高速鐵路車地間大規(guī)模MIMO通信技術

　　《高速鐵路車地間大規(guī)模MIMO通信技術》針對我國軌道交通領域中5G相關技術應用的實際情況，尤其是高速鐵路（簡稱高鐵）場景下無線通信運行成本和用戶服務質量等方面存在的問題和挑戰(zhàn)，重點從高鐵通信鏈路的傳輸速率和穩(wěn)定性出發(fā)，對無線信號的發(fā)射一傳輸一接收全過程進行整體論述。首先，針對軌旁大規(guī)模分布式接入點協作的場景，推導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式，并提出一種基于數模轉換器精度與接入點選擇聯合優(yōu)化的能效均衡方法；在此基礎上，針對高鐵車載接入設備增加對系統(tǒng)能耗帶來的不利影響，在基站端引入波束賦形技術，設計一種混合精度移相器量化混合預編碼結構來****化系統(tǒng)能量效率。進一步考慮實際部署去蜂窩網絡，設計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)域進行信號傳輸時的穩(wěn)定性，研究通過調整波束成形矢量來調整接收信號強度的無縫越區(qū)切換方案，并分析了所提方案對列車乒乓切換觸發(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致列車鏈路阻塞問題，考慮利用智能超表面重構信道環(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編碼設計的抗阻塞方案實時補償接收信號的接收功率損失。最后，考慮列車高速移動所帶來的多普勒頻移和空時相關性的影響，利用智能超表面輔助接收空間調制進行信號傳輸，并提出一種天線與智能超表面單元的選擇算法來補償多普勒頻移并提供高速率傳輸。進一步考慮列車封閉車廂對信號產生高穿透損耗的影響，考慮利用智能全表面替代，研究其協助空間調制進行傳輸，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延遲放大和高損耗。《高速鐵路車地間大規(guī)模MIMO通信技術》對相關技術在高鐵場景下的應用提供了研究思路、理論指導與仿真驗證，適合從事預編碼、去蜂窩系統(tǒng)、空間調制和智能超表面相關研究方向并對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，華東交通大學教授、博士生導師，中國電子學會青年科學家俱樂部會員、中國通信學會高級會員；主要從事軌道交通無線通信、電力系統(tǒng)通信、移動通信理論與關鍵技術等方向的研究。展愛云（1973-）女，江蘇如皋人，華東交通大學教授，主要從事光通信技術、編碼技術等方向的研究。李怡浩（1999-）男，安徽安慶人，南京匯川技術研發(fā)中心有限公司通信軟件工程師，碩士研究生學歷，主要從事無線通信軟件開發(fā)工作。王松（1997-）男，河南南陽人，中鐵通信信號勘測設計院有限公司工程設計師，碩士研究生學歷，主要從事鐵路／地鐵通信系統(tǒng)相關設計工作。羅靜（1997-）男，江西新余人，深圳小米通訊技術有限公司無線通信軟件工程師，碩士研究生學歷，主要從事通信協議相關工作。