基于几何的高速铁路协作MIMO系统随机信道建模
发布时间：2021-01-10 18:50
随着高速铁路的快速发展,高速铁路无线通信网络的需求急剧增加。为了提升高铁无线网络的系统容量,我国决定向铁路长期演进（Long Term Evolution-Railway,LTE-R）系统演进。但LTE-R系统存在回波信道效应（Echo Channel Effect,ECE）,限制基站间距,增加组网成本。为了消除ECE的不良影响,在LTE-R系统中引入协作多点技术,形成协作多输入多输出（Multiple Input Multiple Output,MIMO）系统。高速铁路协作MIMO系统的重要特性是多链路相关性,获取系统的信道特性需建立多链路信道模型,为协作MIMO系统在高铁场景下的设计、测试、分析和应用提供理论基础与评估参考。为此,本文提出两个基于几何的随机信道模型（Geometry Based Stochastic Model,GBSM）,研究高速铁路协作MIMO系统多链路相关性的影响因素。本文的工作内容如下:（1）基于GBSM理论,提出二维（Two-Dimensional,2D）基于几何的高速铁路协作MIMO信道模型,将列车周围的局部散射体建模为GBSM的单环模型,基站到列车周围...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１高速铁路无线通信系统架构??Ｆｉｇ．?１－１?Ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ?ｒａｉｌｗａｙ?ｗｉｒｅｌｅｓｓ?ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ?ｓｙｓｔｅｍ?ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ??
２．１．１无线电波传播方式??无线电波从发射天线到接收天线的传播方式有多种，大致可划分为直射、反??射、折射、绕射、散射和衍射等形式［２４］，典型的电波传播方式如图２－１所示。??篇Ｍｌ??－??图２－１典型的电波传播方式??Ｆｉｇ．２－１?Ｔｈｅ?ｔｙｐｉｃａｌ?ｒａｄｉｏ?ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ?ｐａｔｔｅｒｎｓ??如路径①所示，从发射天线直接到达接收天线的无线电波传播方式称为直射。??如路径②所示，经过一些高大楼体墙面等物体反射后到达接收天线的无线电波传??播方式称为反射。如路径③所示，绕过障碍物继续传播到达接收天线的无线电波??传播方式为绕射。如路径④所示，经过一些粗糙物体表面或者小物体散射后到达??接收天线的无线电波传播方式称为散射。折射多发生在传播过程中不同介质的交??界面或非均匀介质的低层大气中，会影响电波的视线传播的极限距离，但目前大??部分的信道模型中把大气低层近似为均匀介质。衍射是电波传播过程中遇到与电??６??
２．３．１单环模型及其扩展模型??单环模型适用于发射机周围没有散射体、接收机附近有局部散射体的场景，??如图２－２所示。假设移动台附近的局部散射体兄（／？?＝?１，２，．．．，分布在以移动台为圆??心、半径为的圆上，＃是局部散射体的个数。发射天线阵列为，為３Ｖ．■，尤，发??射天线阵列的倾角、尺寸和中心为《Ｔ、４和！＝邮仗煜哒罅形?剩妫瑸椋А??础＃?崳?接收天线阵列的倾角、尺寸和中心为％、＆和０，两天线阵列中心之间的距离为??Ｉ）。经＆散射体散射的平面波到达接收天线阵列中心的角度为称为到达角。??经叉散射体散射的平面波离开发射天线阵列中心的角度为称为离开角。从第??／根发射天线為７到达散射体＆的路径长度为成，从散射体叉到达第Ａ根接收天线??４〃的路径长度为移动台移动速度的大小和方向为厂和叫。文献［２６］中使用??单环模型研宄了基站的空间相关性，并研究了天线间距、天线布置方式、角度扩??展和到达角对空间相关性的影响。文献［２７］使用单环模型对ＭＩＭ０系统瑞利衰落??信道进行信道建模，求解了?ＭＩＭ０通信系统信道的空时相关函数，研宄了?ＭＩＭ０??通信系统空时相关函数的影响因素。??＾?Ｄ?十￣￣Ｒ￣＾??图２－２单环模型几何示意图??Ｆｉｇ．２－２?Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ?ｓｋｅｔｃｈ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓｉｎｇｌｅ?ｒｉｎｇ?ｍｏｄｅｌ??单环模型考虑的场景是发射机静止且周围没有局部散射体，若是发射天线和??接收天线附近均有局部散射体，例如室外微小区场景、室内微小区场景和ＭＩＭ０??Ｍ２Ｍ通信场景
【参考文献】：
期刊论文
[1]MIMO技术的3D化应用将成必然[J]. 朱晨鸣,王浩宇. 通信世界. 2017(32)
[2]高速移动下U型槽的时变信道建模[J]. 廖勇,胡异. 计算机应用. 2017(10)
[3]3D non-stationary wideband circular tunnel channel models for high-speed train wireless communication systems[J]. Yu LIU,Cheng-Xiang WANG,Carlos LOPEZ,Xiaohu GE. Science China（Information Sciences）. 2017(08)
[4]浅析铁路新一代无线通信技术LTE-R的应用及发展[J]. 刘洪申. 通讯世界. 2015(11)
[5]铁路无线通信技术向LTE-R的演进[J]. 夏云琦. 中国铁路. 2012(08)
[6]对国内外GSM-R发展的研究[J]. 钟章队,任静. 移动通信. 2007(07)
博士论文
[1]高速铁路无线信道传播特性、建模与测量方法研究[D]. 周涛.北京交通大学 2016
硕士论文
[1]LTE多小区协作MIMO上行检测算法研究[D]. 李鹏.南京邮电大学 2013
本文编号：2969226
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１高速铁路无线通信系统架构??Ｆｉｇ．?１－１?Ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ?ｒａｉｌｗａｙ?ｗｉｒｅｌｅｓｓ?ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ?ｓｙｓｔｅｍ?ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ??
２．１．１无线电波传播方式??无线电波从发射天线到接收天线的传播方式有多种，大致可划分为直射、反??射、折射、绕射、散射和衍射等形式［２４］，典型的电波传播方式如图２－１所示。??篇Ｍｌ??－??图２－１典型的电波传播方式??Ｆｉｇ．２－１?Ｔｈｅ?ｔｙｐｉｃａｌ?ｒａｄｉｏ?ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ?ｐａｔｔｅｒｎｓ??如路径①所示，从发射天线直接到达接收天线的无线电波传播方式称为直射。??如路径②所示，经过一些高大楼体墙面等物体反射后到达接收天线的无线电波传??播方式称为反射。如路径③所示，绕过障碍物继续传播到达接收天线的无线电波??传播方式为绕射。如路径④所示，经过一些粗糙物体表面或者小物体散射后到达??接收天线的无线电波传播方式称为散射。折射多发生在传播过程中不同介质的交??界面或非均匀介质的低层大气中，会影响电波的视线传播的极限距离，但目前大??部分的信道模型中把大气低层近似为均匀介质。衍射是电波传播过程中遇到与电??６??
２．３．１单环模型及其扩展模型??单环模型适用于发射机周围没有散射体、接收机附近有局部散射体的场景，??如图２－２所示。假设移动台附近的局部散射体兄（／？?＝?１，２，．．．，分布在以移动台为圆??心、半径为的圆上，＃是局部散射体的个数。发射天线阵列为，為３Ｖ．■，尤，发??射天线阵列的倾角、尺寸和中心为《Ｔ、４和！＝邮仗煜哒罅形?剩妫瑸椋А??础＃?崳?接收天线阵列的倾角、尺寸和中心为％、＆和０，两天线阵列中心之间的距离为??Ｉ）。经＆散射体散射的平面波到达接收天线阵列中心的角度为称为到达角。??经叉散射体散射的平面波离开发射天线阵列中心的角度为称为离开角。从第??／根发射天线為７到达散射体＆的路径长度为成，从散射体叉到达第Ａ根接收天线??４〃的路径长度为移动台移动速度的大小和方向为厂和叫。文献［２６］中使用??单环模型研宄了基站的空间相关性，并研究了天线间距、天线布置方式、角度扩??展和到达角对空间相关性的影响。文献［２７］使用单环模型对ＭＩＭ０系统瑞利衰落??信道进行信道建模，求解了?ＭＩＭ０通信系统信道的空时相关函数，研宄了?ＭＩＭ０??通信系统空时相关函数的影响因素。??＾?Ｄ?十￣￣Ｒ￣＾??图２－２单环模型几何示意图??Ｆｉｇ．２－２?Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ?ｓｋｅｔｃｈ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓｉｎｇｌｅ?ｒｉｎｇ?ｍｏｄｅｌ??单环模型考虑的场景是发射机静止且周围没有局部散射体，若是发射天线和??接收天线附近均有局部散射体，例如室外微小区场景、室内微小区场景和ＭＩＭ０??Ｍ２Ｍ通信场景
【参考文献】：
期刊论文
[1]MIMO技术的3D化应用将成必然[J]. 朱晨鸣,王浩宇. 通信世界. 2017(32)
[2]高速移动下U型槽的时变信道建模[J]. 廖勇,胡异. 计算机应用. 2017(10)
[3]3D non-stationary wideband circular tunnel channel models for high-speed train wireless communication systems[J]. Yu LIU,Cheng-Xiang WANG,Carlos LOPEZ,Xiaohu GE. Science China（Information Sciences）. 2017(08)
[4]浅析铁路新一代无线通信技术LTE-R的应用及发展[J]. 刘洪申. 通讯世界. 2015(11)
[5]铁路无线通信技术向LTE-R的演进[J]. 夏云琦. 中国铁路. 2012(08)
[6]对国内外GSM-R发展的研究[J]. 钟章队,任静. 移动通信. 2007(07)
博士论文
[1]高速铁路无线信道传播特性、建模与测量方法研究[D]. 周涛.北京交通大学 2016
硕士论文
[1]LTE多小区协作MIMO上行检测算法研究[D]. 李鹏.南京邮电大学 2013
本文编号：2969226
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