面向高速铁路车站场景的多频段信道特性

为助力我国铁路数字化转型升级,需加快推进智能铁路的总体建设。以厦门北高铁车站为目标场景,结合我国铁路实际,采用射线跟踪(RT)技术对932 MHz、2.1 GHz、41 GHz和93.2 GHz 4个频段的铁路综合数字移动通信系统(GSM-R)、铁路5G(5G-R)、毫米波通信系统3种制式的信道特性展开研究。依托高性能射线跟踪仿真,精准刻画了不同频段下高铁车站场景的电波传播特性,对多频段、多制式下的多维度信道特性进行比较和研究。结果表明,电波频率越高,无线信号覆盖范围越小;且经由散射体产生的多径越少,多径信号在时间域和空间域的色散程度越弱。本文研究基于高铁车站的应用场景,为铁路专用移动通信系统的设计与改善提供了相应的理论依据、数据支持。     

高铁站场景2 100 MHz信道仿真与传播特性分析

随着铁路通信系统的发展需要和第五代移动通信技术(5G)的快速推进,5G-Railway (5G-R)有望成为铁路通信系统的下一代标准。2 100 MHz作为5G-R的潜在频段,其在经典铁路场景中的传播特性亟待研究。构建符合场景典型特征的三维模型,基于射线跟踪仿真法研究半封闭式高铁站台场景2 100 MHz无线信道的传播特性。在车站立柱、扶梯旁部署发射机,定义传播模型参数,分别在手持移动设备与车载移动台处进行大量仿真。计算路径损耗、时延扩展、角度扩展等信道特性,为5G-R部署的覆盖功率预测和网络规划与优化提供参考,弥补该频段在铁路应用方面研究的短缺。     

智能反射面辅助的5G高铁车站覆盖增强技术研究

为助力铁路数字化转型，基于5G的铁路专用移动通信(5G for railway, 5G-R)系统成为铁路智能联接的首选.本文利用前沿技术赋能铁路新一代移动通信，开展了智能反射面(intelligent reflecting surface,IRS)辅助5G高铁车站覆盖增强的研究.采用射线跟踪技术，精准刻画了2.1 GHz频段下高铁车站场景的电波传播特性；基于准确的电波传播特性，利用反射面、发射机和接收机三者之间的角度关系，对IRS部署进行了研究，并设计了相应的IRS波束指向；在获得IRS辅助下的信道传递函数后，对部署IRS前后的路径损耗(path loss,PL)和阴影衰落进行了建模和比较.结果表明：IRS的部署为目标区域带来了最大8.1 dB、平均4.63 dB的信号增益；目标区域的PL指数由未部署时的2.68减小至2.33，阴影衰落标准差由9.45 dB减小至6.43 dB.因此，部署IRS能够显著提高室外宏站对车站内部的信号覆盖，缓解车站建筑物遮挡对5G信号传输的影响，为车站场景下5G-R系统的设计与优化提供了理论基础和数据支撑.     

智能高铁铁路枢纽场景5G-R信道与传播特性分析

为构建现代综合交通运输体系,支撑我国高速铁路向智能化方向发展,基于第五代移动通信技术(5G)的铁路5G专用移动通信(5G-R)系统将成为铁路智能联接的首选。2.1 GHz频段有望承载5G-R系统,支持铁路产业不断涌现的新业务。高速铁路枢纽场景是列车行车指挥和客货调度的中枢,具有业务量大、业务类型复杂等特点,对铁路通信系统提出了更高的要求。本文以厦门北站铁路枢纽为研究场景,基于电子地图建立三维场景模型,采用射线跟踪方法,仿真并分析场景的信道与传播特性,并提出了通信系统设计的相关建议。本文的研究结果将有助于为铁路枢纽场景5G-R系统设计与优化提供参考,提高铁路枢纽场景无线覆盖质量。     

基于多源异构数据融合与RT的高铁网络优化系统

在高速铁路建设中,采用的电力拖车、路堑、站台、桥梁、明洞等特殊、形状不规则的建筑物,会对电磁波传播机理和多通路产生一定的影响,使其呈现出明显的衰减特性。从空间上看,呈现出强烈的空间异同性和频度相关,从而导致经验模型无法准确表征铁路场景的电波传播特性,成为制约无线网络规划精确度与效率、限制铁路移动通信系统高质量发展的理论瓶颈之一。针对这一挑战性难题,本文开展了基于多源异构数据融合的铁路移动通信高精确度网络规划及优化系统研究。采用高性能射线跟踪(RT)技术针对铁路通信930 MHz频段下的高铁场景进行了网络优化仿真。仿真结果表明,90%的接收信号强度相较于优化前提高了13.9 dB,显著提升了铁路复杂场景中的无线网络质量。     

市区场景下700MHz,1.9GHz和2.6GHz频段路径损耗模型及对比分析

针对我国5G移动通信系统候选频段传播特性的研究,本文提出了一种用于大尺度电波传播特性测试的方法,并将该测试方法应用于我国实际市区场景下的测试工作中.通过后期数据处理,使用最小二乘法估计拟合出了700MHz、1.9GHz和2.6GHz等3个频段市区场景的大尺度的路径损耗曲线和公式,并与自由空间和ITU的相关建议书中的模型进行比较,证明了测试方案的合理性.测试表明,700MHz较1.9GHz和2.6GHz频段路径损耗小,传播范围更广,能够加强其覆盖能力,从而节省大量的网络建设费用和能源消耗.进一步说明,700MHz更适合用于移动通信系统,有利于5G移动通信系统在我国的部署.     

面向新一代铁路移动通信的网络规划技术研究

为了解决铁路移动通信网络规划成本高且效率低的问题，满足铁路智能无线网络建设需求，以京沈客运专线为场景，研究了2.1 GHz频段下基于高性能射线跟踪的5G铁路专用移动通信（5G for railway, 5GR）智能无线网络规划技术.依托参考信号接收功率(reference signal receiving power, RSRP)高性能射线跟踪仿真得到电磁波在特定环境下传播时的信道特性和路径损耗，进而精准预算无线链路的RSRP和下行传输速率；同时将规划问题建模为多目标优化求解问题，使用遗传算法对基站参数进行分级规划，在RSRP覆盖达标的前提下，最大化下行传输速率，智能输出基站工参最优解.仿真结果表明该技术可以满足RSRP覆盖率和最大化下行传输速率的规划目标，为后续实现精准高效的5G-R无线网络规划和优化提供仿真支撑和参考.     

室外微蜂窝小区3.5GHz 电波传播特性仿真和分析

射线跟踪方法是研究室外微蜂窝小区电波传播的有效方法。基于入射及反弹射线法/ 镜像法对室外微小区环境中3. 5GHz 电波传播的路径损耗进行了仿真和分析,仿真结果与文献所给的结果一致性良好,验证了该 方法的正确性。提出了一种新型的射线管判收方法,可有效判断到达接收机的所有射线管。分析了仿真中得到的接收功率、均方根时延扩展、波达方向等传播参数,并比较了视距传播(LOS)和非视距传播(NLOS)的传播特性,这些分析结果可为3. 5GHz 频段无线通信系统的覆盖提供相应的理论依据。     

5GHz载频在第四代移动通信系统中的应用场景分析

5GHz作为第四代移动通信的新的备选使用频段,如何确定它的应用场景是4G通信系统设计的基础.本文分析了5GHz载频的电磁波传播特性,并根据第四代移动通信系统的系统需求分析了该条件下的信道特点,最后根据实测路损模型确定了5GHz载波在4G通信系统的应用场景和相应的基站发射功率.结论为:5GHz的载波在第四代移动通信系统中适合小覆盖范围,高传输速率的应用场景,在室内,市区微蜂窝,市区宏蜂窝和固定点对点环境下可以发挥良好的传播性能.     

5G网络高铁覆盖方案现状及演进

我国5G网络已经商用,运营商5G网络建设初期的重点是广覆盖.随着5G建设的深入,网络建设将向深度覆盖、容量提升和重点场景覆盖转变.由于工作于3.5GHz频段的5G网络在空间传播和穿透损耗方面,与4G相比存在较大差距,这必将对5G高铁场景连续覆盖带来挑战,因此需要针对高铁覆盖场景的特点,探讨未来5G网络的高铁覆盖解决方案...     

基于3.5GHz&2.1GHz混合组网的高铁覆盖规划研究

5G NR3.5GHz&2.1GHz的混合组网,通过高低频网络的协同,可以达到下行低频段的广覆盖或上行增强覆盖的目的。针对高铁场景高速移动、长距离连续覆盖、高穿透损耗等特征,通过3.5GHzTDD&2.1GHzFDD独立组网和协同组网的对比分析,并结合高低频组网工程建设方案、接入参数的设置分析,以探讨高低频组网在5G高铁覆盖场景的应用。     

5G高铁隧道覆盖方式分析

为了解决高铁隧道环境下5G不能有效沿用4G现有网络的问题,在分析现网高铁隧道覆盖现状和高铁隧道洞室的设置特点的基础上,通过链路预算计算了一定的边缘速率要求下泄漏电缆在3.5G频段的覆盖能力,并从两个方向论述了如何实现高铁隧道的全线覆盖,最后提出了不同的适用场景,即在5G建设初期,建议采用隧道双侧设置漏缆进行覆盖,后期随着5G网络建设的推进,以及2.1G频段的清理完毕,可逐步采用隧道单侧覆盖。     

5G城市轨道交通场景分类及信道建模

城市轨道交通是现代化交通基础设施的重要组成部分,5G作为新一代移动通信技术,可提供高速率、低时延的无线数据传输,有助于提升城市轨道交通的运行效率和服务质量。由于城市轨道交通场景的复杂性,需要针对性的通信场景分类、信道特性分析和精准的信道模型为城市轨道交通5G通信系统的设计提供理论支撑。基于此,提出了5G城市轨道交通电波传播场景的分类,以支撑典型场景下的信道测试与建模工作,同时阐述了城市轨道交通场景信道测量和建模的现状,并分析了当前面临的主要挑战。结合5G通信智能化特点,讨论了人工智能在信道特征提取和信道建模方面的应用前景与可行思路,并深入分析了基于可重构智能面和无人飞行器辅助的5G城市轨道交通信道建模研究现状和发展前景。最后,阐述了毫米波频段下5G城市轨道交通信道建模的研究。     

Wideband Millimeter-Wave Channel Characterization in an Open Office at 26 GHz

Based on the newest frequency allocation for the fifth generation (5G) radio systems at 26 GHz millimeter wave band by the World Radio Communications Conference, this paper investigates the wideband channel properties by measurements carried out in the LOS and NLOS environments at 26 GHz with 1 GHz bandwidth in an open office at KeySight Beijing, China, which is a representative of an indoor hotspot scenario. In the time domain measurements, an omni-directional biconical horn is used at the transmitter, while at the receiver a 24.3 dBi horn is applied and rotated with 5° angular step in the whole azimuth plane, and from ?20° to 30° in the elevation plane with 10° angular step. In the work, two kinds of path-loss models are developed, namely directional and omni-directional models by using close-in and float intercept methods. The directional path-loss model is useful for adopting beamforming techniques. The large scale channel parameters such as the shadow fading, root mean square (RMS) delay spread, RMS angular spread in the azimuth and elevation planes, Ricean K-factor, number of clusters and their correlations are investigated for the fifth generation (5G) link and system level simulations. A new method for extracting number of clusters is proposed to find the peak power within a sliding window. The power angular profiles are employed at the measurement locations for propagation mechanisms studies. We believe that the newest results in this work are useful in the simulations and planning for future 5G radio systems at 26 GHz.     

Research on characterization and modeling for 3D wideband time-varying channels for urban microcells at 2.55 GHz

Based on the outdoor microcell MIMO channel measurement campaign at 2.55 GHz,the time-evolution characteristics of three-dimensional wideband channel were studied.The SAGE algorithm was used to extract multipath parameters such as azimuth and elevation angle of departure and arrival.A bidirectional matching algorithm was applied to tracing multipath and the "birth-death" process.The statistical characteristics of multipath birth,lifespan,multipath initial and evolution parameters were analyzed and modeled based on the cross-correlations of multipath parameters.A time-varying channel model with multipath birth-death process was developed.The model parameter table and a detailed flowchart were offered for time-varying channel simulations.The proposed model was validated by comparing the root-mean-square (RMS) of delay spread and angular spread between the simulated and measured results.The channel model proposed can be applied in time-varying channel simulation for urban microcells and it’s also very important to be referred in 5G dynamic channel modeling.     

5G高铁建设方案研究

高铁覆盖是5G建设的重点场景,高铁场景又面临客户价值高、多普勒频移较大,车身穿损大,切换频繁的场景特点。本研究通过分析5G高铁的场景特点,对于5G高铁的部署原则、设备形态、容量能力、组网能力及天线选型方面给出了相关的技术分析,并提出了5G高铁的设备选型建议。针对高铁覆盖关注的切换区及重叠区的分析,本文进行了相关分析,并对高铁的站台及候车厅的高铁覆盖提出了有效的覆盖方案,以进一步完善5G高铁的覆盖效果。     

28 GHz MIMO无线信道特性分析与研究

基于室内视距(Line-of-Sight,LOS)和非视距(Non-Line-of-Sight,NLOS)无线信道测量数据,研究了28 GHz多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)信道参数和容量特性.具体地说,分析了莱斯K因子、时延扩展、出发角和到达角的角度扩展等信道参数,研究了MIMO信道容量及空间相关性对容量的影响.结果表明:莱斯K因子、时延扩展以及角度扩展值取决于测量环境及场景;LOS条件下时延扩展的累积分布函数(Cumulative Distribution Function,CDF)曲线与正态分布拟合优于NLOS条件下的数据;MIMO天线空间相关性越大信道容量越小.本文结果可为28 GHz无线通信系统设计提供有用信息.