[00136377]高速移动复杂场景的无线信道理论与方法研究

本项目属通信与信息系统领域。 无线传播信道特性决定无线通信系统性能。对于传输列车控制信号的专用移动通信系统,其无线信道特性是专用移动通信网规划与优化、可靠传输关键技术性能评估、确保列车安全运营的重要基础。本项目揭示了在高速移动状态,高架桥、隧道、路堑等特殊场景的新传播机制和信道特征,开创性地建立了动态规则几何建模理论与方法,建立了能精确刻画高速移动复杂场景特征的信道模型,以及适应于高速移动的快速同步和低时延信道估计方法。主要成果如下： 1. 提出高速移动复杂场景无线信道测量准则与方法。提出高速移动复杂场景统计区间、采样间隔等测量准则及方案,减小了切换次数,可对沿线所有基站覆盖进行无缝信道特征采集。获取了最高时速420公里复杂场景大、小尺度信道测量数据库,为进行信道特征获取以及关键技术性能评估奠定坚实的数据基础。美国、英国、加拿大等国学者将我们的测试数据作为评估列车宽带接入容量的重要依据。 2. 发现新的传播现象和信道特征。首次揭示列车等大型用户在隧道中运行时电波传播的“近阴影”现象,依据该现象提出隧道中电波传播“远视距区”概念,对于使用分布式天线替代昂贵的漏泄电缆实现隧道内无线覆盖具有重要科学意义;发现高架桥“屏障”效应及其对减弱信道多径衰落的作用;发现路堑U形结构加剧了多径效应。这些发现丰富了电波传播理论,对优化通信网络设计以及确保行车安全意义重大。 3. 建立高速移动复杂场景无线信道建模理论与模型。开创性地提出了动态规则几何建模方法,成为继参数建模、随机几何建模和静态规则几何建模方法之后的又一类崭新的信道建模方法,丰富了现有信道建模理论。新方法可以更好地建模高速移动的车载通信环境并保持较低的建模复杂度。该成果受到美国、英国、加拿大等国学者的关注,成为ESI高被引论文。 4. 提出快速同步及低时延信道估计方法。传统移动通信场景中的终端移动速度较低,有足够时间获取同步及实现信道估计。但在高速移动条件下,要求在极短时间内实现快速同步捕获以及精确的信道估计。提出具有快速捕获、高估计精度、很好跟踪能力的同步以及信道估计方案和算法。研究成果对高速移动场景数据可靠传输奠定了理论基础。 本项目出版中、英文著作各1部,中文著作获中国大学出版社优秀著作一等奖;10篇代表作受到来自美国、英国、加拿大、韩国、奥地利、澳大利亚等国的2名院士、12名IEEE Fellow、2名IET Fellow的肯定和引用,被SCI总引183次、SCI他引101次,ESI高被引论文1篇;因为这些学术成果的影响力,项目组成员受到SCI期刊IET Electronics Letters的专访（Feature Interview）;获授权发明专利5项;获行业标准2项,获欧洲科技领域研究合作组织（COST）采纳提案8项,向国际电信联盟ITU-R提交提案1项,关于信道模型的研究成果被收录入国家铁路局“铁路数字移动通信系统（GSM-R）设计规范送审稿”并报送行业标准规范;获IEEE ITST、ICCC国际会议最佳论文3篇,“北京青年通信科技论坛”优秀论文奖1篇,期刊及国际会议特邀论文6篇;国际会议特邀报告5次。