本书主要基于数学的统计特性，研究高铁信道的分布，可以将高铁信道建模为服从大尺度衰落与小尺度衰落结合的空时相关信道模型[148]。不同场景的高铁运行信道环境可以简化建模为具备不同莱斯因子的空时相关莱斯衰落[6]。当多径分量较少，视距分量较明显的时候，莱斯因子越大，此时频域上有较大的频移，而多径的频移分布繁杂，很难直接消除，这也是高铁无线通信所受严重影响的原因之一。......
2023-08-23
高速铁路多跳协作通信技术成果
【摘要】：而发射信号x既带有天线序号索引信息，也包含调制载波的信息，如表2.1所示，其中带有下划线的是天线序号所映射的信息比特，不带下划线的是采用4阶正交幅度调制载波符号所对应的信息比特，两者相互独立，这也使得接收端更容易检测。表2.1空间调制映射规则表接收端采取最大似然检测算法检测器，穷尽搜索所有可能的发射符号，以最大后验概率为准则，找出具有最小欧氏距离的发射符号，作为检测结果。
空间调制系统分为幅度相位调制（Amplitude Phase Modulation，APM）和天线序号映射两部分。假设发射APM信号的天线携带有n比特的信息，将其分成n1和n2两部分，n1的信息用天线序号承载，n2的信息则通过APM进行调制，满足n2=log（2M），M为APM调制符号阶数[152]。如图2.4所示，源信号经过数字处理技术变成串行的比特流，一部分比特流用于选择所使用的发射天线，另一部分比特流以符号调制的方式经过射频链然后通过前一部分所选择的天线发射出去[40]。同一时刻激活的天线数为n-Nt+1，其中发射端第t根天线发送的信号矢量记为x，则
图2.4 空间调制系统框图
其中，si为调制符号，i∈{1，2，…，M}，E[|si|2]=Et。假设激活发射端通过天线选择算法确定的Nt根中的第t根天线发送，则接收信号为
其中，
是天线间的信道增益系数，
，其元素服从CN（0，1）。而发射信号x既带有天线序号索引信息，也包含调制载波的信息，如表2.1所示，其中带有下划线的是天线序号所映射的信息比特，不带下划线的是采用4阶正交幅度调制载波符号所对应的信息比特，两者相互独立，这也使得接收端更容易检测。
表2.1 空间调制映射规则表
接收端采取最大似然检测（Maximum-Likelihood Detector，MLD）算法检测器，穷尽搜索所有可能的发射符号，以最大后验概率为准则，找出具有最小欧氏距离的发射符号，作为检测结果。假设已知信道状态，则MLD可以表示为[153]
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高速铁路车地间通信多跳协作技术详细阅读
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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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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多跳协作通信技术在高速铁路上的应用详细阅读
本小节将在半双工中继系统中对比上述传统预编码方法，并分析其各自的性能。图2.1所示为用户数为4时，应用五种传统中继预编码方案时系统的平均速率随SNR的变化情况。图2.1不同中继预编码方案平均速率比较图2.2不同中继预编码方法误码率比较......
2023-08-23
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高速铁路车地间多跳协作通信技术中的应用详细阅读
接下来，我们将关注问题的多预编码矩阵联合优化问题，其中等价目标函数通过以下过程重新制定，以适应基本ADMM解决方案框架。近似解可计算为为了确保优化结果满足功率约束，需要通过求解子优化问题来额外计算松弛的数字预编码矩阵，其拉格朗日函数由下式给出：其中，ε≥0为拉格朗日乘子。......
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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高速铁路车地间多跳协作通信仿真结果及分析详细阅读
在本节中，通过仿真的方式验证本章前面几节所提出的理论，并详细分析速度、位置、莱斯因子K和功率分配因子α对安全容量和BER性能的影响。图4.3DSSM与现存其他方法信道容量的比较在图4.4中，详细讨论了列车位置对图4.4的遍历性SC和图4.4的合作平均SC的影响。图4.6本文所提协作DSSM与集中式传统SM的信道容量比较图4.7显示了不同莱斯因子K和相关阴影衰落方差情况下，高铁的移动速度对DSSM系统误码率性能的影响。......
2023-08-23
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