高鐵通信多種場(chǎng)景無(wú)線信道建模.pdf

1、中國(guó)提出了第五代(The Fifth Generation，5G)移動(dòng)通信技術(shù)的商用時(shí)間為2020年，其中高速移動(dòng)的特性作為5G的六大性能指標(biāo)之一，使得高速火車(chē)(High-Speed Train，HST)無(wú)線通信場(chǎng)景、車(chē)對(duì)車(chē)無(wú)線通信場(chǎng)景等成為5G應(yīng)用的典型場(chǎng)景。高鐵運(yùn)行線路的總長(zhǎng)度預(yù)估在2025年會(huì)達(dá)到3.8萬(wàn)千米，最新研制的復(fù)興號(hào)動(dòng)車(chē)組列車(chē)的持續(xù)時(shí)速可達(dá)350千米每小時(shí)，更多人可以乘坐高鐵出行。這會(huì)帶來(lái)高鐵無(wú)線通信數(shù)據(jù)流量的爆炸式增長(zhǎng)

2、，乘客需要牢靠穩(wěn)固、高效率的通信服務(wù)。為了滿足乘客對(duì)于無(wú)線通信質(zhì)量的需求，高鐵無(wú)線通信系統(tǒng)需要克服許多問(wèn)題，例如運(yùn)行場(chǎng)景的多變性、快速越區(qū)切換和多普勒頻移。傳統(tǒng)列車(chē)所面對(duì)的穿透損耗高、隧道場(chǎng)景可見(jiàn)性差以及嚴(yán)峻的電磁傳播環(huán)境等問(wèn)題，也是高鐵通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中不得不考慮的問(wèn)題。
　　可切確高效的描述統(tǒng)計(jì)特征的信道模型有助于高鐵通信系統(tǒng)的研發(fā)、性能優(yōu)化和參數(shù)設(shè)置。大尺度衰落特性有利于對(duì)于整體設(shè)計(jì)的把握，小尺度衰落特性則對(duì)于接收機(jī)的設(shè)計(jì)、調(diào)制

3、解調(diào)方式的選擇具有重要價(jià)值。然而，目前對(duì)于高鐵信道特性的研究并不十分充足。在本文中，基于隨機(jī)信道建模和確定性隧道建模兩種方式，對(duì)高鐵無(wú)線通信的多種場(chǎng)景下的信道特性進(jìn)行了比較。高鐵在運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)歷的場(chǎng)景復(fù)雜多樣，不同的地理環(huán)境將會(huì)對(duì)無(wú)線信號(hào)的傳播特性產(chǎn)生顯著影響，論文對(duì)高鐵場(chǎng)景進(jìn)行了分類(lèi)定義的詳細(xì)介紹，并對(duì)常見(jiàn)的四種高鐵場(chǎng)景（空曠場(chǎng)景、高架橋場(chǎng)景、路塹場(chǎng)景和隧道場(chǎng)景）的信道特性進(jìn)行了深入研究。
　　基于隨機(jī)幾何信道模型（Geomet

4、ry-Based Stochastic Model，GBSM），針對(duì)空曠、高架橋和路塹場(chǎng)景下高鐵通信信道的統(tǒng)計(jì)特性進(jìn)行了分析，包括時(shí)變自相關(guān)函數(shù)、時(shí)變空間互相關(guān)函數(shù)和多普勒功率譜密度函數(shù)等。通過(guò)對(duì)仿真結(jié)果的分析，直觀體現(xiàn)了不同場(chǎng)景所特有的參數(shù)特性對(duì)于信號(hào)傳播的影響。
　　考慮到隧道場(chǎng)景的地理因素和施工難度，無(wú)線信號(hào)將以多次反射、散射作為主要的傳播方式，即存在更多的有效散射體，這使得現(xiàn)有的一些高鐵信道模型無(wú)法直接應(yīng)用于隧道場(chǎng)景。本文