面向高速铁路的无人机中继无线携能通信研究

发布时间：2021-07-27 00:09

　　高速铁路在全球范围内迅猛发展,成为了设计第五代移动通信系统考虑的典型场景之一。高速铁路的运行安全问题至关重要,而高铁通信系统是保证高铁安全运行的基石。为了弥补传统的高铁车地通信系统无法满足自然灾害等应急通信场景需求的不足,基于无人机（Unmanned Aerial Vehicle,UAV）的高铁应急通信系统作为一种可行的方案受到业界的广泛关注。无人机具有高移动性,可以灵活调整位置,适用于为高速铁路快速建立无线连接。因此,当高速铁路通信基础设施受到毁坏时,UAV能够为高速列车（High-Speed Train,HST）提供应急通信服务。基于此,本文的主要研究内容包括:首先,针对UAV中继通信能量受限的问题,提出基于无线携能通信（Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT）的 UAV 高速铁路中继传输系统。具体而言,建立符合UAV特点的移动性模型和高速铁路直射路径特性的信道模型,进而设计信息与能量传输过程,推导系统的中断概率闭合表达式,并分析了中继转发协议、能量收集协议、信道参数、移动拓扑和节点移动范围等关键因素对系... 

【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】：101 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２－１基于ＳＷＩＰＴ的ＵＡＶ中继传输系统??Ｆｉｇ．２－１?ＵＡＶ?ｒｅｌａｙ?ＳＷＩＰＴ?ｓｙｓｔｅｍ?ｍｏｄｅｌ??

图２－２?ＴＳＲ协议的时间帧结构??Ｆｉｇ．２－２?Ｔｉｍｅ?ｆｒａｍｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＴＳＲ?ｐｒｏｔｏｃｏｌ??本节首先阐述ＴＳＲ协议中，在ＵＡＶ处能量收集和信息传输的过程。如图２－２??所示，在时隙时长５中从Ｓ到Ｍ需要传输某信息，ｒｅ（０，ｌ）是在Ｒ中继处从Ｓ进行??能量收集的时间切换系数。在ＴＳＲ协议中，分为三个阶段：第一个阶段＃进行??能量收集，第二个阶段（丨－ｒ）＜５／２用来进行从Ｓ到Ｒ的信息传输，第三个阶段??１７??

图２－３?ＰＳＲ协议的时间帧结构??Ｆｉｇ．２－３?Ｔｉｍｅ?ｆｒａｍｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＰＳＲ?ｐｒｏｔｏｃｏｌ??本节首先阐述ＰＳＲ能量收集协议，如图２－３所示，时隙５分为两个阶段：第??一个阶段办２，Ｓ采用ｐｆ进行能量收集，为能量分割系数。与此同时，??用进行从Ｓ到胶的信息传输。第二个阶段５／２，Ｒ利用从Ｓ收集到的能量??给Ｂ发送信息。??首先，在能量收集阶段的Ｒ中的能量收集接收机的接收信号可以表示为??（２－２２）??因此，Ｒ在第一阶段以２收集到的能量五＾？为??ＥｒＳＲ?＝?ＡｐＴＰＸ?ｐ＿２３）??２广１１??与此同时，中继信息接收机的基带信号釆样为??⑷＝⑷＋？⑷?（２－２４）??其中，ｎＫ?（ｋ）＝小－ｐｎａ?（ｋ）?＋?ｎｃ?（ｋ）?＝?ｎｃ?（ｋ）是方差为?Ｎ０?的?ＡＷＧＮ。??在第二个阶段５／２，Ｒ到Ｂ的发送功率可以表示为??


本文编号：3304652