高鐵通信多種場景無線信道建模.pdf

1、中國提出了第五代(The Fifth Generation，5G)移動通信技術(shù)的商用時間為2020年，其中高速移動的特性作為5G的六大性能指標之一，使得高速火車(High-Speed Train，HST)無線通信場景、車對車無線通信場景等成為5G應用的典型場景。高鐵運行線路的總長度預估在2025年會達到3.8萬千米，最新研制的復興號動車組列車的持續(xù)時速可達350千米每小時，更多人可以乘坐高鐵出行。這會帶來高鐵無線通信數(shù)據(jù)流量的爆炸式增長

2、，乘客需要牢靠穩(wěn)固、高效率的通信服務。為了滿足乘客對于無線通信質(zhì)量的需求，高鐵無線通信系統(tǒng)需要克服許多問題，例如運行場景的多變性、快速越區(qū)切換和多普勒頻移。傳統(tǒng)列車所面對的穿透損耗高、隧道場景可見性差以及嚴峻的電磁傳播環(huán)境等問題，也是高鐵通信系統(tǒng)設(shè)計中不得不考慮的問題。
　　可切確高效的描述統(tǒng)計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于整體設(shè)計的把握，小尺度衰落特性則對于接收機的設(shè)計、調(diào)制

3、解調(diào)方式的選擇具有重要價值。然而，目前對于高鐵信道特性的研究并不十分充足。在本文中，基于隨機信道建模和確定性隧道建模兩種方式，對高鐵無線通信的多種場景下的信道特性進行了比較。高鐵在運行過程中經(jīng)歷的場景復雜多樣，不同的地理環(huán)境將會對無線信號的傳播特性產(chǎn)生顯著影響，論文對高鐵場景進行了分類定義的詳細介紹，并對常見的四種高鐵場景（空曠場景、高架橋場景、路塹場景和隧道場景）的信道特性進行了深入研究。
　　基于隨機幾何信道模型（Geomet

4、ry-Based Stochastic Model，GBSM），針對空曠、高架橋和路塹場景下高鐵通信信道的統(tǒng)計特性進行了分析，包括時變自相關(guān)函數(shù)、時變空間互相關(guān)函數(shù)和多普勒功率譜密度函數(shù)等。通過對仿真結(jié)果的分析，直觀體現(xiàn)了不同場景所特有的參數(shù)特性對于信號傳播的影響。
　　考慮到隧道場景的地理因素和施工難度，無線信號將以多次反射、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法直接應用于隧道場景。本文