原文传递
高铁移动通信系统中分布式MIMO关键技术研究
| 论文题名： | 高铁移动通信系统中分布式MIMO关键技术研究 |
| 关键词： | 高速铁路;分布式MIMO;功率分配;视距路径;天线间距 |
| 摘要： | 高速铁路迅猛发展的同时给高铁车地无线通信提出了巨大的挑战，现有GSM-R所分配的带宽已经无法承载未来高数据通信业务的需求，比如旅客宽带无线通信接入服务、列车智能化调度和视频监控业务等。为了满足高铁下一代无线通信的发展趋势，国际铁路联盟(UIC)确认GSM-R将向LTE-R演进。基于基础研究的前瞻性，需要设计新一代的宽带无线接入网络架构与高速铁路环境相适应。多输入多输出(MIMO)作为LTE的关键技术之一，给未来的移动通信系统，特别是对高速数据接入业务，提供了一种可以极大提高系统容量的手段。因此，怎么在高铁车地无线通信场景中发挥MIMO技术的优势成为铁路通信的研究热点。分析高铁MIMO信道容量将为未来的车地通信工程建设提供一些理论支撑。论文的研究重点围绕三个方面展开: 首先，高速铁路车地无线通信接入方案分析。对高速铁路无线通信场景的特殊性进行简单概述，归纳出高铁车地无线通信面临的三大挑战——多普勒效应、切换问题以及高铁车体损耗。对目前技术现状进行整理分析，设计适合高速铁路宽带无线接入方案——分布式MIMO两跳通信架构。 其次，高速铁路分布式MIMO功率分配算法研究。本文对MIMO系统中两种功率分配算法——平均功率分配算法EPA和注水功率分配算法WP进行原理阐释分析，将算法应用到高速铁路车地无线通信环境中。在高铁简化信道模型莱斯信道、LOS直射路径下进行仿真，对两种算法在高速铁路无线通信场景下性能优劣进行比较分析。 最后，基于视距分量的天线间距优化研究。由于高铁车地无线通信信道中存在视距分量，LOS视距分量将会导致信道矩阵不满秩，从而降低MIMO系统容量。本文提出一种基于视距分量的天线阵元间距优化设计准则。首先对高速铁路分布式MIMO进行信道建模，数学分析天线阵元间距对信道容量的影响。然后利用确定性信道矩阵，基于最佳容量准则进行了数学分析，提出了轨旁远端天线单元RAU与车载中继TAU天线间距优化部署方案。最后通过Monte-Carlo仿真实验，仿真结果表明本文提出的最优天线间距部署方案相比于传统半波长天线设置在高速铁路LOS信道环境和Rice信道下都有普遍的适应性和良好的性能表现。 |
| 作者： | 杨竺鹏 |
| 专业： | 电子与通信工程 |
| 导师： | 郑玉甫;杨永东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
