截至2016年底,中國高速鐵路的運營總里程已達2.2萬公里,成為全世界高速鐵路運營總里程最長的國家。高速鐵路已經(jīng)成為中國經(jīng)濟發(fā)展的新引擎,具有重要的戰(zhàn)略意義。面向高速鐵路場景的移動通信系統(tǒng)是保障列車運行安全,承載列車與地面監(jiān)控中心信息交互的重要橋梁。高速鐵路場景下的無線通信系統(tǒng)不僅為高速鐵路的安全運行提供監(jiān)控服務(wù),還將為旅客提供豐富的多媒體娛樂服務(wù)。然而現(xiàn)有的窄帶鐵路無線通信系統(tǒng)GSM-R（Global System of Mobile for Railway）已經(jīng)不能滿足這些需求。因此,如何設(shè)計無線通信系統(tǒng)以保證信息高速可靠安全地傳輸,已經(jīng)成為了下一代高速鐵路移動通信的重要研究課題。本論文針對高速鐵路場景中無線中繼通信系統(tǒng)信息傳輸可靠性與信息安全性的需求,特別考慮到高速鐵路特有的車體穿透損耗高與快速時變信道估計存在誤差的特點,對高速鐵路場景下半雙工中繼系統(tǒng)、多中繼系統(tǒng)、全雙工中繼系統(tǒng)和云無線接入網(wǎng)絡(luò)中的信息傳輸可靠性與安全性開展研究。論文的主要貢獻包括:（1）針對協(xié)作中繼系統(tǒng)中無線通信信息傳輸可靠性與安全性之間關(guān)系的問題,在信道估計存在誤差情況下,研究了中繼系統(tǒng)信息傳輸可靠性指標（系... 

【文章來源】：北京交通大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：130 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１?２００８至２０１６年中國高速鐵路運營總里程??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ?ｒａｉｌｗａｙ?ｏｐｅｒａｔｉｎｇ?ｍｉｌｅａｇｅ?ｆｒｏｍ?２００８?ｔｏ?２０１６??１??

可靠的列車控制與監(jiān)測業(yè)務(wù)。??１．２高速鐵路場景無線通信系統(tǒng)??現(xiàn)有的鐵路場景無線通信系統(tǒng)根據(jù)承載業(yè)務(wù)的不同可以分為如圖１．２所示的兩??個單獨部分：??承載列車控制與監(jiān)測業(yè)務(wù)的鐵路通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)最早可追溯到采用了??無線列調(diào)系統(tǒng)多信道通信方式的模擬通信時代。隨著數(shù)字通信時代的來臨，??ＧＳＭ－Ｒ系統(tǒng)應(yīng)運而生。ＧＳＭ－Ｒ是１９９３年由國際鐵路聯(lián)盟（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ?Ｕｎｉｏｎ?ｏｆ??Ｒａｉｌｗａｙｓ，ＵＩＣ?）與歐洲電信標準組織（Ｅｕｒｏｐｅａｎ?Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ?Ｓｔａｎｄａｒｄｓ??Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＥＴＳＩ）協(xié)商，提出的歐洲各國鐵路下一代以第二代無線通信技術(shù)ＧＳＭ??Ｐｈａｓｅ?２＋為標準的無線通信技術(shù)。這一提議在１９９５年經(jīng)ＵＩＣ評估并最終確認；??在１９９７年，２４個國家的３２個組織共同簽署了諒解備忘錄，正式?jīng)Q定采用ＧＳＭ－Ｒ作??為鐵路專用通信技術(shù)。２００２年，ＧＳＭ－Ｒ由中國鐵道部（現(xiàn)中國鐵路總公司）經(jīng)過??數(shù)年的論證、研宄后采用作為中國鐵路專用通信系統(tǒng)技術(shù)方案，在對既有技術(shù)標??準與規(guī)范進行修改、完善后逐步建立健全了適合我國鐵路應(yīng)用的ＧＳＭ－Ｒ技術(shù)標準??體系。??承載旅客信息業(yè)務(wù)的無線通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以根據(jù)業(yè)務(wù)速率的不同分為中??低速和高速兩種。主流的接入技術(shù)包括（１）通用分組無線業(yè)務(wù)（Ｇｅｎｅｒａｌ?Ｐａｃｋｅｔ??Ｒａｄｉｏ?Ｓｅｒｖｉｃｅ，ＧＰＲＳ）?［３］、（２）高速下行分組接入（Ｈｉｇｈ?Ｓｐｅｅｄ?Ｄｏｗｎｌｉｎｋ?Ｐａｃｋｅｔ??Ａｃｃｅｓｓ

圖１．７物理層安全??Ｆｉｇｕｒｅ?１．７?Ｐｈｙｓｉｃａｌ?ｌａｙｅｒ?ｓｅｃｕｒｉｔｙ??如圖１．７所示，在物理層安全技術(shù)中，利用信道反饋得到的信道狀態(tài)信息進行??發(fā)射機波束成形，利用信道參數(shù)進行信道加密［５６］，或者利用人工噪聲干擾，可以??在保證無線通信系統(tǒng)信息安全性（監(jiān)聽者無法得到信源信息）的條件下，同時提??高無線通信系統(tǒng)的可靠性（接收端可以成功解碼信息）。相對于基于密鑰的安全??系統(tǒng)，物理層安全技術(shù)具有顯而易見的低復雜度，這對于減小網(wǎng)絡(luò)負擔有著極大??的優(yōu)勢。此外，基于信息論的安全技術(shù)對于那些具有無限計算資源的監(jiān)聽者也具??有更好的穩(wěn)健性（魯棒性），即便系統(tǒng)的編解碼方式都已經(jīng)泄漏，物理層安全都??被證明是一項有效的技術(shù)［５７］。??現(xiàn)有的物理層安全技術(shù)主要是通過ＭＩＭＯ技術(shù)和中繼協(xié)作技術(shù)來實現(xiàn)。其信??息論實質(zhì)是利用編碼、空間（天線）、中繼協(xié)作產(chǎn)生的額外自由度來提高監(jiān)聽者??的信息模糊度，從而防止其進行監(jiān)聽。具體而言，假設(shè)發(fā)射端已知接收端和發(fā)射??端的信道狀態(tài)信息凡和監(jiān)聽者與發(fā)射端的信道狀態(tài)信息私，發(fā)射端的發(fā)射功率??為Ｐ

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3328000