高速铁路宽带无线信道测量与建模技术

本书是“高速铁路基础研究与技术创新丛书”之分册，主要包括无线信道测量与建模理论、高铁宽带无线信道测量方法、高铁宽带无线信道测量系统、高铁宽带无线信道特征、高铁宽带无线信道模型、机器学习在高铁无线信道研究中的应用等内容。 本书可作为从事铁路通信领域研究的科研人员和技术人员的参考书，也可供高等院校通信及相关专业的研究生学习使用。

第1章 绪论
1.1 高铁宽带移动通信系统发展趋势
1.2 高铁宽带移动通信传输新技术
1.2.1 移动中继
1.2.2 DAS
1.2.3 MIMO/mMIMO
1.2.4 CoMP
1.2.5 毫米波
1.3 高铁宽带无线信道研究意义与挑战
1.4 高铁宽带无线信道测量与建模研究现状
1.4.1 高铁宽带无线信道测量研究现状
1.4.2 高铁宽带无线信道建模研究现状
1.5 高铁宽带无线信道模型标准化进展
第2章 无线信道测量与建模理论
2.1 电波传播机制
2.1.1 自由空间传播
2.1.2 反射和透射
2.1.3 绕射
2.1.4 散射
2.2 信道衰落特性
2.2.1 大尺度衰落特性
2.2.2 小尺度衰落特性
2.3 信道测量技术
2.3.1 时域信道探测
2.3.2 频域信道探测
2.3.3 多天线信道探测
2.4 信道建模方法
2.4.1 统计建模
2.4.2 确定性建模
2.4.3 基于几何的随机建模
2.4.4 基于传播图的随机建模
第3章 高铁宽带无线信道测量方法
3.1 高铁宽带无线信道测量的指标要求
3.2 基于WCDMA信号的高铁宽带无线信道测量方法
3.2.1 WCDMA信号
3.2.2 信道冲激响应提取
3.2.3 信道可辨识性分析
3.2.4 半实物仿真验证
3.3 基于LTE信号的高铁宽带无线信道测量方法
3.3.1 LTE信号
3.3.2 信道冲激响应提取
3.3.3 信道冲激响应性能分析
3.3.4 定时偏差补偿
3.3.5 MATLAB仿真验证
3.4 基于移动虚拟天线阵列的高铁多天线信道测量方法
3.4.1 基本原理
3.4.2 理论验证
第4章 高铁宽带无线信道测量系统
4.1 基于标准信道探测器的高铁宽带无线信道测量系统
4.1.1 Propsound信道探测器
4.1.2 系统搭建
4.1.3 时钟同步方案
4.2 基于LTE网络的高铁宽带无线信道测量系统
4.2.1 系统架构
4.2.2 硬件设计
4.2.3 软件设计
4.2.4 实验室校准与验证
4.3 高铁场景下宽带无线信道测试
4.3.1 郑西高铁信道测试
4.3.2 京津高铁信道测试
4.4 高铁宽带无线信道测量数据处理
4.4.1 测量设备系统响应消除
4.4.2 噪声门限选取
4.4.3 多径搜索
4.4.4 大尺度和小尺度数据获取
4.4.5 虚拟多天线数据获取
4.4.6 多链路数据获取
第5章 高铁宽带无线信道特征
5.1 高铁信道大尺度衰落特征
5.1.1 路径损耗
5.1.2 阴影衰落
5.2 高铁信道小尺度衰落特征
5.2.1 莱斯K因子
5.2.2 多径特征
5.2.3 多普勒特征
5.2.4 角度特征
5.3 高铁信道非平稳特征
5.3.1 游程检验
5.3.2 平稳间隔
5.3.3 生灭过程
5.4 高铁多天线信道特征
5.4.1 空间相关性
5.4.2 信道容量
5.5 高铁多链路信道特征
5.5.1 相关矩阵共线性
5.5.2 和速率容量
第6章 高铁宽带无线信道模型
6.1 基于CDL的高架桥场景信道建模
6.1.1 多径簇提取
6.1.2 多径簇模型
6.1.3 模型验证
6.2 基于射线跟踪的隧道场景信道建模
6.2.1 仿真与验证
6.2.2 扩展仿真
6.2.3 大尺度衰落分析
6.2.4 小尺度衰落分析
6.3 基于传播图的路堑场景信道建模
6.3.1 传播图模型
6.3.2 信道冲激响应生成
6.3.3 模型验证
6.3.4 仿真结果与分析
6.4 基于几何的高铁MIMO信道建模
6.4.1 参考模型
6.4.2 相关函数与多普勒功率谱
6.4.3 半经验MIMO信道模型
6.4.4 仿真模型
6.4.5 仿真结果与分析
6.5 基于几何的高铁多链路MIMO信道建模
6.5.1 几何模型
6.5.2 信道冲激响应
6.5.3 多链路互相关函数
6.5.4 数值结果与分析
6.6 基于几何的高铁动态多链路mMIMO信道建模
6.6.1 3D几何模型
6.6.2 宽带信道冲激响应
6.6.3 簇时空演化
6.6.4 多链路空间互相关函数
6.6.5 仿真模型
6.6.6 仿真结果与分析
6.6.7 模型验证
第7章 机器学习在高铁无线信道研究中的应用
7.1 高铁信道场景识别
7.1.1 概述
7.1.2 数据集生成
7.1.3 特征融合方式
7.1.4 深度神经网络
7.1.5 新型场景识别模型
7.1.6 模型设置
7.1.7 性能评估
7.1.8 场景相关性分析
7.2 高铁信道多径分簇
7.2.1 概述
7.2.2 GMM聚类算法
7.2.3 基于VB-GMM的多径分簇算法
7.2.4 S_Dbw指数
7.2.5 基于密度的多径分簇评价指标
7.2.6 合成数据验证
7.2.7 实测数据验证
7.3 高铁信道特性预测
7.3.1 概述
7.3.2 数据集生成
7.3.3 空时信道预测模型
7.3.4 超参数确定
7.3.5 预测精度评估
7.3.6 计算复杂度评估
参考文献