基于td-lte高速铁路宽带通信mimo技术地研究

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1、独创性(或创新性)声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。本人签名：日期关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读

2、学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。(保密的论文在解密后遵守此规定)本学位论文属于保密，在年解密后适用本授权书。本人签名：日期导师签名：日期摘要铁路作为我国最主要的交通工具之一，研究铁路通信网的有效性与可靠性具有重要意义。目前，国内外针对铁路专用的移动通信网络有：GSM-R和陆地集群无线电系统（TETRA）。通过分析研究，

3、我国提出的第四代宽带移动通信标准TD-LTE，能够提供高速场景下语音、数据、视频等多媒体业务的高速传输。因此，国内学者以及相关部门提出基于TD-LTER的高铁通信方案。基于现有高速铁路场景下TD-LTE应用的研究，本文对MIMO技术进行了深入研究。本文首先对LTE协议标准进行了研究，重点对物理层的MIMO技术进行分析，包括MIMO技术的内容和意义，MIMO信道模型以及MIMO系统容量分析。考虑到列车的快速移动性、列车车顶天线组间距较大等特点，本文提出一种基于子信道容量最大化的快速天线组选择算法，该方法现将高速铁路通信场景建模成分布式MIMO信道，

4、其中基站端集中放置多天线，接收端分散放置多个多天线组，且各个多天线组组间距相等，每次通信时都选择信道容量最大的接收天线组的信道，提高了系统误码性能。另外，鉴于高速铁路通信中，列车位置信息可预测、列车车顶中继转发天线数有限，以及反馈信息时延大、多普勒衰落较大、频繁切换等特性，传统的波束赋形并不适用于高速铁路场景，本文提出一种位置信息辅助的多波束机会波束赋形，该方法能够利用列车位置信息可预测的优势，在机会波束赋形算法中有效的提高了发送波束随机相位与来波相位匹配的概率，同时支持多个波束并行传输，并且以多波束选择实现更好的多用户分集增益，且机会波束赋形无

5、需反馈完全信道状态信息。因此本文所提出的位置信息辅助的多波束机会波束赋形技术适用于高速铁路通信。关键词：高速铁路TD-LTEMIMO天线组选择波束赋形AbstractAsrailwayisoneofthemaintransportationsinourcountry,itisimportanttostudythevalidityandreliabilityoftherailwaynetwork.Atpresenttherearesomemobilecommunicationnetworksathomeandabroadforrailway:GSM

6、-RandTETRA.Afteranalysis,TD-LTEisproposedbyourcountryasthefourthgenerationofbroadbandmobilecommunicationsystem,whichcanalsosupplythehighspeedtransmissionofmultimediaservicesuchasvoice,data,videoandetc.Therefore,Chinesescholarsandthedepartmentsrelatedallproposethehighspeedrail

7、waycommunicationschemebasedonTD–LTER.ThisarticletalksabouttheMIMOtechnologyofTD-LTEbasedonthehighspeedrailwayscene.Inthispaper,atfirsttheLTEstandardisstudied,andmainlythephysicalMIMOtechnologyisanalyzed,includingsomeMIMOtechnologies,thesignificanceofthem,andtheMIMOchannelmode

8、l,aswellastheanalysisofMIMOsystemcapacity.Consideringtherapidmobilit