MIMO技术在GSM-R高速铁路通信中的应用研究

摘要

GSM-R(GSM for Railways)系统作为一种新的铁路无线通信网络，作为传输各种调度命令及控制信息的通信平台，其可靠性已经成为许多人关注的研究课题。目前对GSM-R网络的工程设计尚只能满足铁路沿线区域的基本网络覆盖要求，根据新建成的几条试验线运行后的效果来看，列车的高速移动和复杂多变的地理环境带来的多径效应，严重的影响了移动通信质量，使其远远不能满足信号传输可靠性要求。基于上述问题，可以引入MIMO(Multiple-input-multiple-output，多输入多输出)技术来提升系统的通信质量。MIMO技术是通信领域的一项重要新技术，它能在不增加带宽与功率的情况下，成倍地提高无线通信系统的容量和频谱效率。MIMO技术可以改变接收信号的分布，减小深度衰落的概率，显著提高无线覆盖率，减小系统的发射功率，降低误码率。在现有的系统中比较适合在基站侧使用多发送、多接收技术，这无论是从可操作性和成本上来说都是可行的。 本文研究证实，将MIMO技术应用到铁路无线通信系统中来，不仅能够改善移动通信质量，还非常适合高速铁路移动通信的特点。由于列车行驶速度快，无线信道变化快，大大减小了天线接收信号问的相关性，从而可以更好的提高无线覆盖率，降低建设成本。限于实验的局限性，本文采用仿真的方式，利用MATLAB-SIMULINK仿真平台，建立了一个最高时速300km/h的多天线通信系统模型，采用了时变的Rayleigh多径信道。并对不同的天线个数、调制方式以及移动速率等不同情况下的系统性能进行了仿真和分析比较，验证了将MIMO技术应用于GSM-R系统的优越性。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1．1课题研究背景及意义

1．2MIMO技术的发展历史和研究现状

1．3MIMO系统的特点

1．4MIMO系统的分集和复用

1．5主要研究内容

第2章 无线MIMO信道模型

2．1无线信道特点

2．1．1信道建模的重要性

2．1．2无线信道分析

2．1．3移动信道模型

2．2MIMO信道

2．2．1信道模型

2．2．2信道特性和参数

2．2．3已有可参考的信道模型

第3章 对通信质量的改善

3．1空间分集

3．1．1分集增益

3．1．2接收分集

3．1．3发射分集

3．2空时编码

3．2．1空时信号模型

3．2．2空时格码

3．2．3空时分组码

第4章 系统建模与仿真

4．1Alamouti发射分集方案

4．2系统框图

4．3simulink模型

4．3．1空时编码模块

4．3．2信道模块

4．3．3信号合并模块

4．3．4最大似然检测模块

第5章 仿真结果

5．1两天线分集(G2编码)

5．2三天线分集

5．2．1G3编码

5．2．2H3编码

5．3四天线分集

5．3．1G4编码

5．3．2H4编码

5．4对比分析

5．5不同移动速率对比

5．6对多径的抑制

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文