本文選題：高速鐵路 + 理論模型��； 參考：《北京交通大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：在高速鐵路通信中,由于列車的高速運(yùn)行,通信環(huán)境會(huì)變得非常差。盡管我國大多數(shù)區(qū)域已經(jīng)被3G網(wǎng)絡(luò)覆蓋,但仍有一些環(huán)境問題會(huì)導(dǎo)致信號(hào)的劇烈衰落,嚴(yán)重的時(shí)間和頻率選擇性衰落會(huì)從物理層影響信號(hào)的傳輸進(jìn)程。無線傳播信道作為通信中首要的隨機(jī)因素,能直接影響系統(tǒng)的通信質(zhì)量和性能。為了找出應(yīng)對(duì)系統(tǒng)低性能和突發(fā)因素更好的對(duì)策,需要?dú)w納和分析高速鐵路中現(xiàn)有的問題,尤其是信道模型的問題。然而現(xiàn)有高速鐵路的信道模型多為基于數(shù)據(jù)測量和建模而成的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?理論上的研究十分有限。高速鐵路經(jīng)歷場景豐富多樣,描述單一場景的信道模型并不能適用。在理論上對(duì)高速鐵路的無線信道的多徑散射場景進(jìn)行分析,選擇適用于高速鐵路通信系統(tǒng)最佳的理論模型,分析特定場景下通信系統(tǒng)的性能,這對(duì)高速鐵路無線網(wǎng)的通信質(zhì)量的評(píng)估和資源合理規(guī)劃有戰(zhàn)略性意義。針對(duì)高速鐵路的信道模型問題,本文從理論上討論和研究了適用于高鐵通信環(huán)境的信道模型以及不同模型下通信系統(tǒng)的性能。本文的主要工作如下：(1)分析高速鐵路信號(hào)傳播的特性,引入了兩種新的廣義信道模型,從理論上重點(diǎn)介紹了兩種廣義信道模型對(duì)于高速鐵路場景的適用性,并分析了高鐵通信系統(tǒng)存在的其他問題。(2)應(yīng)用兩種廣義信道模型,針對(duì)高速鐵路中兩種有代表性的干擾受限場景,推導(dǎo)出了相應(yīng)系統(tǒng)性能指標(biāo)的精確表達(dá)式,包括中斷概率、誤碼率和信道容量。此外,在第三章中,為了進(jìn)一步分析系統(tǒng)性能的受限因素,本文推導(dǎo)出了性能指標(biāo)在高信噪比下的漸近表達(dá)式；在第四章中,為了進(jìn)一步展示性能差異,本文推導(dǎo)出了選擇合并式分集下系統(tǒng)的中斷概率表達(dá)式,并通過MATLAB仿真誤碼率性能。值得注意的是,這些表達(dá)式都是迄今為止相關(guān)研究領(lǐng)域中最新的研究結(jié)果。(3)對(duì)于基于實(shí)測模型的高速鐵路通信系統(tǒng),本文第五章中同時(shí)考慮路徑損耗和小尺度衰落,推導(dǎo)出了中斷概率和受多普勒頻移影響下的誤碼率表達(dá)式。經(jīng)仿真平臺(tái)驗(yàn)證,本文所推導(dǎo)的表達(dá)式誤差均低于10-6,為形象展示計(jì)算結(jié)果的變化特性,本文還給出了表達(dá)式計(jì)算和仿真的數(shù)據(jù)曲線圖像,并附較為全面的分析和說明。上述研究結(jié)果精確可靠,本研究為當(dāng)代高鐵通信系統(tǒng)的信道建模和性能評(píng)估的進(jìn)一步研究做深厚的理論鋪墊。
[Abstract]:In high-speed railway communication, the communication environment will become very bad because of the high-speed running of trains. Although most areas of our country have been covered by 3G network, there are still some environmental problems which will cause the signal to decline sharply, and the serious time and frequency selective fading will affect the signal transmission process from the physical layer. As the primary random factor in communication, wireless propagation channel can directly affect the communication quality and performance of the system. In order to find out better countermeasures to deal with the low performance and burst factors of the system, it is necessary to sum up and analyze the existing problems in high-speed railway, especially the problem of channel model. However, the existing channel models of high-speed railway are mostly empirical models based on data measurement and modeling, so the theoretical research is very limited. High-speed railway experience a variety of scenarios, the description of a single scenario channel model can not be applied. In theory, the multi-path scattering scene of wireless channel in high-speed railway is analyzed, and the optimal theoretical model for high-speed railway communication system is selected to analyze the performance of the communication system in a specific scenario. This is of strategic significance to the evaluation of communication quality and rational planning of resources of high-speed railway wireless network. Aiming at the channel model of high-speed railway, this paper theoretically discusses and studies the channel model suitable for high-speed railway communication environment and the performance of communication system under different models. The main work of this paper is as follows: (1) analyzing the characteristics of high-speed railway signal propagation, two new generalized channel models are introduced, and the applicability of the two generalized channel models to the high-speed railway scene is emphatically introduced theoretically. Two generalized channel models are applied to analyze the other problems existing in high-speed railway communication system. For two representative interference limited scenarios in high-speed railway, the exact expression of the corresponding system performance index, including interruption probability, is derived. Error rate and channel capacity. In addition, in chapter 3, in order to further analyze the limited factors of system performance, the asymptotic expression of performance index under high signal-to-noise ratio (SNR) is derived, and in chapter 4, in order to further show the performance difference, In this paper, the outage probability expression of the system based on selective combining diversity is derived, and the bit error rate (BER) performance is simulated by MATLAB. It is worth noting that these expressions are the latest research results in relevant research fields up to now. For high-speed railway communication systems based on the measured model, the fifth chapter of this paper considers both path loss and small scale fading. The expressions of interrupt probability and bit error rate (BER) affected by Doppler shift are derived. It is verified by the simulation platform that the errors of the expressions derived in this paper are all less than 10-6. In order to show the variation characteristics of the calculated results, this paper also gives the data curve images of the expression calculation and simulation, and gives a more comprehensive analysis and explanation. These results are accurate and reliable, and this study provides a theoretical basis for further research on channel modeling and performance evaluation of modern high-speed rail communication systems.
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U285;TN929.5

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本文編號(hào)：1977780