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铁路5G专网无线通信信道特征分析与建模
| 论文题名： | 铁路5G专网无线通信信道特征分析与建模 |
| 关键词： | 高速铁路;第五代移动通信;信道特征;建模技术 |
| 摘要： | 随着我国高速铁路的蓬勃发展，高速条件下的铁路无线通信系统也面临着更新换代。我国铁路已将5G作为新一代移动通信的主体制式。铁路5G专网承载了列控、调度命令信息传送、多媒体调度通信（MCX）等多项业务，是保障行车安全、增加铁路运输效率、提高服务质量的重要手段之一。 准确的信道模型是实现铁路5G专网通信系统的基础，需要通过大量实际测试进行数据采集、数据分析，提取重要参数并建立模型。目前铁路5G专网下的信道模型成果较少。本文针对2.6GHz频率铁路5G通信系统进行了信道测量、分析与建模研究，建立了大尺度信道模型，并对小尺度信道特征获取算法进行分析与仿真。主要工作及创新成果如下： （1）信道建模方法及高速信道特征分析。介绍了无线信道特性研究常用的信道建模方法，并对已有模型和高速运行环境下的信道特征进行分析，为后续铁路5G通信系统信道测量和信道建模奠定了理论基础。 （2）信道测量系统研究。介绍本文使用的大、小尺度信道测量系统，主要对其中小尺度测量系统的发送序列进行研究。通过对不同类型和长度的PN码进行仿真，根据仿真结果并结合铁路特性选择出最适合铁路的测量系统的发送序列。 （3）大尺度信道建模。针对铁路5G专网，选用SS-RSRP作为场强检测指标，采集120km/h运行速度下的数据对3GPP TR38.901模型进行修正。对不同PCI下数据进行平均处理及等间隔处理，利用Savitzky-Golay方法进行滑动平均滤波，根据梯度下降法进行传播模型路损公式拟合，使用RMSE、MAPE两个指标验证拟合公式的准确性，并采集京张沿线数据进行高速适应性验证，结果表明，修正后结果较TR38.901模型更为准确，模型泛化能力增强，更加吻合实测数据，提升了铁路5G专网场景下的适用性。 （4）小尺度信道特征获取算法分析。对MUSIC、Esprit、SAGE三种算法进行仿真。重点选用了SAGE算法对多径进行参数提取。结果表明该算法可以有效提取多径信道参数，验证了算法的正确性和适用性，可有效提取铁路5G专网小尺度信道特征参数。 |
| 作者： | 李岸宁 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 李辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国铁道科学研究院 |
| 学位年度： | 2022 |
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