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高速铁路场景下多链路无线信道互相关特性研究
| 论文题名： | 高速铁路场景下多链路无线信道互相关特性研究 |
| 关键词： | 高速铁路;无线信道;互相关性;信道测量 |
| 摘要： | 近年来，中国的高速铁路发展取得了举世瞩目的成就，高速铁路的快速发展使得高铁无线通信业务需求不断增长。现有的GSM-R系统(Global System for Mobile Communications-Railway)仅用于承载面向列车控制的无线通信，无法为高铁乘客提供宽带接入服务等数据传输业务，因此必须向新一代高铁无线通信系统LTE-R(Long Term Evolution-Railway)演进。 高铁场景下LTE(Long Term Evolution)铁路专网于2014年开始建设，已覆盖国内大部分高铁，然而在现有的LTE铁路专网的重叠覆盖区域内，用户会接收到多个远端射频单元发射的同频同小区信号，产生了“回波效应”现象，该现象类似“多径干扰”，影响接收机的解调性能。协作多点(Coordinated Multiple Points transmission/reception，CoMP)是一种新技术，可以通过协作发射将干扰信号转变为有用信号，从根本上解决该问题。为了解决高铁场景下LTE铁路专网内存在的干扰问题，进一步优化网络，必须对重叠覆盖区内多链路信道进行研究，其中对多链路信道互相关特性的研究可以用来评估在高铁场景下使用CoMP技术的性能。 基于以上的研究需求，本文使用实地信道测量的数据对高铁场景下LTE铁路专网中的多链路信道进行研究，主要包括以下创新性工作: (1)通过观测实际接收信号的特性，提出一种动态时延窗分割法对多链路信道冲激响应进行分离，并用该方法成功获得多条链路各自的信道冲激响应，为提取多链路信道参数做好前期准备。 (2)基于单天线信道测量数据，提取了多链路SISO(Single Input Single Output)信道的信道特征参数，包括阴影衰落、K因子、时延扩展，并分析了信道参数的统计特性。基于提取的多链路SISO信道参数，计算出了信道参数链路间互相关系数，包括全局互相关系数与局部互相关系数。研究结果显示多链路SISO信道链路间相关性为低度相关，若在高铁场景下使用CoMP技术可以获得良好的分集增益。 (3)基于多天线信道测量数据，提取了多链路MIMO(Multiple Input Multiple Output)信道空间域信道参数，包括到达角，角度扩展，功率角度谱。对于多链路MIMO信道的空间互相关性，研究了多链路MIMO信道子信道空间相关性以及多链路信道冲激响应矩阵的相关矩阵共线性（Correlation Matrix Collinearity，CMC）。最后研究了多链路MIMO信道容量，包括存在干扰下的单链路信道容量和双链路和速率容量，并使用相对和速率容量对MIMO信道空间互相关性大小进行了评估。研究结果显示多链路MIMO信道链路间空间互相关性大于多链路SISO信道链路间互相关性。 本研究弥补了高铁场景下多链路无线信道互相关特性研究空白，为LTE铁路专网优化提供了新思路，同时基于实测数据的研究结果可以为相关理论与仿真研究提供参考。 |
| 作者： | 张楠 |
| 专业： | 通信与信息系统 |
| 导师： | 陶成 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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