高速铁路GSM-R系统无线信道特性仿真

根据无线信道特性和高速铁路场景,建立高速铁路GSM-R系统无线信道小尺度衰落模型。从时域和频域2个方面,定量分析时延扩展、相干带宽、电平通过率和相干时间等无线信道参数。利用搭建的高速铁路GSM-R系统半实物仿真平台,对高速铁路GSM-R系统的性能进行仿真测试。计算机仿真和半实物仿真结果表明:列车运行速度的提高会造成通信质量不同程度的下降;列车运行速度为350 km.h-1时的下行链路通信质量与80 km.h-1时相比有一定程度的下降,但可以满足GSM-R系统的要求,通信质量是有保障的;列车运行速度达到500 km.h-1后,通信质量发生明显的恶化;优化接收机设计是解决通信质量恶化问题的关键。     

基于WCDMA的高铁宽带无线信道测量方法研究

随着高速铁路的发展,高速铁路车地间的通信数据越来越多,因此迫切需要建立新一代高速铁路宽带无线接入系统。信道特性是无线通信系统设计的基础,传统无线通信系统的信道测量方法很难或不适合用于高铁场景下的信道测量。本文研究一种基于现有蜂窝网络WCDMA的高铁宽带无线信道在途测量方法,并以Sora(Soft Radio)软件无线电平台为基础,通过应用开发与硬件扩展,改制了一种低成本、便携式信道测量仪MSounder(Mobile Sounder)。通过射频矢量信号发生器、信道衰落模块和MSounder搭建的无线信道测量半实物仿真平台进行校准测试,测试结果与预设信道模型相匹配。该方法可用于高铁无线信道的实际测量与模型建立。     

一种新型的GSM-R无线信道仿真机制

在CTCS-3级列控系统中,GSM-R无线通信系统负责承载车地间传输的关键列控数据,其传输能力与CTCS-3列控系统性能紧密相关。借助无线信道仿真机制模拟现场信道特性,分析无线传输性能,是研究GSM-R系统性能的重要手段。然而,在列车行驶过程中,终端移动速度、传播环境都会发生快速变化,无法使用传统电信领域的基于固定速度与场景的信道仿真机制。提出一种新型的GSM-R无线信道仿真机制,通过建立与铁路线路匹配的无线信道模型,并根据列车移动速度信息动态配置仿真输出特性,模拟车载电台在变化场景与运行速度下的传输性能,实现在CTCS-3级列控仿真系统中实时仿真GSM-R信道性能的目的。     

一种基于MIMO系统的三维空时无线信道仿真模型

提出一种基于多输入多输出(MIMO)系统的三维空时无线信道仿真模型。针对双发射/双接收天线情况,利用频率-延迟-角度的联合统计相关函数,推导含有散射体、波达角、角度延展及时延等信道参数的无线信道响应模型。模型具有能够通过仰角和方位角观察多普勒频移的变化,能够精确地描述不同接收天线的相位延迟,空时特征容易参数化等特点。利用Matlab仿真软件在宏小区和微小区仿真环境下测试该模型,试验结果表明,从任意发射天线到任意接收天线的幅度增益并没有受到固定散射体较大的干扰,基站和移动端空间相关性系数的理论值与仿真值都能较好地匹配。     

LTE-R系统的双流波束赋形方案设计与研究

在高速铁路快变无线信道条件下,为了提高频谱利用效率,减小同频干扰,利用有效功率最大化准则提出一种新的基于PMI量化的双流波束赋形方案。所提方案构建了适合高速铁路场景下基站八天线下行波束赋形权值码本并设计波束赋形权值快速搜索方案,进而利用TDD系统信道互异性搜索量化赋形权值。仿真结果表明,该方案在大大降低系统双流波束赋形复杂度的同时,相对于传统基于SVD分解算法性能损失不大,可实现LTE-R系统下行快速双流波束赋形。     

LTE-M系统隧道场景性能仿真评估

LTE-M(LTE-Machine to Machine)系统性能与电波传播和无线信道密切相关。分析LTE-M系统在隧道漏缆场景信道特性,介绍3GPP单径莱斯和多径信道模型;开发LTE-M系统链路仿真系统,对不同信道模型、信噪比、移动速度、莱斯K因子下的系统性能,包括吞吐量、丢包率和误比特率,进行仿真评估。根据仿真结果,给出LTE-M网络规划与优化建议,包括信噪比优化目标设定为15 dB左右,在列车高速移动时采用多普勒频偏校正技术,并应该尽可能使漏缆与接收天线之间存在视距路径(LoS)。     

城市轨道交通隧道环境下大规模MIMO信道建模

随着人们对城市轨道交通环境下通信业务需求的日益增加,隧道中无线移动通信系统的研究逐渐成为一个热点。由于隧道环境的独特性、列车的移动性以及乘客宽带接入的集中性,建立一个合理可靠的无线信道模型成为研究重点。基于隧道环境的封闭特性,引入列车移动速度和天线元素仰角等参数,建立一个三维大规模多输入多输出3D Massive MIMO(3Dimensional Massive Multiple Input Multiple Output)信道模型,分析该模型的信道统计特性,研究影响信道空时相关特性的因素集合,并与传统的二维2D信道模型进行比较。仿真结果表明,时延、归一化天线元素距离及接收端天线仰角对空时相关特性有较大影响,3D模型比2D模型具有更小的信道相关性。     

高速铁路中基于组导频的OFDM系统时变信道估计算法

高速铁路环境下产生的多普勒扩展现象表现为等效信道随时间变化。其破坏了正交频分复用(OFDM)系统的正交性并产生严重的子载波间干扰(ICI)。基于基扩展模型(BEM)的信道估计方法将时变信道估计转化为对基函数系数的估计,并通过导频信号进行系数估计。在高速移动环境下,严重的ICI干扰会导致基函数系数估计误差增大并造成性能恶化。该文在分析ICI功率分布的基础上,提出基于频域组导频分布的时变信道估计算法。仿真结果表明,在高速铁路中,相比较基于梳状导频的传统BEM信道估计算法,该文提出的方法能有效减小ICI,提高时变信道估计算法的性能。     

高速铁路环境中无线信道传输特性的探讨

在高速铁路环境下，无线信道的性能发生急剧的变化。针对高速环境下电波传播的特点，阐述了高速铁路中无线信道的特点并对无线信道进行了建模，分析了高速铁路中多普勒频移的特性及对误码率的影响，讨论了隧道传播环境，最后对无线传输的可靠性进行了分析。     

MIMO多天线系统在高速铁路应用的仿真

旨在讨论MIMO技术在高速铁路通信中应用的可行性及能够带来的性能增益.利用MAT-LAB-SIMULINK仿真平台,建立了一个最高时速300km的多天线通信系统模型,采用时变的Rayleigh多径信道,对不同的天线个数、调制方式以及不同移动速率等不同情况下的系统性能进行仿真及分析比较,以证实预期的观点.     

郑西客运专线GSM-R系统方案与主要接口

GSM-R系统可为350km／h的高速客运专线提供无线调度通信、区间维护作业移动通信业务,可为信号CTCS-3级列控系统提供传输通道。讨论郑西客运专线GSM-R系统和主要接口技术方案,重点讨论了与北京、武汉核心网、RBC、FAS和TDCS／CTC等系统互联接口和通道需求,为其他类似工程项目的实施提供参考。     

基于HTCPN的列车追踪车地通信过程建模研究

为了对高速铁路移动闭塞系统(Moving Automatic System,简称MAS)进行更加精确的仿真,利用CPN Tools建立高速铁路列车追踪运行车地通信过程的CPN模型,应用CPN ML语言模拟无线通信模型中数据包的丢包现象;引入时间标志对模型中数据传输的时间特性进行分析。仿真过程中为模型各个控制环节定义数据采集监控器,连续仿真3次分析追踪运行车地通信信息传输的时间特性。结果表明:该分析方法可以得到准确的性能分析报告,仿真结果对高速铁路中MAS系统开发阶段的形式化验证具有一定的借鉴意义。     

GSM-R无线通信网络指标评估体系研究

在分析高速列车系统对无线通信系统需求的基础上,阐述了在高速环境下对无线通信系统进行评估的意义和重要性。根据我国高速铁路特点及需求,提出我国GSM-R无线通信网络指标评估体系的分层模型及各层指标构成。探讨了评估流程,对指标映射以及评估结果分析中用到的主要成分分析、回归分析数学模型方法进行了介绍。     

LTE-R应用于铁路通信多径衰落信道下的时频同步研究

LTE-R(Long Term Evolution-Railway,长期演进)作为下一代铁路无移动通信系统,采用OFDM(正交频分复用)的调制方式来提高频谱利用率。铁路无线通信系统易受到多径衰落和突发干扰的影响,严重影响铁路的行车安全和运输效率。因此研究符号定时同步和载波频率同步对铁路无线通信系统具有很重要的意义。采用重复共轭结构训练符号的自适应符号同步算法,首先确定训练符号的符号定时同步、载波频率同步以及信道参数,再经过迭代递推把符号定时同步起始位置调到FFT窗口的理想位置和对载波频偏进行补偿。仿真结果表明,该方法在多径衰落信道下有很好的符号定时同步估计和对载波频偏的补偿,信噪比越高符号定时同步估计精度也越高。     

基于无线Mesh网络技术的列车宽带接入原型系统设计

随着高速铁路、公路交通的发展,信息网络的移动接入技术需要得到相应的改善和提高。根据公共移动通信网和铁路专用移动通信网的发展现状,目前有多种列车移动接入技术。通过方案比较,本文原型系统采用了基于无线Mesh网络技术的无线宽带接入技术。当前,无线Mesh网络可遵循的标准有IEEE802.11s草案,该草案对无线Mesh网络的功能、接口及网络协议栈进行了全面的定义。本文根据IEEE802.11s草案,在Linux操作系统下定义了Mesh协议栈框架,并在此基础上设计实现了针对列车的车地宽带接入带状应用场景的无线Mesh网络原型系统,并就搭建的实际网络场景进行了性能测试。实验结果表明,所设计的原型系统基本达到了列车车地宽带接入应用的要求。     

基于软件无线电铁路安全信息无线移动接入系统的研究

在分析国内外铁路移动接入技术基础上,充分利用中国铁路现有无线列调系统所占用的450MHz频率资源,提出采用软件无线电技术,研究开发低成本多通道铁路安全信息无线移动接入系统,给出系统的基本原理、总体框架、体系结构,以及编码 解码、调制 解调、交织 反交织、通讯协议、过网和网络管理等实现算法。开发出一套原型系统,并在环形试验道进行了试验,试验结果表明,该系统传输速率高、误码率低,可以较好实现数据、话音和图像等信息的移动接入。该系统无需新的频率资源,具有很强的通用性,只需更换射频模块和相关软件,即可支持其它频段下的应用。     

铁路应用光纤技术的新发展

铁路的快速发展对通信系统提出了更高的要求,大容量、抗干扰、高速率的光通信系统必将成为铁路通信系统的骨干。主要叙述除铁路光缆干线长途通信之外的光通信应用,包括列车定位追踪系统的光纤传感技术、融入铁路无线移动网络的光纤无线技术和铁路系统应用无线光纤技术的前景,并提出以标准化工作为先导,推进光纤技术在我国铁路中的应用。     

基于下一代网络的铁路VoIP通信关键技术研究

研究了移动IPv6工作原理和基于下一代网络的VoIP通信技术要求,分析了铁路运输系统移动无线网络接入技术特点,为高速列车以移动无线方式接入IPv6网络、实现VoIP通信提供了IP层解决方案.     

合蚌客专接入合肥枢纽GSM-R系统优化及运营安全方案

以合肥至蚌埠客运专线项目作为研究对象,该工程在合肥枢纽GSM-R系统无线覆盖设计和频率规划非常困难。对高速环境下的GSM-R移动通信系统接入既有速度不同、列控等级不同、GSM-R,系统承载的业务也不同的线路进行探讨,提出解决方案。同时为确保高铁通信设备的安全,保障已运营线路稳定、可靠的安全行车,新建线路接入时需对既有线路核心设备安全运营方面进行考虑,采取保障运营安全措施。