基于5G-R系统的高铁站台场景信道特性

为推进智能铁路总体建设,实现高速铁路智能化,高铁信息基础设施将应用第五代移动通信技术(5G)建设铁路5G专用移动通信系统,2.1 GHz有望成为铁路5G专用移动通信系统的承载频段。高铁站台作为客货乘降与调度中转的功能核心,其在2.1 GHz下的电波传播特性亟待研究。本文以厦门北站高铁站台为研究场景,利用射线跟踪(RT)技术仿真2.1 GHz频段下的电波传播,基于仿真结果分析此场景无线信道特性,包括均方根时延扩展(RMS DS)、到达/离开方位角扩展、到达/离开俯仰角扩展(ASA/ASD, ESA/ESD)、交叉极化比(XPR)和以上参数的互相关。根据以上结果,对高铁站台场景中铁路5G专用移动通信系统的设计和评估提出相关建议。     

智能反射面辅助的5G高铁车站覆盖增强技术研究

为助力铁路数字化转型，基于5G的铁路专用移动通信(5G for railway, 5G-R)系统成为铁路智能联接的首选.本文利用前沿技术赋能铁路新一代移动通信，开展了智能反射面(intelligent reflecting surface,IRS)辅助5G高铁车站覆盖增强的研究.采用射线跟踪技术，精准刻画了2.1 GHz频段下高铁车站场景的电波传播特性；基于准确的电波传播特性，利用反射面、发射机和接收机三者之间的角度关系，对IRS部署进行了研究，并设计了相应的IRS波束指向；在获得IRS辅助下的信道传递函数后，对部署IRS前后的路径损耗(path loss,PL)和阴影衰落进行了建模和比较.结果表明：IRS的部署为目标区域带来了最大8.1 dB、平均4.63 dB的信号增益；目标区域的PL指数由未部署时的2.68减小至2.33，阴影衰落标准差由9.45 dB减小至6.43 dB.因此，部署IRS能够显著提高室外宏站对车站内部的信号覆盖，缓解车站建筑物遮挡对5G信号传输的影响，为车站场景下5G-R系统的设计与优化提供了理论基础和数据支撑.     

高铁站场景2100 MHz信道仿真与传播特性分析

随着铁路通信系统的发展需要和第五代移动通信技术(5G)的快速推进,5G-Railway(5G-R)有望成为铁路通信系统的下一代标准。2 100 MHz作为5G-R的潜在频段,其在经典铁路场景中的传播特性亟待研究。构建符合场景典型特征的三维模型,基于射线跟踪仿真法研究半封闭式高铁站台场景2 100 MHz无线信道的传播特性。在车站立柱、扶梯旁部署发射机,定义传播模型参数,分别在手持移动设备与车载移动台处进行大量仿真。计算路径损耗、时延扩展、角度扩展等信道特性,为5G-R部署的覆盖功率预测和网络规划与优化提供参考,弥补该频段在铁路应用方面研究的短缺。     

智能高铁铁路枢纽场景5G-R信道与传播特性分析

为构建现代综合交通运输体系,支撑我国高速铁路向智能化方向发展,基于第五代移动通信技术(5G)的铁路5G专用移动通信(5G-R)系统将成为铁路智能联接的首选。2.1 GHz频段有望承载5G-R系统,支持铁路产业不断涌现的新业务。高速铁路枢纽场景是列车行车指挥和客货调度的中枢,具有业务量大、业务类型复杂等特点,对铁路通信系统提出了更高的要求。本文以厦门北站铁路枢纽为研究场景,基于电子地图建立三维场景模型,采用射线跟踪方法,仿真并分析场景的信道与传播特性,并提出了通信系统设计的相关建议。本文的研究结果将有助于为铁路枢纽场景5G-R系统设计与优化提供参考,提高铁路枢纽场景无线覆盖质量。     

室外3.5 GHz电波传播特性研究

由于目前对下一代移动通信的备选频段——室外3．5GHz电波传播特性的研究还很少,基于此,应用射线跟踪法对室外3．5GHz频段的电波传播特性进行了研究。介绍了城市微小区中的电渡传播机制、射线跟踪法的基本原理和几种常用的射线跟踪方法,并在3．5GHz对街道拐角绕射、发射天线的高度对传播特性的影响以及3．5GHz的功率时延特性进行了研究,得出了路径损耗与建筑物的分布及街道宽度有关以及对发射天线高度不是很敏感的结论。     

基于多源异构数据融合与RT的高铁网络优化系统

在高速铁路建设中,采用的电力拖车、路堑、站台、桥梁、明洞等特殊、形状不规则的建筑物,会对电磁波传播机理和多通路产生一定的影响,使其呈现出明显的衰减特性。从空间上看,呈现出强烈的空间异同性和频度相关,从而导致经验模型无法准确表征铁路场景的电波传播特性,成为制约无线网络规划精确度与效率、限制铁路移动通信系统高质量发展的理论瓶颈之一。针对这一挑战性难题,本文开展了基于多源异构数据融合的铁路移动通信高精确度网络规划及优化系统研究。采用高性能射线跟踪(RT)技术针对铁路通信930 MHz频段下的高铁场景进行了网络优化仿真。仿真结果表明,90%的接收信号强度相较于优化前提高了13.9 dB,显著提升了铁路复杂场景中的无线网络质量。     

面向新一代铁路移动通信的网络规划技术研究

为了解决铁路移动通信网络规划成本高且效率低的问题，满足铁路智能无线网络建设需求，以京沈客运专线为场景，研究了2.1 GHz频段下基于高性能射线跟踪的5G铁路专用移动通信（5G for railway, 5GR）智能无线网络规划技术.依托参考信号接收功率(reference signal receiving power, RSRP)高性能射线跟踪仿真得到电磁波在特定环境下传播时的信道特性和路径损耗，进而精准预算无线链路的RSRP和下行传输速率；同时将规划问题建模为多目标优化求解问题，使用遗传算法对基站参数进行分级规划，在RSRP覆盖达标的前提下，最大化下行传输速率，智能输出基站工参最优解.仿真结果表明该技术可以满足RSRP覆盖率和最大化下行传输速率的规划目标，为后续实现精准高效的5G-R无线网络规划和优化提供仿真支撑和参考.     

基于被动测量的5G宽带高铁信道分簇模型

为研究在高铁场景下的5G信道传播模型,设计了一款基于双通道的被动信道测量系统,并对运行速度约250 km/h的高铁进行了 Sub-6 GHz频段的信道测量,建立了基于多径簇的信道模型.测量系统由双通道软件定义的无线电外设(software-defined radio,SDR)、高性能移动工作站和其他设备构成,可用于在服...     

3.5 GHz车联网信道测量与仿真对比分析

针对第五代（the 5th Generation,5G）移动通信试验频段中的3.5 GHz开展测量和分析研究.利用自主研发的频域信道探测系统对车联网场景进行测试,同时,利用自主研发的射线跟踪仿真器产生车联网场景的信道数据.通过校正几何模型和材料库对实测场景进行仿真,并与实测结果进行接收功率的对比,进而利用对数距离路径损耗模型对实测和仿真场景的路径损耗曲线进行拟合.结果表明,仿真场景的路径损耗因子和阴影衰落标准差的相对误差都不超过7%,从而验证了射线跟踪仿真器在信道仿真中的有效性和准确性.本文的研究内容将对未来5G车联网中低于6 GHz频段的选择和网络部署提供研究依据和指导.     

65.5 GHz毫米波信道测量与分析

毫米波技术和大规模多输入多输出天线技术是5G移动通信系统的关键技术.为了研究60 GHz毫米波频段宽带信道特性,在会议室进行了65.5 GHz频段的信道测量活动.首先基于方向性路损模型,研究路径损耗指数和阴影衰落特性;然后基于空间交替广义期望最大化(space-alternating generalized expec...     

智能铁路新一代移动通信关键技术探索与展望

移动通信技术的进步驱动着各行各业的产业变革。铁路现有移动通信系统历经几十年的发展，其承载能力越来越难以满足高速增长的现代铁路网建设步伐和智能化发展需求。基于智能铁路应用对移动通信带宽、时延、覆盖等需求和新一代移动通信面临的挑战，开展新一代通信频谱技术、信道编码技术及多功能综合射频技术等新一代移动通信关键技术研究，构建以“车-地、车-车、车-人”信息无缝协同交互为目标的“空天车地一体化”网络，研究并展望通信-导航一体化、通信-计算-存储一体化在智能铁路中的场景应用，提升铁路移动通信服务能力和效率，赋能我国铁路智能化发展。     

高速无线信道建模与仿真

在考虑了高速铁路地理环境和高速等因素的基础上,综合考虑了多普勒效应和多径效应的影响,针对现有小尺度衰落无线信道模型的不足,应用了一种适合高速铁路环境下的无线信道模型。在Jakes信道仿真器的基础上,建立高速铁路环境下的无线高速信道模型。应用Matlab仿真软件对信道多普勒功率谱密度和信道包络进行仿真,说明信号建模的合理性。仿真结果与理论分析吻合,从而说明了模型的有效性。     

Finite-State Markov Wireless Channel Modeling for Railway Tunnel Environments

In recent years,high-speed railways(HSRs)have developed rapidly with a high transportation capacity and high comfort level.A tunnel is a complex high-speed rail terrain environment.It is very important to establish an accurate channel propagation model for a railway tunnel environment to improve the safety of HSR operation.In this paper,a method for finite-state Markov chain(FSMC)channel modeling with least squares fitting based on non-uniform interval division is proposed.First,a path loss model is obtained according to measured data.The communication distance between the transmitter and receiver in the tunnel is non-uniformly divided into several large non-overlapping intervals based on the path loss model.Then,the Lloyd-Max quantization method is used to determine the threshold of the signal-to-noise ratio(SNR)and the channel state quantization value and obtain the FSMC state transition probability matrix.Simulation experiments show that the proposed wireless channel model has a low mean square error(MSE)and can accurately predict the received signal power in a railway tunnel environment.     

一种适合高速铁路的宽带无线接入网络架构

快速发展的高速铁路是需要覆盖移动语音和数据业务的新热点场景,这使得高速铁路宽带无线接入系统成为研究重点。根据高速铁路的特定环境,本文提出了一种基于光载无线通信技术的新型高速铁路宽带无线接入网络架构,阐述了相对应的媒体接入控制方案,并对其移动性管理进行了说明。     

Broadband wireless local-area networks at millimeter waves around 60 GHz

During the past few years, research covering propagation, channel characterization, and wireless system performance has yielded a substantial knowledge of the 60 GHz channel. The unlicensed 60 GHz frequency band presents many attractive properties for wireless communications. This paper addresses some wideband propagation characteristics for broadband wireless LANs (BWLANs). Important system-design characteristics, from measured results obtained from two wideband 60 GHz LOS radio links, are presented. Measurements were undertaken using the swept-frequency channel-sounding method. Analysis from the complex frequency responses in a worst-case scenario has yielded a lower-coherence-bandwidth value of 5 MHz. Minimum and maximum B/sub 0.9/ coherence bandwidths, obtained with a directional-horn transmitting antenna and an omnidirectional receiving antenna, were 1.10 MHz and 105.33 MHz, respectively. It was observed that the coherence bandwidth fluctuated significantly with the location of the receiver with respect to the base station. These results can be used for the modeling and design of future BWLANs.