另外，当源节点与目的节点间由于障碍物的影响而无法正常通信时，通过引入协作中继可以消除通信链路的盲点，降低中断概率，提高系统性能并获得更高的增益。随后Covel等人对中继信道进行了深入的研究，并给出了系统容量的上下限，奠定了协作通信技术的理论基础[18]。图1.3高速铁路场景下的协作通信系统多中继协作通信还能利用物理层特性提高信息传输的安全性。现有的物理层安全技术主要是通过MIMO和中继技术来实现的[27]。......
2023-08-23
高铁车地间多跳协作通信技术
【摘要】：伴随着无线通信技术的飞速发展和迭代，传统的铁路通信业务也正在经历过渡转型，铁路无线通信系统从传统提供普通语音调度的铁路专用无线通信系统逐渐转变为集数据、语音和视频图像业务于一体的宽带多媒体系统，期望通过高速率、大带宽且具有服务质量保证的专用无线通信系统来提高工作效率、加快铁路信息化建设[6]。图1.2高铁无线通信系统演进图
伴随着无线通信技术的飞速发展和迭代，传统的铁路通信业务也正在经历过渡转型，铁路无线通信系统从传统提供普通语音调度的铁路专用无线通信系统（Global System for Mobile Communications-Railway，GSM-R）逐渐转变为集数据、语音和视频图像业务于一体的宽带多媒体系统（Long Term Evolution-Railway，LTE-R），期望通过高速率、大带宽且具有服务质量保证的专用无线通信系统来提高工作效率、加快铁路信息化建设[6]。
图1.1 5G三大典型场景及智慧轨道交通需求
如图1.2所示，高铁无线通信由GSM-R向下一代宽带移动通信系统LTE-R的演进已经被深入研究，而5G网络致力于增强的移动宽带通信服务和广域的机器类通信服务，可以预见，未来面向“智慧铁路”的5G铁路移动通信系统（5th Generation for Railway，5G-R）将全面提高铁路运输效率和乘客服务质量，进而进一步提升高铁的吸引力和竞争力[7]。在全球无线通信标准化组织3GPP第17次立项会议上，确定了多输入多输出（Multiple Input Multiple Output，MIMO）增强为新的立项内容，并且将高铁增强作为其中最重要的组成部分，这也意味着，将新型的无线通信技术应用到高铁场景下是十分迫切的需求[8]。作为5G的核心关键技术之一，大规模MIMO技术能够很好地应付更高的通信要求，但是在高铁场景下，大规模MIMO技术存在严重的信道间干扰，面临着需要天线射频链路严格同步和接收端信号检测复杂等几个方面的问题[9]。另外，在高速列车移动过程中进行车地间通信将面临非常严重的多普勒频移和车厢的穿透损耗问题，所以研究如何通过先进的技术来避免或者解决车厢穿透损耗和多普勒频移所带来的影响具有十分重要的意义。
图1.2 高铁无线通信系统演进图
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2023-08-23
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表4.1基于最大化安全容量的联合天线选择和功率分配算法2.基于拉氏乘子法的功率分配方案通过JOSCA算法能够选取出使得系统安全容量达到最优的发射天线和发射功率，根据安全容量的闭式表达式，可以发现，不管发射人工噪声的RAU的功率如何进行分配，都不会影响最终的发射天线的选择和发射有效信号功率分配因子的求解，所以可以对发射人工噪声的功率进一步分配以明确冗余的RAU分别使用多大的功率。......
2023-08-23
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在高速移动通信场景下，高频段的毫米波通信技术的应用使得其与常规低频段的通信技术面临着同样的挑战。因此，对于高速移动的通信场景而言，开发毫米波频段通信技术具有较高的研究价值。因此，联合考虑毫米波传输的信道特性与传输技术将是接下来的研究重点。......
2023-08-23
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高速铁路车地间多跳协作通信技术详细阅读
由于精确的误比特率难以获得，本文通过推导成对差错概率来获得平均误比特率的上界。在瑞利道下，类似文献[158]相关的推导，得到Bob的接收误比特率为其中，为发射端与Bob的信道系数方差。对于Eve，可以将人工噪声表达为信道噪声的一部分，从而Eve接收误比特率为考虑到实际情况下，Eve端无法得到反馈的CSI。因此，对于Eve来说，最终的误比特率可以近似表示为[163]......
2023-08-23
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高速铁路车地间多跳协作通信技术的性能分析详细阅读
系统的SC为合法信道容量与窃听信道的信道容量的差值其中，P表示传输功率；表示合法信道的噪声方差；表示窃听信道的噪声方差。反之，则系统的SC为0，不具备保密能力，无法实现信息的安全传输。当信道为复加性高斯白噪声信道时，系统的SC为2.误比特率性能分析SM信号经过MLD算法检测后，由于精确的误比特率难以获得，本文通过推导成对差错概率来获得平均误比特率的上界。......
2023-08-23
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多跳协作通信技术在高速铁路车地间成功应用详细阅读
则BS和IRS之间的信道矩阵被建模为其中，是BS-IRS链路中第n条路径的复信道增益，an和bn是与传统毫米波信道相似的第n条传播路径的接收和发送阵列响应向量，分别表示为其中，λ是毫米波波长；表示与均匀天线阵列中相似的单元距离。对于IRS和用户之间的毫米波信道，由于IRS密集分布在传输路径中，因此视距传输较为集中，这使得散射路径可以忽略[81]。......
2023-08-23
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