高速铁路宽带无线信道非平稳特性的研究

高速铁路无线信道因其相对陆地蜂窝无线信道具有特殊性，已成为无线通信信道测量与建模领域研究的热点问题。已有研究表明：高速铁路无线信道具有变化场景丰富，直射径较强，Doppler频偏较大等特点，现有信道模型无法准确描述高速铁路无线信道特征，因此基于实测数据的高速铁路无线信道建模分析势在必行。本课题旨在研究高速铁路无线信道非平稳特性，从高架桥，山区，U型槽等高速铁路典型场景的无线信道实测数据出发，重点研究高速铁路时变信道的平稳界，即确定其平稳时间和平稳频率，然后基于马尔科夫链从弱平稳界多径生灭过程和确定多径连续时间生灭过程两个角度，揭示高速移动对信道多径特征变化影响，为高速铁路宽带无线通信系统样机开发测试和系统级仿真工作提供基础。

信道是通信系统设计的基础，准确认知无线信道是设计通信系统的前提条件，它为通信系统原型机设计和系统、链路级仿真提供真实参考，因此高铁无线信道随之成为研究的首要问题。高铁信道与陆地蜂窝信道存在很大差别，差别的关键在于信道是快速衰落，并且是非平稳的。基于此，本课题利用业内认可的Propsound信道测量仪和自研的基于无线蜂窝的信道数据采集设备，在京津城际、郑西高铁等高铁典型场景，开展了2.35GHz频段10M带宽和50MHz带宽的信道测量，获取了丰富的测试数据。基于实测数据，建立基于位置的无线信道模型，提出基于簇延迟线的多径信道模型，利用随机非平稳统计理论，借助于马尔科夫生灭过程统计方法，研究了典型场景下多径径数、确定多径的非平稳信道模型。三年来，课题组按计划开展了丰富的卓有成效的研究工作，共发表代表性论文16篇（包括An1区论文1篇），申请专利4项，培养了一批青年人才。上述研究成果，形成了一系列的高铁无线信道的关于大尺度、中尺度和小尺度方面的完整模型，对我国高铁无线通信的宽带化的研究，提供了重要的理论支撑。此外，在项目的实施过程中，考虑到本课题组的研究特色为无线信道，在完成上述目标的基础上，根据高铁下一代无线通信的发展趋势，课题组积极做了适当的扩展，结合基于随机散射模型和图论的信道模型构建方法，探索了面向多天线的高铁信道测量与模型构建的研究。