MIMO多天线系统在高速铁路应用的仿真.doc

王晓婷 3进 3 3郭摘要 : 旨在 王晓婷 3 进 3 3 郭 摘要 : 旨在讨论 M IMO 技术在高速铁路通信中应用的可行性及能够带来的性能增益 。利用 MA T2 LAB 2S IMUL IN K仿真平台 , 建 立 了 一 个 最 高 时 速 300 km 的 多 天 线 通 信 系 统 模 型 , 采 用 时 变 的 R ayle igh多径信道 , 对不同的天线个数 、调制方式以及不同移动速率等不同情况下的系统性能进 行仿真及分析比较 , 以证实预期的观点 。 关键词 : 多天线技术 ; 高速铁路 ; 空时分组码 A b stra c t: Th is p ap e r wa s a im ed a t d iscu ssing the fea sib ility of u sing M IMO in h igh2sp eed ra ilway com 2 m un ica tion and incu rring po ten tia l p e rfo rm ance ga in. Th rough the he lp of the sim u la te p la tfo rm of MA T2 LAB 2S IMUL IN K, a mode l of m u lti - an tenna comm un ica tion system w ith the m axim um sp eed of 300 km / h wa s con struc ted, wh ich adop ts tim e2va riab le R ayle igh m u lti2p a th channe l. The sim u la tion s and comp a r2 ison ana lysis of system p e rfo rm ance we re m ade to p rove the exp ec ted viewpo in ts te rm of d iffe ren t num be r of an tenna s, d iffe ren t modu la tion mode s, and d iffe ren t movem en t sp eed. Key word s: M IMO (M u ltip le2inp u t2m u ltip le2ou tp u t) , H igh Sp eed R a ilway, STBC 我国铁路无线通信系统主要包括列车无线调度 通信系统 、站场平面调车无线通信系统和铁路区间 移动通信等 。由于铁路无线通信系统已越来越多的 用于传输各种调度命令及控制信息 , 因此可靠的无 线通信质量就成为令人关注的研究课题 。目前 , 我 国的 GSM 2R 网络建设还处在起步阶段 , 尚有一些 问题没有得到较好地解决 , 比如无线通信质量不稳 定等 。与公网的网络覆盖不同 , 铁路通信需要面对 更复杂多变的地理环境和更高的移动速度 。 M IMO (M u ltip le2inp u t2m u ltip le2ou tp u t) 多 天 线 技术是通信领域的一项新技术 。它能在不增加带宽 和与功率的情况下 , 成倍地提高无线通信系统的容 量和频谱效率 , 堪称新一代无线通信系统中的关键 技术之一 。它可以改变接收信号的分布 , 减小深度 衰落的概率 , 从而可以大大提高无线覆盖率 , 这样 既可以减小系统的发射功率 , 又降低误码率 。现在 的系统一般比较适合在基站侧使用多发送 、多接收 技术 , 这从可操作性和成本上来说都是可行的 。在 最近开始实施的铁路通信 GSM 2R 网络方案中 , 采 用可分集发送和接收措施 , 不失为一种可行的有效 提高通信质量和信道容量的方法 。 1 系统建模 111 系统模型 空时分 组 码 ( STBC ) 的 A lamou ti 发 射 分 集 , 采用多天线发送 、单天线接收的分集方案 (如图 1 所示 ) , 比较适合只在基站端使用多天线的 情 况 。 由于 A lamou ti 编 码 矩阵 列与 列 之间 的正 交性 , 造 成了天线发送信号的正交 , 从而使接收端可以用最 大似然检测译码 , 大大降低了译码复杂度 , 而且能 得到最大的发送分集增益 。空时分组码相对于空时 格码虽然性能略有下降 , 但译码复杂度要相对简单 得多 , 这也是采用此方案的原因 。由此方案具体化 到整个系统 , 即加上发送 、接收部分 , 可得到系统 框图 , 如图 2所示 。 v 利用公 式 = m