高速鐵路場景下多鏈路無線信道互相關(guān)特性研究.pdf

1、近年來，中國的高速鐵路發(fā)展取得了舉世矚目的成就，高速鐵路的快速發(fā)展使得高鐵無線通信業(yè)務(wù)需求不斷增長?，F(xiàn)有的GSM-R系統(tǒng)(Global System for Mobile Communications-Railway)僅用于承載面向列車控制的無線通信，無法為高鐵乘客提供寬帶接入服務(wù)等數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，因此必須向新一代高鐵無線通信系統(tǒng)LTE-R(Long Term Evolution-Railway)演進(jìn)。
　　高鐵場景下LTE(Lon

2、g Term Evolution)鐵路專網(wǎng)于2014年開始建設(shè)，已覆蓋國內(nèi)大部分高鐵，然而在現(xiàn)有的LTE鐵路專網(wǎng)的重疊覆蓋區(qū)域內(nèi)，用戶會接收到多個(gè)遠(yuǎn)端射頻單元發(fā)射的同頻同小區(qū)信號，產(chǎn)生了“回波效應(yīng)”現(xiàn)象，該現(xiàn)象類似“多徑干擾”，影響接收機(jī)的解調(diào)性能。協(xié)作多點(diǎn)(Coordinated Multiple Points transmission/reception，CoMP)是一種新技術(shù)，可以通過協(xié)作發(fā)射將干擾信號轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏眯盘?，從根本上解決

3、該問題。為了解決高鐵場景下LTE鐵路專網(wǎng)內(nèi)存在的干擾問題，進(jìn)一步優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)，必須對重疊覆蓋區(qū)內(nèi)多鏈路信道進(jìn)行研究，其中對多鏈路信道互相關(guān)特性的研究可以用來評估在高鐵場景下使用CoMP技術(shù)的性能。
　　基于以上的研究需求，本文使用實(shí)地信道測量的數(shù)據(jù)對高鐵場景下LTE鐵路專網(wǎng)中的多鏈路信道進(jìn)行研究，主要包括以下創(chuàng)新性工作:
　　(1)通過觀測實(shí)際接收信號的特性，提出一種動(dòng)態(tài)時(shí)延窗分割法對多鏈路信道沖激響應(yīng)進(jìn)行分離，并用該方法成功獲

4、得多條鏈路各自的信道沖激響應(yīng)，為提取多鏈路信道參數(shù)做好前期準(zhǔn)備。
　　(2)基于單天線信道測量數(shù)據(jù)，提取了多鏈路SISO(Single Input Single Output)信道的信道特征參數(shù)，包括陰影衰落、K因子、時(shí)延擴(kuò)展，并分析了信道參數(shù)的統(tǒng)計(jì)特性?；谔崛〉亩噫溌稴ISO信道參數(shù)，計(jì)算出了信道參數(shù)鏈路間互相關(guān)系數(shù)，包括全局互相關(guān)系數(shù)與局部互相關(guān)系數(shù)。研究結(jié)果顯示多鏈路SISO信道鏈路間相關(guān)性為低度相關(guān)，若在高鐵場景下使用C

5、oMP技術(shù)可以獲得良好的分集增益。
　　(3)基于多天線信道測量數(shù)據(jù)，提取了多鏈路MIMO(Multiple Input Multiple Output)信道空間域信道參數(shù)，包括到達(dá)角，角度擴(kuò)展，功率角度譜。對于多鏈路MIMO信道的空間互相關(guān)性，研究了多鏈路MIMO信道子信道空間相關(guān)性以及多鏈路信道沖激響應(yīng)矩陣的相關(guān)矩陣共線性（Correlation Matrix Collinearity，CMC）。最后研究了多鏈路MIMO信道容