高速鐵路車-地寬帶無線通信信道建模方法研究.pdf

1、近年來，高速鐵路技術(shù)快速發(fā)展。到2014年10月26日為止，中國已經(jīng)擁有全世界規(guī)模最大以及運(yùn)營速度最高的高速鐵路網(wǎng)，中國高鐵運(yùn)營里程約占世界高鐵運(yùn)營里程的50％，總里程已經(jīng)超過12000公里?，F(xiàn)在高速列車已經(jīng)成為旅客出行的重要方式之一，列車安全監(jiān)測及旅客信息服務(wù)等需求的出現(xiàn)，對(duì)車地?zé)o線通信的穩(wěn)定性和快速性要求越來越高。然而隨著列車時(shí)速的不斷加快，由于列車高速運(yùn)行引起的多普勒效應(yīng)及場景復(fù)雜性帶來的多徑效應(yīng)嚴(yán)重影響了車地?zé)o線通信的質(zhì)量，傳統(tǒng)

2、的窄帶GSM-R無法滿足數(shù)據(jù)傳輸速率的高要求，無法保證在高速環(huán)境下的寬帶移動(dòng)通信業(yè)務(wù)。為解決由列車運(yùn)行速度大幅提升造成的旅客通信質(zhì)量大幅下降，列車檢測信息不能實(shí)時(shí)回傳等問題，需要搭建基于LTE-R寬帶無線專網(wǎng)，通過系列化關(guān)鍵技術(shù)徹底解決高速鐵路車-地通信問題。
　　建立合理可靠的無線信道模型是進(jìn)行車地通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。對(duì)于高速鐵路車地寬帶無線通信信道建模方法的研究，是解決目前車地通信問題非常重要的環(huán)節(jié)。高鐵運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜、多普勒偏

3、移大、小區(qū)切換頻繁等問題均給無線信道建模帶來很大困難。傳統(tǒng)的信道建模方法有確定性建模、統(tǒng)計(jì)性建模及半確定性建模，不同的建模方法都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。針對(duì)以上問題，結(jié)合各種建模方法的思路優(yōu)勢(shì)，本文對(duì)高速鐵路車-地通信信道建模方法展開了研究。
　　本文采用了理論建模與實(shí)地測量相結(jié)合的建模方法。理論上，首先針對(duì)高鐵環(huán)境，采用基于幾何隨機(jī)散射理論的建模方法，對(duì)開闊地、山地、城市三種典型場景的場景特點(diǎn)進(jìn)行分析，分別建立了無線信道模型，又分場景推

4、導(dǎo)了該場景下的AoD概率密度分布和時(shí)空相關(guān)特性。接下來，分場景對(duì)高鐵無線信道進(jìn)行測量并對(duì)測量數(shù)據(jù)做數(shù)據(jù)處理，根據(jù)功率延遲分布曲線擬合路徑損耗、陰影衰落因子、多徑數(shù)、時(shí)延等無線信道參數(shù)。最后，對(duì)自建模型進(jìn)行仿真和驗(yàn)證。將測量參數(shù)與理論模型相結(jié)合，建立完整的信道模型，對(duì)信道模型進(jìn)行仿真，從AoD概率密度和時(shí)空相關(guān)特性兩個(gè)角度，對(duì)開闊地、山地、城市三種場景下的WinnerⅡ經(jīng)典模型、自建模型、測量值進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證本文所建立的信道模型的有效性和