下一代高速铁路LTE-R时间同步网协议脆弱性分析

铁路无线通信系统时间同步网络,是保障行车安全和提高铁路运营效率的重要基础。针对下一代高速铁路LTE-R自身全IP化架构在使用精确时钟PTP时间同步协议过程中易受到ARP攻击的问题,提出基于随机Petri网(SPN)的LTE-R时间同步网协议脆弱性分析方法。建立了ARP攻击状态下LTE-R时间同步网协议脆弱性分析SPN模型;通过马尔科夫链同构的方法,得到ARP攻击下LTE-R三级时钟节点实施速率与PTP协议同步正常、异常之间的关系曲线;定量得到了影响LTE-R时间同步网协议脆弱性的关键因素。研究结果为GSM-R时间同步网络向LTE-R安全演进提供了一定的理论参考依据。     

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。     

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。     

高速铁路场景大尺度传播模型与时频色散特性研究

随着高速铁路的快速发展,未来高速铁路无线通信系统要求同时支持列车控制、面向运行安全的在途检测数据传输以及旅客信息服务。无线信道是无线通信系统设计的基础,准确认知无线信道的传播特性是设计无线通信系统的前提条件。然而,现有高速铁路宽带信道传播特性的研究存在一定空白,无法为下一代高速铁路无线通信系统的设计提供足够参考。本文基于标准信道探测仪获取的测量数据,研究高速铁路信道的大尺度和小尺度衰落特性。统计路径损耗和阴影衰落参数,建立高速铁路典型场景的大尺度传播模型。根据提取的多径时延、多普勒和角度相关参数,探讨高架桥和U形槽场景的信道时间色散、频率色散以及空间色散特性。     

双选择衰落信道下OFDM系统基于梳状导频的变换域频率分集式信道估计

由于高速铁路无线信道表现出频率选择性和时间选择性衰落(双选择性衰落),正交频分复用(OFDM)在该信道上传输,需要实时跟踪估计信道变化,降低估计噪声。由于离散傅里叶变换具有快速算法IFFT/FFT,基于变换域的信道估计技术逐渐受到关注。通常,OFDM系统的梳状导频数多于信道冲击响应长度,导致变换域信道估计方法降噪比较困难。本文提出一种梳状导频变换域频率分集式信道估计方法,它通过联合若干分组的变换域信道估计,明显降低估计噪声,从而降低信道估计的均方误差(MSE)和系统的误码率(BER)。理论分析和仿真结果表明,在时不变信道中,当分集数为L,该方法对MSE的增益是10lg(L);在时变信道中,该方法出现"错误平底",但相对于传统变换域信道估计方法,性能仍有改善。     

高速铁路公众宽带通信接入体制与关键技术综述

为高速列车旅客提供稳定的宽带无线接入网络服务是需要解决的问题.本文首先比较国内外现有的几种高速铁路宽带无线接入方案,指出它们各自的优缺点;然后阐述在高速铁路特殊场景下公众宽带通信接入网络建设面临的主要难题,包括多普勒频移、多径效应、穿透损耗和快速切换等;最后探讨认知无线电、压缩感知、OFDM、MIMO和RoF等技术在高速铁路公众宽带通信接入网络上应用的可行性.     

无线CBTC信号系统时间同步机制分析

无线CBTC信号系统作为一种实时安全列车自动控制系统,时间同步机制为列车运行记录、系统报警、故障日志提供统一的时间基准。系统地描述了信号系统时间同步机制,不仅包括信号系统的外部时钟源和内部时钟源,也包括信号系统内部各子系统的时间同步机制,同时分析了信号系统作为时钟源对外部系统的影响。     

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。     

OFDM技术应用于铁路频率选择性衰落信道下同步与信道联合估计的研究

正交频分复用(OFDM)作为未来移动通信的主导技术,研究将OFDM应用于铁路环境下的相关技术--在铁路无线衰落信道下的同步和信道联合估计具有重要意义.由于在OFDM系统中,定时同步、频率同步和信道估计之间存在着密切的联系,本文对此进行研究,建立了频率选择性衰落信道下的OFDM系统模型,设计估计帧结构和基于最大似然准则的定时同步、载波同步和信道参数联合估计的代价函数,进而提出联合估计算法.通过仿真验证所提算法,并得到如下结论:联合同步与信道估计,可以使系统整体性能得到优化;精确估计会改善系统性能,但多次迭代改善有限,特别是在低信噪比的情况下,所以建议采用粗估计和一次精确估计以达到较好的效果.     

OFDM系统中的差分调制及其性能

基于子载波采用高阶差分幅度相移键控（MDAPSK）的正交频分复用（OFDM）系统，针对其独特的数据帧结构，提出并定义了OFDM系统的几种差分调制方案，仿真了不同信道环境下各种方案的误码性能。仿真结果表明，针对时间选择性和频率选择性衰落信道衰落程度的不同，在满足一定的时间相关性和（或）频率相关性的条件下，采用相应的时域和（或）频域差分调制方案，可以保证MDAPSK—OFDM系统的误比特率（BER）维持在较低的水平。     

ZPW-2000A移频轨道电路补偿电容在线监测仪的研制与分析

本文从相位的角度分析ZPW-2000A移频轨道电路的监测方法，详细介绍移频轨道电路的特点，并举例计算分析了补偿电容开路时电压、相位的变化。以实例证实了相位监测结果。     

一种基于DCS-KF的高移动稀疏信道估计方法

<正>交频分复用技术已经被广泛用于现行无线通信系统,也是未来移动通信的关键技术。OFDM系统通常采用相干检测的方法,因而信道状态信息估计准确与否直接影响到整个系统通信质量。提出了一种针对高速铁路山区的快时变稀疏环境下OFDM系统信道状态信息估计的新方法。首先采用BEM模型对快时变信道建模,降低待估计参数数量,然后根据多个OFDM符号之间信道响应主径的位置关系,采用DCS理论对多个OFDM符号主径的位置进行联合估计,提高主径估计准确度,最后采用卡尔曼滤波技术估计BEM系数,降低系数估计误差,获得信道响应。理论分析和仿真结果均表明,基于DCS-KF的信道估计方法在主径位置估计准确度和信道估计均方差性能方面均优于传统方法。     

相位连续移频信号的数字化实现

分析了相位连续与不连续移频信号的频谱并比较了它们的带宽。相位连续的移频信号有较窄的带宽,抗干扰性能强。目前,在移频轨道电路中产生相位连续信号的方法主要有两种:直接调频法,频率转换法。前者相位连续但频率稳定性差;后者频率稳定性高但相位近似连续。为克服上述不足,本文提出了数字化直接调频法,其相位连续、频率可调、频稳性高。     

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。     

一种基于OFDM的数字多媒体广播载频同步方法

提出了一种基于OFDM的数字多媒体广播载频同步方法,该方法利用同步序列时域相关对初始频偏进行估计,利用OFDM连续导频符号对残余频偏进行估计,并根据估计值对频偏进行跟踪。跟踪过程中无需计算连续导频互相关的相位值,大大降低了实现的复杂度;通过对多个连续导频互相关相位值的加权平均,降低了信道对频偏估计的影响;采用变步长对频偏进行跟踪,在减小捕获时间的同时减小了跟踪方差。时变多径信道下仿真结果表明,该方法能够有效地满足系统需求。     

基于MATLAB仿真的国产铁路移频信号分析

讨论了国产18信息轨道移频信号和UM71轨道移频信号的时域和频域特性，分析轨道移频信号的载频、低频调制频率及频率偏移等参数特征，用MATLAB软件对国产铁路移频信号进行仿真，确定了其参数特征。     

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。     

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。     

移频键控信号测量系统误差分析与补偿

为了提高轨道电路移频键控信号(FSK)的测量精度,给出了一种基于FPGA+ARM处理器的移频键控信号测量与误差补偿方法.该方法在FPGA中利用量化时钟实时测量载波信号的周期,并将测量数据经过缓存后传输给ARM处理器.ARM处理器对测量的载波信号周期数据及产生测量误差的主要原因进行分析,并对载频信号上、下边频切换时产生的...     

杭台高铁隧道公网覆盖实施方案

由于高铁列车车体对无线信号穿透损耗大，列车移动速度快，小区切换频繁，多普勒频移严重，使得高速铁路公网覆盖难度较大。以杭台高铁为例，研究隧道公网（含5G）覆盖实施方案，包括需求分析、隧道链路预算、基站组网方案、光缆分配方案和基站供电方案等，可用于指导后续高铁隧道内公网工程建设。