《基於時頻隨機散射理論的高鐵寬頻無線信道建模研究》是依託北京交通大學，由陶成擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於時頻隨機散射理論的高鐵寬頻無線信道建模研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陶成
- 依託單位：北京交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
由於高速鐵路無線信道存在著測量效率低、測量數據少、測試條件難以保障等難點，至今世界範圍內尚沒有公認的可信、可用的高鐵寬頻無線信道模型。信道模型的缺位已經成為阻礙面向高鐵的新一代寬頻移動通信系統研究的瓶頸。本課題採用時頻域信道建模方法- - 幾何隨機散射理論和傳播圖理論，針對高鐵平原和U型槽兩種典型場景，研究無線信道延時域、頻率域、角度域的衰落特徵，推導時頻空相關函式閉式解，探討電波在高鐵典型場景中的傳播規律。同時，利用本團隊已有的高鐵典型場景下的單天線信道測量數據及本課題準備實施的多天線測量數據，採用組合最佳化方案，對理論信道模型進行校準和驗證。本課題的開展，突破傳統的基於測量的信道建模技術，將理論建模方法和實際測量數據相結合，構建更為準確的高鐵無線信道數學模型，將更好的為高鐵場景下通信系統鏈路級仿真和樣機試驗提供理論基礎和試驗保證。
結題摘要
隨著高速鐵路的快速發展，未來的高速鐵路無線通信系統要求同時支持列車控制、面向運行安全的在途檢測數據傳輸以及旅客信息服務。無線信道是無線通信系統設計的基礎，準確認知無線信道的傳播特性是設計無線通信系統的前提條件。無線信道的傳播特性一般通過信道測量手段直接獲取，並利用信道模型加以描述，進而為無線通信系統的關鍵技術評估、系統和鏈路級仿真、原型機搭建以及網路部署提供理論基礎。本課題主要工作如下： （1）基於標準信道探測儀獲取的測量數據，研究了高速鐵路高架橋和U型槽場景信道大尺度和小尺度衰落特性。統計了路徑損耗和陰影衰落參數，建立了高速鐵路典型場景的大尺度傳播模型。從窄帶、寬頻、時延角度分析了萊斯K因子參數，抽象了窄帶和寬頻K因子統計模型。根據提取的多徑時延和都卜勒相關參數，探討了高架橋和U型槽場景的時間色散和頻率色散特徵。 （2）基於幾何隨機散射理論提出了高架橋場景的參考模型，推導了相關函式和都卜勒功率譜的理論表達式，構建了半經驗的MIMO信道模型，評估了高架橋場景的MIMO性能。基於隨機傳播圖理論提出了U型槽場景的傳播圖模型，生成了虛擬的信道衝激回響數據，並完成實測數據與仿真數據的對比驗證後將傳播圖模型擴展至MIMO情況，評估了U型槽場景的MIMO性能。 （3）提出了基於LTE的高速鐵路信道測量方法，詳細介紹了利用LTE信號中的CRS實現頻域信道探測的原理，分析了信道衝激回響的測量性能，提出了一種算法來補償定時偏差對測量性能的影響。 （4）通過硬體模組搭建了LTE信道探測儀的硬體平台，並設計了相應配套軟體實現測量數據的讀取、存儲、處理顯示和位置標記四大功能。基於新型的信道測量系統，開展了高速鐵路平原高架橋場景下的信道測量活動，分析了帶狀覆蓋、小區合併、移動中繼、MIMO和CoMP的測量結果。
