基于频谱融合及控制面/用户面解耦的未来高铁移动通信关键技术研究

From the state strategic considerations, the future mobile communication technology for high-speed railway, which is similar to the evolution of the fifth generation mobile communication (5G) of public network, should be deployed beforehand. For the future 5G system, whether public or professional, the contradiction between spectrum's supply and demand will be ever growing. How to effectively use the existing unlicensed spectrum resource is the motivation of this project. Based on the backgorund, considering the universality of the future mobile communication technology, the requirements of the future mobile communications and characteristics for high speed railway, the project studies the 5G based key techniques of mobile communication system for high speed railway scenarios, including the convergence of unlicensed spectrum and licensed spectrum, decoupling structure of control plane and the user plane and its compatibility, interference coordination of the convergent system, and the key technique applications, such as massive MIMO, and so on. It is expected that we will achieve successful breakthrough on the key problems, and form a series of achievements of independent intellectual property rights. We believe that the topics of this project accord with the national science and technology development strategies and major requirements, and the development trend of communications industry. The project will surely benefit to breakthrough of the 5G and high speed railway associated technologies, and make contributions to national brand of independent complete set of high speed technology.

与公网向第5代移动通信（5G）演进一样，与高铁有关的移动通信技术也将向下一代演进，从国家战略考虑，必须先行部署。未来5G系统，无论是公用还是专用，频谱资源需求与供给之间的矛盾将日益扩大，对于licensed系统，如何有效利用现有unlicensed频段资源就是本课题研究的出发点。基于此，本课题考虑未来移动通信技术的普适性，同时兼顾未来高铁移动通信的需求和特点，研究基于5G关键技术的高铁移动通信系统关键技术，包括高铁场景下unlicensed频段与licensed频段融合、控制面与用户面解耦的通信系统架构及兼容性、融合系统的干扰协调，以及大规模MIMO等关键技术应用等。预期将在上述关键问题上实现有效突破，形成一系列具有自主知识产权的成果。我们相信，本课题的选题符合国家科技发展战略和重大需求，也符合通信产业发展的趋势，必将有利于5G技术和高铁相关技术的突破，为自主高铁成套技术国家品牌作出贡献。

本课题针对考虑未来移动通信技术的普适性，同时兼顾未来高铁移动通信的需求和特点，研究了基于5G 关键技术的高铁移动通信系统关键技术，提出了一种控制面与用户面解耦的高铁移动通信系统架构，为兼顾高铁列控与列调的需求以及旅客无线通信的需求，架构中将列控列调类业务也归类到控制面资源块中，从而保证了这类特殊业务的可靠性，在此解耦体系架构下，研究了未来高铁移动通信网络的非授权频段与授权频段的融合、保证用户QoS的双调度器方案、快速可靠切换方案和多播切换设计、干扰协调方案、混合空间调制方案、基于位置的有限反馈MU-MIMO方案，以及大规模MIMO 和波束赋形方案，以及多波束分集和并发传输方案，形成了一整套基于5G关键技术的高低频融合的，高铁未来移动高铁在上述关键问题上实现了有效突破。对于现有的基于LTE的网络架构和体系，形成了一整套基于5G的未来高铁移动通信系统关键技术，特别是基于控制面与用户面解耦的高铁移动通信系统架构的接入控制协议及解决方案的代表性成果，可以使网络吞吐性能、切换延迟性能和系统可靠性能得到巨大提升。大量研究成果发表在国际顶级学术刊物和旗舰学术会议上，同时申请了大量的发明专利。本项目的研究为未来我国高铁移动通信网络的演进提供了宝贵的理论和技术支撑，为践行国家科技发展战略和重大需求贡献了一定的力量。.此外，在项目实施过程中，考虑到本课题的相关性及高铁线路的入侵监测实际需求，在完成上述目标计划的基础上，对研究计划做了适当的扩展，基于最大限度共享通信基础设施的原则，探索了在基于控制面与用户面解耦的高铁移动通信系统高频部分叠加雷达探测系统的一体化技术研究，研究结果表明，通过高铁移动通信与入侵检测雷达一体化设计，可以在保障正常通信的前提下实现雷达监测需求，提高系统的性价比，课题研究成果将会具有巨大的应用潜力。