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面向高速铁路路堑场景的车车通信无线信道特征研究

吴中青  
【摘要】:在无线通信系统中,精确的无线信道模型对无线信道估计、提升无线通信系统的性能指标都有直接影响。由于电磁波的反射、散射、绕射等现象对电磁波传输造成的影响,以及传输环境中障碍物对收发端随机运动的影响,采用合适的方法对无线信道进行精准描述十分重要。现有的无线信道衰落模型不能完全适用于高速铁路特殊场景的衰落特性。例如高速铁路路堑场景的衰落强度会受到路堑结构以及路堑边坡植被等反散射体的影响,而现有的衰落模型并未考虑这些影响。并且现有无线信道模型大都建立在广义平稳假设(Wide-Sense Stationary,WSS)上,随着高速铁路运行速度提高,无线信道呈现出非平稳特性,已有的无线信道模型不能精确的描述无线信道的统计特性。为了进一步了解高速铁路路堑场景与无线信道路径损耗之间的关系,并将现有无线信道建模方法运用至非平稳无线信道,本文针对路堑场景下的高速铁路无线信道特性开展研究,并针对移动端的随机运动对无线信道的非平稳特性带来的影响展开相关工作。概括而言,本文主要开展了以下几方面的研究工作:(1)对路堑场景下的大尺度衰落模型进行分析。首先选用郑-西高铁实测路径损耗值与Hata模型和IMT-2000车载模型进行拟合,得到可以适用于路堑场景的经典模型类型。其次运用灰色关联度算法对路堑结构参数以及路径损耗指数进行横向和纵向的关联度对比,得到路径损耗指数在理想范围内时路堑结构的取值范围。(2)搭建路堑场景M2M双圆柱Gauss-Markov模型,并通过改进后模型的传输函数,得到M2M双圆柱Gauss-Markov模型的时间相关函数。通过对时间相关函数进行仿真,得到模型的非平稳特征。通过改变移动端随机性的强弱,得到不同速度及各向异性指数下,无线信道非平稳特性变化趋势,证明无线信道只有在速度和方向均时变的条件下,才具有非平稳特性。


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