高速鐵路車地間大規(guī)模MIMO通信技術(shù)

　　《高速鐵路車地間大規(guī)模MIMO通信技術(shù)》針對(duì)我國軌道交通領(lǐng)域中5G相關(guān)技術(shù)應(yīng)用的實(shí)際情況，尤其是高速鐵路（簡稱高鐵）場景下無線通信運(yùn)行成本和用戶服務(wù)質(zhì)量等方面存在的問題和挑戰(zhàn)，重點(diǎn)從高鐵通信鏈路的傳輸速率和穩(wěn)定性出發(fā)，對(duì)無線信號(hào)的發(fā)射一傳輸一接收全過程進(jìn)行整體論述。首先，針對(duì)軌旁大規(guī)模分布式接入點(diǎn)協(xié)作的場景，推導(dǎo)用戶分布滿足泊松分布條件下系統(tǒng)頻譜效率和能量效率的閉式表達(dá)式，并提出一種基于數(shù)模轉(zhuǎn)換器精度與接入點(diǎn)選擇聯(lián)合優(yōu)化的能效均衡方法；在此基礎(chǔ)上，針對(duì)高鐵車載接入設(shè)備增加對(duì)系統(tǒng)能耗帶來的不利影響，在基站端引入波束賦形技術(shù)，設(shè)計(jì)一種混合精度移相器量化混合預(yù)編碼結(jié)構(gòu)來****化系統(tǒng)能量效率。進(jìn)一步考慮實(shí)際部署去蜂窩網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)了一種包括初始接入、基于模糊c聚類的用戶分簇和啟發(fā)式功率分配策略的可擴(kuò)展的非正交多址接入輔助的去蜂窩系統(tǒng)。然后，為了提高列車在小區(qū)重疊區(qū)域進(jìn)行信號(hào)傳輸時(shí)的穩(wěn)定性，研究通過調(diào)整波束成形矢量來調(diào)整接收信號(hào)強(qiáng)度的無縫越區(qū)切換方案，并分析了所提方案對(duì)列車乒乓切換觸發(fā)率和切換成功率的影響。接著，為了解決軌旁障礙物遮擋導(dǎo)致列車鏈路阻塞問題，考慮利用智能超表面重構(gòu)信道環(huán)境來提升用戶鏈路持續(xù)性，并提出一種智能超表面輔助混合預(yù)編碼設(shè)計(jì)的抗阻塞方案實(shí)時(shí)補(bǔ)償接收信號(hào)的接收功率損失。最后，考慮列車高速移動(dòng)所帶來的多普勒頻移和空時(shí)相關(guān)性的影響，利用智能超表面輔助接收空間調(diào)制進(jìn)行信號(hào)傳輸，并提出一種天線與智能超表面單元的選擇算法來補(bǔ)償多普勒頻移并提供高速率傳輸。進(jìn)一步考慮列車封閉車廂對(duì)信號(hào)產(chǎn)生高穿透損耗的影響，考慮利用智能全表面替代，研究其協(xié)助空間調(diào)制進(jìn)行傳輸，并基于容量****化原則采用梯度投影法優(yōu)化相移矩陣以避免信號(hào)延遲放大和高損耗?！陡咚勹F路車地間大規(guī)模MIMO通信技術(shù)》對(duì)相關(guān)技術(shù)在高鐵場景下的應(yīng)用提供了研究思路、理論指導(dǎo)與仿真驗(yàn)證，適合從事預(yù)編碼、去蜂窩系統(tǒng)、空間調(diào)制和智能超表面相關(guān)研究方向并對(duì)高鐵無線通信場景較為感興趣的讀者作為參考用書。

　　丁青鋒（1980-），男，安徽懷寧人，華東交通大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，中國電子學(xué)會(huì)青年科學(xué)家俱樂部會(huì)員、中國通信學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員；主要從事軌道交通無線通信、電力系統(tǒng)通信、移動(dòng)通信理論與關(guān)鍵技術(shù)等方向的研究。展愛云（1973-）女，江蘇如皋人，華東交通大學(xué)教授，主要從事光通信技術(shù)、編碼技術(shù)等方向的研究。李怡浩（1999-）男，安徽安慶人，南京匯川技術(shù)研發(fā)中心有限公司通信軟件工程師，碩士研究生學(xué)歷，主要從事無線通信軟件開發(fā)工作。王松（1997-）男，河南南陽人，中鐵通信信號(hào)勘測設(shè)計(jì)院有限公司工程設(shè)計(jì)師，碩士研究生學(xué)歷，主要從事鐵路／地鐵通信系統(tǒng)相關(guān)設(shè)計(jì)工作。羅靜（1997-）男，江西新余人，深圳小米通訊技術(shù)有限公司無線通信軟件工程師，碩士研究生學(xué)歷，主要從事通信協(xié)議相關(guān)工作。