高速鐵路環(huán)境下無(wú)線信道特性與建模研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著我國(guó)高速鐵路的快速發(fā)展，鐵路信息化的需求越來(lái)越強(qiáng)烈。一方面，列車(chē)運(yùn)行狀態(tài)和安全監(jiān)控等信息需要實(shí)時(shí)傳輸?shù)降孛嬲?，保證對(duì)列車(chē)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)跟蹤;另一方面，以旅客為應(yīng)用主體的多媒體信息，也需要在車(chē)地之間及時(shí)傳輸，旅客移動(dòng)通信業(yè)務(wù)在整個(gè)車(chē)地通信傳輸中的比重也越來(lái)越大。旅客移動(dòng)通信業(yè)務(wù)主要包括移動(dòng)電話、移動(dòng)電視、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)寬帶接入等，現(xiàn)有的鐵路移動(dòng)通信系統(tǒng)已不能滿足當(dāng)前的這些通信需求，也無(wú)法適應(yīng)未來(lái)高速鐵路寬帶移動(dòng)通信的發(fā)展，因此，高速鐵

2、路環(huán)境下的寬帶接入技術(shù)研究具有重要意義。信道建模與特性分析是通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)施的基礎(chǔ)，準(zhǔn)確的信道模型是研究高速鐵路寬帶無(wú)線接入的前提條件。
　　本文首先介紹了無(wú)線信道的大尺度衰落和小尺度衰落特性，分析了高速鐵路無(wú)線信道建模的特殊性。其次，在簡(jiǎn)要介紹MIMO(Multiple Input Multiple Output，多輸入多輸出)信道模型分類(lèi)和典型MIMO信道模型的基礎(chǔ)上，給出了基于幾何的無(wú)線信道建模原理。最后，本文基于橢圓散射

3、模型進(jìn)行了以下工作:
　　(1)基于橢圓散射模型的MIMO信道模型:本文給出了基于單橢圓的一次散射MIMO信道模型，在計(jì)算其復(fù)信道響應(yīng)的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了模型的空-時(shí)互相關(guān)函數(shù)、時(shí)域自相關(guān)函數(shù)以及空間域互相關(guān)函數(shù)等統(tǒng)計(jì)特性，并進(jìn)行了仿真分析;
　　(2)基于橢圓散射模型的高速鐵路MIMO信道模型:在引入時(shí)變參考系的基礎(chǔ)上，本文將單橢圓的MIMO信道模型擴(kuò)展為高速鐵路環(huán)境下的多橢圓MIMO信道模型，類(lèi)似的，在計(jì)算其復(fù)信道響應(yīng)的基礎(chǔ)

4、上，推導(dǎo)了模型的時(shí)域自相關(guān)函數(shù)和空間域互相關(guān)函數(shù)，并進(jìn)行了仿真分析。仿真結(jié)果充分說(shuō)明了高速鐵路MIMO無(wú)線信道的非平穩(wěn)特性。
　　本文的主要?jiǎng)?chuàng)新之處:(1)在基于橢圓散射模型的MIMO信道模型中，重點(diǎn)分析一次散射條件下離開(kāi)角和到達(dá)角的數(shù)學(xué)關(guān)系，從而將模型相關(guān)函數(shù)轉(zhuǎn)化為到達(dá)角的函數(shù);(2)在基于橢圓散射模型的高速鐵路MIMO信道模型中，通過(guò)引入時(shí)變參考系，更加準(zhǔn)確的刻畫(huà)了列車(chē)與基站間的距離變化，從而更好的建模了列車(chē)運(yùn)動(dòng)對(duì)信道模型的時(shí)