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原文传递高速铁路电波传播特性的研究

论文题名：	高速铁路电波传播特性的研究
关键词：	高速铁路;电波传播特性;铁路移动通信
摘要：	高速铁路是铁路发展的必然趋势，但是速度的提高又对铁路移动通信系统提出了更高的要求。要求铁路移动通信系统能够满足列车高速运行时，无线数据传输的实时性与可靠性，具有较高的频谱利用率。但是在高速铁路环境下，由于高速移动和复杂的地形条件，无线信道的性能发生急剧的变化，多径效应和多普勒频移的影响使信号产生衰落。由于我国铁路新一代的移动通信解决方案正面临着GSM-R和TETRA系统两种选择，因此，本文主要从电波传播的角度，对GSM-R和TETRA两种制式进行比较，结合我国铁路实际情况和未来发展方向，论证了未来铁路移动通信系统结构与技术体制。在前人研究的基础上，首先系统的介绍并比较了GSM-R和TETRA系统的特性和各自的优势，包括系统结构、射频性能、经济因素、实际应用等方面。然后介绍了电波传播的理论和模型，包括大尺度衰落和小尺度衰落，在此基础上，分析并建立了高速铁路移动信道模型。利用正弦波叠加法仿真得到了高斯过程，研究了速度参数对高斯过程和莱斯衰落的影响，分析了衰落信道的统计特性-衰落频度、衰落宽度、衰落深度与速度的关系，为后面的误码率分析作了铺垫。误码率是本文的重点和创新点。利用Matlab7.0/Simulink仿真软件的模块，建立高速铁路的传播模型，对一般无线传输制式、GSM-R、TETRA三种情况下的误码率和影响误码率的因素进行仿真研究。主要利用了单模块独立仿真法和多模块综合信道仿真法进行建模，基于每种制式自身的调制原理-BFSK调制、GMSK调制、π/4DQPSK调制，使信源发送的信号分别通过高斯白噪声信道、多径瑞利衰落信道、莱斯衰落信道和多模块综合仿真信道，得不同情况下的误码率曲线。并且还研究了在列车高速运动的时速度的变化对误码率的影响，得出了速度的提高对误码性能影响不大的结论。同时，对信噪比、信号发送速率、BT值等对系统性能有影响的几个因素进行了仿真。通过仿真对比发现，GSM-R的抗噪声性能好，而TETRA的抗多径性能很好，由于高速铁路是多径效应比较严重的无线传输环境，因此TETRA很适合在高速铁路信道环境中使用。文章最后，提出了一些改进无线传输误码性能的方法。
作者：	潘斯斯
专业：	通信与信息系统
导师：	闻映红
授予学位：	硕士
授予学位单位：	北京交通大学
学位年度：	2008
正文语种：	中文