高铁频谱地图中电磁环境模块与干扰检测模块设计研究

摘要

在高速铁路无线场景中，列车的高速运行造成了信道快变，使得车地通信系统在传输可靠性、频谱、功率与能耗有效性，设备复杂度与时延等各个方面面临全新挑战。为了迎接这些挑战与克服这些问题，提出了频谱环境地图。频谱环境地图应用在高铁车地通信系统，扩充其内容，包括铁路沿线的地形地貌、无线设备、路径传播损耗、信道特性、电磁干扰、通信质量测试结果等信息，可获得对于信道、干扰以及通信质量的预测结果。本文完成基于频谱环境地图的高铁车地通信系统中的两个模块，电磁环境模块和干扰检测模块。
　　 电磁环境模块的主要工作是完成电波传播损耗模型建立和仿真。文中将WINNERⅡ信道模型应用到高铁通信系统，它能够满足高铁无线通信系统的高速数据速率、分组传送、延时低等要求。文中详细的介绍了WINNERⅡ模型，并选择其中适合高铁的场景，对该模型的参数及信道进行IT++仿真。给出了WINNERⅡ信道模型的参数分析、信道系数以及有关信道特性的仿真结果。
　　 本文借用频谱感知技术—干扰温度技术，采用改进的MTM-SVD算法去量化高铁沿线的干扰。通过对干扰温度的估计进一步完善高铁电磁环境预测信息。根据干扰温度判决的结果，做出恰当的通信方案的调整，从而达到干扰检测的目的。文中对整个过程进行了仿真，分析仿真结果表明:该模块具有较好的干扰检测性能，提高了高铁系统的抗干扰能力，同时给出频谱的实时占用情况，提高频谱资源利用率。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 研究内容和研究成果

1．3 论文结构

第2章 高铁无线信道模型

2．1 高铁电波环境综述

2．2 WINNER Ⅱ信道模型介绍

2．3 WINNER Ⅱ高铁场景

2．4 WINNER Ⅱ信道建模方法

2．5 WINNER Ⅱ信道产生步骤

2．6 本章小结

第3章 高铁频谱环境地图中电磁环境模块设计

3．1 高铁频谱环境地图车地通信系统

3．2 电磁环境仿真设计

3．2．1 网络布局设计

3．2．2 仿真场景描述

3．2．3 高铁天线模型

3．3 电磁环境仿真过程

3．3．1 仿真流程

3．3．2 大尺度衰落的计算

3．3．3 小尺度衰落的计算

3．4 电磁环境仿真分析

3．4．1 大尺度衰落

3．4．2 信道相关性

3．4．3 信道系数和信道矩阵

3．5 本章小结

第4章 基于干扰温度的高铁干扰检测模块

4．1 高铁通信系统的干扰处理

4．2 干扰温度机制

4．2．1 干扰温度模型

4．2．2 干扰温度估计算法

4．3 干扰检测模块设计

4．3．1 干扰检测模型设计和参数设置

4．3．2 干扰检测过程

4．3．3 干扰检测门限的设定

4．3．4 干扰分析过程

4．4 干扰检测模块仿真分析

4．5 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

附录1

攻读学位期间发表的学术论文