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高速铁路中无线信道模型研究与系统性能分析
| 论文题名： | 高速铁路中无线信道模型研究与系统性能分析 |
| 关键词： | 高速铁路;无线信道模型;信号传播;仿真平台 |
| 摘要： | 在高速铁路通信中，由于列车的高速运行，通信环境会变得非常差。尽管我国大多数区域已经被3G网络覆盖，但仍有一些环境问题会导致信号的剧烈衰落，严重的时间和频率选择性衰落会从物理层影响信号的传输进程。无线传播信道作为通信中首要的随机因素，能直接影响系统的通信质量和性能。为了找出应对系统低性能和突发因素更好的对策，需要归纳和分析高速铁路中现有的问题，尤其是信道模型的问题。然而现有高速铁路的信道模型多为基于数据测量和建模而成的经验模型，理论上的研究十分有限。高速铁路经历场景丰富多样，描述单一场景的信道模型并不能适用。在理论上对高速铁路的无线信道的多径散射场景进行分析，选择适用于高速铁路通信系统最佳的理论模型，分析特定场景下通信系统的性能，这对高速铁路无线网的通信质量的评估和资源合理规划有战略性意义。 针对高速铁路的信道模型问题，本文从理论上讨论和研究了适用于高铁通信环境的信道模型以及不同模型下通信系统的性能。本文的主要工作如下: (1)分析高速铁路信号传播的特性，引入了两种新的广义信道模型，从理论上重点介绍了两种广义信道模型对于高速铁路场景的适用性，并分析了高铁通信系统存在的其他问题。 (2)应用两种广义信道模型，针对高速铁路中两种有代表性的干扰受限场景，推导出了相应系统性能指标的精确表达式，包括中断概率、误码率和信道容量。此外，在第三章中，为了进一步分析系统性能的受限因素，本文推导出了性能指标在高信噪比下的渐近表达式;在第四章中，为了进一步展示性能差异，本文推导出了选择合并式分集下系统的中断概率表达式，并通过MATLAB仿真误码率性能。值得注意的是，这些表达式都是迄今为止相关研究领域中最新的研究结果。 (3)对于基于实测模型的高速铁路通信系统，本文第五章中同时考虑路径损耗和小尺度衰落，推导出了中断概率和受多普勒频移影响下的误码率表达式。 经仿真平台验证，本文所推导的表达式误差均低于10-6，为形象展示计算结果的变化特性，本文还给出了表达式计算和仿真的数据曲线图像，并附较为全面的分析和说明。上述研究结果精确可靠，本研究为当代高铁通信系统的信道建模和性能评估的进一步研究做深厚的理论铺垫。 |
| 作者： | 刘畅 |
| 专业： | 信息安全 |
| 导师： | 张令文 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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