIMO Channels in Dynamical Railway Environment.

International audienceThe 3D ray tracing method requires a detailed description of the environment and antenna characteristics. Thus, it allows us to consider all the paths between receivers and transmitters for a fixed number of electromagnetic interactions. However, the computational complexity of this method is directly connected to the number of scatterers and the electromagnetic environment interactions. Thus we proposed an optimization method allowing reducing the computation time of a railway tunnel simulation. It consists in modifying the modeling environment, by eliminating non-significant faces. The aim of our method is, in this case, to provide estimated results close to those obtained with a complete environment modeling, but in fewer computation time

Radio wave propagation in curved rectangular tunnels at 5.8 GHz for metro applications, simulations and measurements.

8 pagesInternational audienceNowadays, the need for wireless communication systems is increasing in transport domain. These systems have to be operational in every type of environment and particularly tunnels for metro applications. These ones can have rectangular, circular or arch-shaped cross section. Furthermore, they can be straight or curved. This article presents a new method to model the radio wave propagation in straight tunnels with an arch-shaped cross section and in curved tunnels with a rectangular cross section. The method is based on a Ray Launching technique combining the computation of intersection with curved surfaces, an original optimization of paths, a reception sphere, an IMR technique and a last criterion of paths validity. Results obtained with our method are confronted to results of literature in a straight arch-shaped tunnel. Then, comparisons with measurements at 5.8 GHz are performed in a curved rectangular tunnel. Finally, a statistical analysis of fast fading is performed on these results

Radio wave propagation in arch-shaped tunnels: Measurements and simulations by asymptotic methods

International audienceSeveral wireless communication systems are developed for communication needs between train and ground and between trains in the railway or mass transit domains. They are developed for operational needs for security and comfort. In order to deploy these systems in specific environments, such as tunnels, straight or curved, rectangular or arch-shaped section, specific propagation models have to be developed. A modelisation of the radio wave propagation in straight arch-shaped tunnels is realized by using asymptotic methods, such as Ray Tracing and Ray Launching, combined with the tessellation of the arched section. A method of interpolation of the facets' normals was implemented in order to minimize the error made when using the tessellation. Results obtained are validated by comparison to the literature and to measurement results