高铁场景下massive+mimo技术应用研究

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1、国内图书分类号TN929。5密级：公开国际图书分类号：654西南交通大学研究生学位论文高迭场量工丛垒墨墨iY曼丛兰丛Q撞鲞应用硒窒年级三Q=三级姓名捏益压申请学位级别王堂亟±专业通信皇信皇丕统指导老师友旭明塾握二零一五年四月二十四日万方数据ClassifiedIndex：TN929．5U．D．C：654SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisRESEARCHONMASSIVEMIM0UNDERHIGH．SPEEDRAII颞给LYSCENARIOGrade：2012Candidate：XiangleChengAca

2、demicDegreeAppliedfor：MasterDegreeofEngineeringSpeciality：CommunicationandInformationSystemSupervisor：XumingFangApril．24，2015万方数据西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文

3、属于1．保密口，在年解密后适用本授权书：2．不保耐，使用本授权书。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名：香呈译乐指导老师签名：_方瑙L～刀日期：加∥．f研日期：幽，九j、I。7万方数据西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：1．对MassiveMIMO技术的国内外研究现状及高铁通信系统的发展现状及特点进行了详细的调研，并根据本文应用场景的特点明确了MassiveMIMO在高铁通信场景中的应用问题及技术研究重点。然后，还对传统多天线技术的原理及特点进行了详细分析，并结合实际应用环境对各项技术在高铁通信场景应用中的

4、优缺点进行了详细论证，确立了可适用于该应用场景的潜在多天线技术。2．针对高铁通信场景强LOS径及稀疏散射体分布带来的信道强相关性特点，利用主成分分析法将强相关的高铁通信信道重构为一个低相关的等效聚合信道，并基于聚合信道建立了高铁通信场景下的自适应多流复用传输优化方案。通过仿真分析，验证了该优化方案的优越性。3．针对高铁场景下传统单波束赋形方案在提升系统性能上的局限性，通过利用MassiveMIMO系统的大规模天线阵列提出了采用分组多波束赋形的高铁自适应波束赋形方案。通过仿真验证了该方案在高铁场景下相比传统信号覆盖方案能获得更优越的系统容量并能降低系统的能耗及波束

5、切换负载。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：程毽永日期：细恒f2"7万方数据摘要多天线技术能够在不增加天线发送功率及频谱资源的情况下成倍的提高系统容量，是下一代无线通信系统的关键技术之一。通过进一步增加天线阵元的规模，MassiveMIMO系统又进一步为传统多天线技术提供了更多的传输潜力。但是，系统天线数的

6、增加也带来了很多新的技术问题。相比于MassiveMIMO技术在蜂窝网中的诸多研究，高铁场景下的通信网络结构及规律性的移动特性可很大程度上简化该技术的应用。因此，根据高铁场景特性，开展高移动及铁路通信网络架构下的MassiveMIMO关键技术研究具有重大的理论及现实意义。根据对高铁通信环境特性及各多天线技术特点分析，本文主要从强相关高铁信道下的自适应多流复用技术及高移动下的自适应波束赋形技术两个角度对高铁场景下的MassiveMIMO应用进行了重点研究。针对高铁场景强LOS(LineOfSight)传输及稀疏散射体分布带来的信道强相关性，本文提出了利用主成分分析

7、法将强相关的高铁通信信道重构为一个低相关的等效聚合信道，并基于聚合信道建立了高铁通信场景下的自适应多流复用传输优化方案。该优化方案以最大化系统容量为目标，并通过预设的条件数约束来保证传输链路的可靠性。通过仿真分析，本文验证了该优化方案在列车距基站近距离位置运行时可显著提升系统容量，而在小区边缘位置时又能保持传统传输方案的系统性能。高铁信道本身稀疏的散射体环境能支持同时多流复用传输的有效空间自由度不超过30％。而传统的单波束DOA．BF技术在能量提升到系统设置的最大调制编码等级后也将无法继续提升系统的容量。为进一步挖掘高铁信道的有限有效空间自由度并提高能量传输效率

8、，本文根据高铁规律性移动