基于变换域的OFDM系统最大多普勒频移估计算法

在OFDM系统中,影响其性能的一个重要参数就是最大多普勒频移.本文根据功率谱估计原理,首先通过对接收到的含有最大多普勒频移（fm）信息的导频信号进行快速傅立叶变换（FFT）,再利用衰落信道功率谱的分布来估计出最大多普勒频移信息.仿真结果表明,此方法可以有效地估计多普勒频移,并且具有实现简单和受噪声影响小的优点.     

高移动无线通信抗多普勒效应技术研究进展

车辆高速移动所产生的多普勒效应,对于高铁等高移动场景下的宽带无线通信具有极大的危害性,严重影响无线通信系统的可靠性和容量.本文系统地讨论了3类抗多普勒效应应对技术,即多普勒规划、多普勒补偿和多普勒利用,给出了作者在多普勒利用方面的最新研究进展:对于多普勒规划,主要通过系统初始设计在一定程度上降低多普勒效应的危害;对于多普勒补偿,必须准确估计多普勒频偏从而进行补偿或抵消,以大幅减小多普勒效应的影响;对于多普勒利用,应设法运用多普勒效应,化废为宝,挖掘时变信道提供的潜在多普勒分集增益.      

MIMO双向中继网络的预编码设计与功控策略

为加强MIMO双向中继系统的空间复用增益,研究一种低复杂度的发送和接收预编码矩阵.利用子空间对齐方法,将双向MIMO信道分解为多路单入单出（SISO）的子信道形式,使得两个源用户能够使用网络编码获取更好的空间复用增益.同时通过矩阵计算和转化,给出了一种优化的功率分配方案.在确定优化矩阵后,该方案能够为每个子信道独立地进行优化功率分配,并且能够得到各节点间优化功率分配的闭合表达式,从而将算法复杂度从O（n3）降低为O（n）.仿真结果表明,在典型场景下,所提方案在具有更低复杂度的优势下,系统性能接近优化的梯度下降迭代方案,优于传统单纯前向放大转发方式（AF） ,有2.99 bit/（sHz）的性能增益.      

基于卡尔曼滤波的快时变稀疏信道估计新技术

针对高铁以及山区环境下正交频分复用（orthogonal frequency division multiplexing,OFDM）通信系统的信道估计问题,提出一种基于卡尔曼滤波的快时变稀疏信道估计方法.该方法基于快时变信道的基扩展模型（basic expansion model,BEM）,应用压缩感知（compressed sensing,CS）理论进行稀疏时延估计,并应用卡尔曼滤波（Kalman filter,KF）技术对BEM系数进行估计,进而获得信道增益.仿真结果表明,在相同信噪比（signal to noise ratio,SNR）条件下,随着归一化多普勒频移（frequency-normalized Doppler shift,FND）增大,新方法的信道估计均方差（mean square error,MSE）性能优于传统方法,如当SNR为20 dB,FND为0.1时,新方法较传统方法性能提升了4 dB,表明对信道时变性具有更优的鲁棒性;在相同的多普勒频移条件下,随着SNR增加,各方法的均方差均有所改善,新方法改善更明显,如当FND为0.2时,在信道估计均方差为0.06的条件下,新方法较传统方法获得了6 dB的信噪比增益,表明对抗信道噪声能力更强.      

窄带干扰条件下水声OFDM系统LMMSE信道估计算法

因为正交频分复用（OFDM）系统中强窄带干扰引起水声信道估计性能退化,因此,提出了一种可实用的线性最小均方误差（LMMSE）信道估计方法.该方法结合最小二乘（LS）信道估计结果对受窄带干扰（NBJ）和加性高斯白噪声（AWGN）噪声干扰的导频子载波进行辨别,从而获得最有效信道抽头;根据导出的理论模型,给出了信道自相关、窄带干扰信号和噪声功率等参数的近似估计方法;并采用傅里叶变换以避免矩阵的求逆运算,减少了计算复杂度.仿真结果表明,在强干扰信号条件下,文中提出的方法接近理想状态的LMMSE方法.     

基于CPN高铁临时限速数据融合方案验证

高速铁路列控系统中C3单元和C2单元相对独立控车,两套系统中的列控数据在系统层之间缺乏共享和约束机制.本文在分析系统结构和数据传输特性的基础上,提出一种基于数据融合,提升高速铁路临时限速安全性的方案,并利用有色Petri网（CPN）对融合方案进行建模.通过仿真软件分层和赋时功能构造系统顶层模型、临时限速生成子模型、故障子模型、融合子模型和时间序列,模拟临时限速信息传输过程中的系统状态和行为.仿真结果表明：在故障注入情况下,数据融合方案在一定程度降低了错误数据的输出,提高了系统的安全性.     

OFDMA无线多跳蜂窝网中的节能型资源分配策略

为在基于正交频分多址接入技术的无线多跳蜂窝网中实现节能型资源分配,将无线多跳蜂窝网描述为树形分层拓扑结构,规定了该结构中的奇数层和偶数层节点在系统奇时隙和偶时隙中的发送-接收关系,建立了可同时适用于奇时隙和偶时隙的基于系统总发射功率的优化目标函数,并确定了包括链路比例公平因子等限制条件.考虑到难以得到实际系统最优解,在尽量减少计算复杂度的前提下,提出了一种次优化分配策略,使系统总发射功率最小化.仿真结果表明,与基于正交频分复用的时分多址接入等传统固定资源分配方法相比,运用本文提出的资源分配策略可使系统的总发射功率减少约1.5 dB,并能保持各条链路的比例公平性.     

基于干扰对准的LTE上行虚拟MIMO系统

提出在LTE上行采用2×2模式的虚拟MIMO（VirtualMIMO,V—MIMO）系统,即一个两天线的基站同时支持两个单天线的用户,并在此基础上,提出一种基于传输延时的干扰对准算法．这种算法将基站的双天线的接收信号按照奇、偶时隙分离,从而将期望信号与干扰信号分离．应用本文算法一个两天线的基站可以支持3个甚至4个用户同时接入LTE网络的上行链路．     

高速铁路运输组织相关问题的研究

在分析客流类型与两线分工、跨线客流方案技术经济比较的基础上,提出了高速铁路跨线客流的运输组织方案,探讨了跨线列车的运行范围、高速铁路车站设置原则与合理站间距离,分析了高速铁路区间通过能力的特点,并提出了基于不同要求、不同时段高速铁路通过能力的计算与表达的建议.     

基于自更新哈希链的安全高效车-地鉴权方案

针对下一代高速铁路无线通信系统LTE-R （long term evolution-railway）对安全性和实时性的特殊需求，基于哈希链技术，提出一种完全基于对称密码体制的的车-地通信鉴权方案. 用户归属服务器（home subscriber sever，HSS）利用身份授权主密钥为车载设备（on-board unit，OBU）生成动态可变的匿名身份（temporary identity，TID），以在接入认证请求信令中保护车载设备的隐私，同时能够抵挡去同步攻击. 在列车高速移动过程中，方案采用高效的哈希链代替认证向量完成列车和服务网络之间的双向认证，哈希链的本地更新可解决认证向量耗尽导致的全认证重启问题. 此外，通过引入身份证明票据实现基于基站协同的高效无缝切换认证. 安全性和性能分析表明:在同样条件下，所提出的全认证协议、重认证协议和切换认证协议与目前性能最优的LTE （long term evolution）标准协议相比，计算量分别下降41.67%、44.44%和45.45%，通信量分别下降62.11%、50.91%和84.91%，能够满足LTE-R接入网络的安全性和实时性要求.      

Robust ergodic rate transmission for time division duplex beamforming systems

In time division duplex(TDD)beamforming systems,the base station estimates the channel state information(CSI)at transmitter based on uplink pilots and then uses it to generate the beamforming vector in the downlink transmission.Because of the constraints of the TDD frame structure and the uplink pilot overhead,there inevitably exists CSI delay and channel estimation error between CSI estimation and downlink transmission channel,which would degrade system ergodic rate.In this paper,we propose a robust ergodic rate transmission scheme,in which the uplink pilot time interval(UPTI)of an active user is adaptively adjusted according to the changing channel conditions such as Doppler frequency shift,uplink pilot signal to noise ratio(SNR),to minimize the impact of CSI delay and channel estimation error on the ergodic rate of TDD beamforming systems.In order to get the optimal UPTI,we first derive the average post-processing SNR for TDD beamforming systems with channel estimation error and CSI delay.We then obtain the optimal UPTI,which maximizes the average post-processing SNR,given the normalized pilot overhead(the number of pilot symbols per data symbol).The numerical simulation results validate that the the proposed robust ergodic rate transmission scheme not only maximizes the average post-processing SNR but also maximizes the system ergodic rate.Moreover,the scheme can adapt well to the changing channel environments compared with the current fixed UPTI scheme.Especially our research is valuable for the uplink sounding reference signal design in long term evolution advanced(LTEAdvanced)system.     

铁路大型枢纽地区GSM-R网络无线资源的管理

铁路大型枢纽如编组站通常以办理大量列车到达、解体、编组出发、直通和其他列车作业等业务为主,邻近区域汇接有大量相互交叉的线路,这些相互交叉的部分,无线网络可能相互重叠并引起干扰,实现大容量无线覆盖有一定难度.为解决铁路编组站地区特殊的地理条件和组织形式下的无线资源管理问题,本文首先明确了编组站GSM-R系统的基本构成,分析了编组站无线资源管理存在的问题,结合编组站频率规划、交叉线路无线覆盖等问题进行了研究.研究结果表明,微蜂窝和紧密频率复用有条件为枢纽地区提供更好的无线覆盖质量.最后提出了适合枢纽地区GSM-R频率规划和无线覆盖要求的技术方案.     

我国铁路下一代移动通信系统制式及演进探讨

目前我国既有第二代移动通信系统产业链已表现出萎缩趋势,及时完成铁路下一代移动通信技术应用准备,对促进我国铁路移动通信系统发展具有重要意义. 本文阐述了发展我国铁路下一代移动通信系统的迫切性,对当前主流宽带移动通信系统的发展现状进行了分析,结合我国铁路主要应用场景业务需求特点,对第4代及第5代移动通信技术在铁路应用的适用性进行了分析. 提出在试验验证基础上抓紧申请铁路适用频率,建议铁路正线采用以3GPP （third generation partnership project） LTE （long-term evolution）为基础的集群通信系统并采用3GPP组呼方案,在站场及枢纽地区可采用包括第5代移动通信技术（5G）在内的多种通信技术. 提出结合现场高速试验、开展技术及装备研究/制,研究制订相应技术标准体系,研究第5代移动通信等新技术在铁路的工程应用.      

机务段重要区域无线数字视频监控系统的设计

传统模拟监控系统在机务段实际应用中暴露出实施成本偏高、需要铺设专线,并且需要大量存储介质等诸多问题,随着网络技术和图像处理技术的发展,无线数字视频监控系统得到了广泛应用．本文介绍了机务段无线数字视频监控系统的原理和实现方法。     

铁路宽带移动通信网络规划技术研究

提出了一种铁路宽带移动通信网络的规划方法.该方法参照通用WiMAX网络规划步骤,分析了典型铁路移动通信业务的通信速率和服务质量（QoS）需求,结合铁路使用环境进行了各类业务的链路预算并得出网络覆盖能力,就覆盖能力数据提出了典型铁路设定情况下的容量规划算法原则,最后基于OPNET软件对典型铁路WiMAX网络的规划方案进行了仿真.     

General precoder design for mitigation of intercarrier interference in OFDM mobile systems

For orthogonal frequency-division multiplexing （OFDM） communication systems, the frequency offset in mobile radio channels distorts the orthogonality between sub-carriers, which results in Intercarrier Interference（ICI） and seriously degrades the performance of systems. Based on ICI coefficients analysis, a novel preceder design scheme is proposed for mitigation of ICI. In this technique, preceder matrix is designed by the way of linear counteraction and inserted in the former transmitter signal. Computer simulation results show that this new scheme can effectively reduce ICI and significantly provide the carrier-interference power ratio improvement. Compared with existing ICI mitigation schemes with channel estimation, the proposed scheme has lower computational complexity, and compared with self- cancellation scheme, the bandwidth efficiency can be improved in this proposed scheme. The proposed scheme also has better convergence stability for time-varying frequency selective fading channel.     

提速铁路道口安全监控系统的设计与实现

针对提速列车通过铁路平交道口时的安全问题,研制了频率为150 MHz无线传输、太阳能供电的提速铁路道口安全监控及信息管理系统.通过对铁路道口数据的实时采集、传输、存储以及运行状态的监控、报警,实现了铁路提速道口的安全监控与信息管理.该系统已在成渝铁路成都—龙潭寺区间K+5885成都机务段道口使用2年,累计2.4万余对列车通过该道口,系统均有效监视了道口的通行状态.     

基于定长帧的组播QoS路由技术

为高效利用网络资源且平衡负载,结合物理帧时槽交换技术,提出了基于定长帧的组播机制和QoS路由算法MRBP.该算法在满足带宽和时延要求的基础上,最小化时延和平衡节点负载,达到组播树总体时延较小并优化利用网络资源的目的.仿真结果表明,基于该算法建立的组播树具有较好的网络负载平衡性,并能够对服务质量提供较好的保证.     

GSM-R网络切换掉话的分析与处理

为解决石太客运专线GSM—R网络的切换掉话的问题．利用话务统计分析、路测与动态测试等网络优化方法,对网络所用切换算法和光纤直放站对基站接收性能的影响进行了理论研究．分析结果确定,切换掉话原因为网络场强覆盖不合理和光纤直放站的上行增益过高造成的．本文采用调整相邻小区天线俯仰角和下调直放站上行增益的方法,实现了两个小区之间的正常切换,解决了该切换掉话的问题．