611 浏览铁路宽带移动通信系统超级小区组网性能研究
摘要：随着高速铁路的发展,铁路数字移动通信系统（Global System for Mobile Communications-Railway,GSM-R）满足不了铁路系统日益增长的业务需求,逐渐向铁路5G专用移动通信系统（The 5th Generation Mobile Communications-Railway,5G-R）演进。5G-R系统采用同频组网方式,不可避免地会产生同频干扰问题。在高铁场景下,通信基站沿铁路两侧部署,列车的高速移动会造成频繁的小区切换。为了减少小区切换次数和降低同频干扰,铁路上采用超级小区组网方式。从超级小区和普通小区的实测数据对比结果来看,超级小区的吞吐量性能差于普通小区。超级小区可能会产生多径干扰问题,高速移动带来的多普勒频移可能会破坏正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）子载波之间的正交性,因此研究多径干扰和多普勒频移对超级小区组网性能的影响至关重要,研究结果有助于5G-R系统的网络部署。本文对超级小区和普通小区的无线信道特性进行了理论仿真,通过对比分析实测数据得到超级小区的吞吐量性能差于普通小区;基于实测数据和5G-R试验网络搭建了半实物仿真系统,实现超级小区和普通小区的模拟,分析了超级小区和普通小区的性能差异,通过改变信道参数分析了超级小区性能下降的原因。本文的主要工作如下:（1）理论仿真分析了超级小区和普通小区的信道特性,对比分析了实测数据中超级小区和普通小区的参考信号接收功率（Reference Signal Receiving Power,RSRP）、下行吞吐量、频偏和信道多径,分析可能导致超级小区吞吐量性能下降的原因。（2）在实验室搭建了半实物仿真系统,信道仿真器的两个下行信道分别仿真实际场景中两个基站的下行信道,导入大尺度衰落、噪声功率、小尺度衰落和多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）信道相关性,模拟超级小区和普通小区组网,并通过实际测试验证了半实物仿真系统模拟超级小区和普通小区组网的准确性。（3）基于半实物仿真系统,搭建了四小区连续覆盖的仿真场景,分析了超级小区和普通小区的吞吐量性能差异以及多径干扰和多普勒频移对超级小区性能的影响;在每个下行信道分别为单径和三径信道模型下,分析了多径干扰和多普勒频移对超级小区性能的影响程度,对比了不同位置处超级小区和普通小区的吞吐量性能差异。
关键词：高速铁路;
文章目录
致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
1.1 研究背景
1.2 研究意义
1.3 研究现状和发展趋势
1.3.1 概述
1.3.2 研究现状
1.3.3 存在不足
1.3.4 发展趋势
1.4 论文研究内容和章节安排
1.4.1 研究内容
1.4.2 章节安排
2 无线信道特性与信道模型
2.1 无线信道特性
2.1.1 路径损耗和阴影衰落
2.1.2 小尺度衰落
2.1.3 噪声和干扰
2.1.4 MIMO信道相关性
2.2 高铁场景特点和无线信道模型
2.2.1 高速铁路场景特点
2.2.2 高铁无线信道模型
2.3 本章小结
3 超级小区和普通小区组网无线信道特性分析
3.1 普通小区组网信道模型与信道特性
3.1.1 信道模型
3.1.2 信道特性分析
3.2 超级小区组网信道模型与信道特性
3.2.1 信道模型
3.2.2 信道特性分析
3.3 实测超级小区和普通小区组网信道特性分析
3.3.1 测试环境
3.3.2 RSRP与吞吐量性能
3.3.3 频率偏移
3.3.4 信道多径分布
3.4 本章小结
4 超级小区和普通小区组网半实物仿真系统搭建与验证
4.1 半实物仿真系统结构
4.1.1 仿真系统及相关参数
4.1.2 测量指标
4.2 半实物仿真系统验证
4.2.1 仿真方法
4.2.2 结果验证
4.3 本章小结
5 超级小区和普通小区组网仿真性能分析
5.1 测试模块吞吐量性能分析
5.1.1 不同RSRP值的吞吐量性能分析
5.1.2 不同多普勒频移的吞吐量性能分析
5.2 四小区连续覆盖仿真性能分析
5.2.1 超级小区与普通小区性能对比分析
5.2.2 多普勒频移对超级小区性能影响分析
5.2.3 信道多径干扰对超级小区性能影响分析
5.3 单径信道模型性能分析
5.3.1 超级小区吞吐量性能分析
5.3.2 不同位置处超级小区与普通小区性能对比分析
5.4 三径信道模型性能分析
5.4.1 超级小区吞吐量性能分析
5.4.2 不同位置处超级小区与普通小区性能对比分析
5.5 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
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