导语摘要
《高速铁路车地间大规模MIMO通信技术》针对我国轨道交通领域中5G相关技术应用的实际情况，尤其是高速铁路（简称高铁）场景下无线通信运行成本和用户服务质量等方面存在的问题和挑战，重点从高铁通信链路的传输速率和稳定性出发，对无线信号的发射一传输一接收全过程进行整体论述。首先，针对轨旁大规模分布式接入点协作的场景，推导用户分布满足泊松分布条件下系统频谱效率和能量效率的闭式表达式，并提出一种基于数模转换器精度与接入点选择联合优化的能效均衡方法；在此基础上，针对高铁车载接入设备增加对系统能耗带来的不利影响，在基站端引入波束赋形技术，设计一种混合精度移相器量化混合预编码结构来****化系统能量效率。进一步考虑实际部署去蜂窝网络，设计了一种包括初始接入、基于模糊c聚类的用户分簇和启发式功率分配策略的可扩展的非正交多址接入辅助的去蜂窝系统。然后，为了提高列车在小区重叠区域进行信号传输时的稳定性，研究通过调整波束成形矢量来调整接收信号强度的无缝越区切换方案，并分析了所提方案对列车乒乓切换触发率和切换成功率的影响。接着，为了解决轨旁障碍物遮挡导致列车链路阻塞问题，考虑利用智能超表面重构信道环境来提升用户链路持续性，并提出一种智能超表面辅助混合预编码设计的抗阻塞方案实时补偿接收信号的接收功率损失。最后，考虑列车高速移动所带来的多普勒频移和空时相关性的影响，利用智能超表面辅助接收空间调制进行信号传输，并提出一种天线与智能超表面单元的选择算法来补偿多普勒频移并提供高速率传输。进一步考虑列车封闭车厢对信号产生高穿透损耗的影响，考虑利用智能全表面替代，研究其协助空间调制进行传输，并基于容量****化原则采用梯度投影法优化相移矩阵以避免信号延迟放大和高损耗。
《高速铁路车地间大规模MIMO通信技术》对相关技术在高铁场景下的应用提供了研究思路、理论指导与仿真验证，适合从事预编码、去蜂窝系统、空间调制和智能超表面相关研究方向并对高铁无线通信场景较为感兴趣的读者作为参考用书。
作者简介
丁青锋（1980-），男，安徽怀宁人，华东交通大学教授、博士生导师，中国电子学会青年科学家俱乐部会员、中国通信学会高级会员；主要从事轨道交通无线通信、电力系统通信、移动通信理论与关键技术等方向的研究。
展爱云（1973-）女，江苏如皋人，华东交通大学教授，主要从事光通信技术、编码技术等方向的研究。
李怡浩（1999-）男，安徽安庆人，南京汇川技术研发中心有限公司通信软件工程师，硕士研究生学历，主要从事无线通信软件开发工作。
王松（1997-）男，河南南阳人，中铁通信信号勘测设计院有限公司工程设计师，硕士研究生学历，主要从事铁路／地铁通信系统相关设计工作。
罗静（1997-）男，江西新余人，深圳小米通讯技术有限公司无线通信软件工程师，硕士研究生学历，主要从事通信协议相关工作。
目录
第1章绪论
1.1研究背景及意义
1.2相关技术研究现状
1.3本书主要内容
第2章高铁场景下大规模MIMO系统及相关技术
2.1高铁预编码技术与优化方法研究
2.2高铁通信系统切换技术
2.3高铁通信场景下空间调制技术
2.4去蜂窝大规模MIMO技术
2.5高铁通信场景下智能超表面技术
2.6本章小结
第3章轨旁AP选择协作与车载中继的能效均衡优化设计
3.1高铁车站ADC量化下去蜂窝大规模MIMO系统模型
3.2能效均衡分析
3.3基于ADC精度和AP选择的能效均衡优化方法
……
内容摘要
《高速铁路车地间大规模MIMO通信技术》针对我国轨道交通领域中5G相关技术应用的实际情况，尤其是高速铁路（简称高铁）场景下无线通信运行成本和用户服务质量等方面存在的问题和挑战，重点从高铁通信链路的传输速率和稳定性出发，对无线信号的发射一传输一接收全过程进行整体论述。首先，针对轨旁大规模分布式接入点协作的场景，推导用户分布满足泊松分布条件下系统频谱效率和能量效率的闭式表达式，并提出一种基于数模转换器精度与接入点选择联合优化的能效均衡方法；在此基础上，针对高铁车载接入设备增加对系统能耗带来的不利影响，在基站端引入波束赋形技术，设计一种混合精度移相器量化混合预编码结构来****化系统能量效率。进一步考虑实际部署去蜂窝网络，设计了一种包括初始接入、基于模糊c聚类的用户分簇和启发式功率分配策略的可扩展的非正交多址接入辅助的去蜂窝系统。然后，为了提高列车在小区重叠区域进行信号传输时的稳定性，研究通过调整波束成形矢量来调整接收信号强度的无缝越区切换方案，并分析了所提方案对列车乒乓切换触发率和切换成功率的影响。接着，为了解决轨旁障碍物遮挡导致列车链路阻塞问题，考虑利用智能超表面重构信道环境来提升用户链路持续性，并提出一种智能超表面辅助混合预编码设计的抗阻塞方案实时补偿接收信号的接收功率损失。最后，考虑列车高速移动所带来的多普勒频移和空时相关性的影响，利用智能超表面辅助接收空间调制进行信号传输，并提出一种天线与智能超表面单元的选择算法来补偿多普勒频移并提供高速率传输。进一步考虑列车封闭车厢对信号产生高穿透损耗的影响，考虑利用智能全表面替代，研究其协助空间调制进行传输，并基于容量****化原则采用梯度投影法优化相移矩阵以避免信号延迟放大和高损耗。
《高速铁路车地间大规模MIMO通信技术》对相关技术在高铁场景下的应用提供了研究思路、理论指导与仿真验证，适合从事预编码、去蜂窝系统、空间调制和智能超表面相关研究方向并对高铁无线通信场景较为感兴趣的读者作为参考用书。
主编推荐
丁青锋（1980-），男，安徽怀宁人，华东交通大学教授、博士生导师，中国电子学会青年科学家俱乐部会员、中国通信学会高级会员；主要从事轨道交通无线通信、电力系统通信、移动通信理论与关键技术等方向的研究。
展爱云（1973-）女，江苏如皋人，华东交通大学教授，主要从事光通信技术、编码技术等方向的研究。
李怡浩（1999-）男，安徽安庆人，南京汇川技术研发中心有限公司通信软件工程师，硕士研究生学历，主要从事无线通信软件开发工作。
王松（1997-）男，河南南阳人，中铁通信信号勘测设计院有限公司工程设计师，硕士研究生学历，主要从事铁路／地铁通信系统相关设计工作。
罗静（1997-）男，江西新余人，深圳小米通讯技术有限公司无线通信软件工程师，硕士研究生学历，主要从事通信协议相关工作。
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