高速铁路场景下环境散射辅助的无线传输方案与链路预算

作     者：窦中兆 赵文晶 刘杨 王公仆 冯穗力 

作者机构：华南理工大学电子与信息学院 北京交通大学计算机与信息技术学院 

出 版 物：《电讯技术》 (Telecommunication Engineering)

年 卷 期：2021年

学科分类：08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 082302[工学-交通信息工程及控制] 0823[工学-交通运输工程] 

主　　题：反向散射技术 信道估计 高铁 信号检测 链路预算 

摘      要：快速时变的信道参数和信号通过火车车厢带来的大穿透损耗是高速铁路（HSR）场景下无线通信面临的两个主要挑战。将反向散射技术引入到高铁场景的无线通信系统中，提出一种反向散射辅助无线传输方案（BAWT），针对BAWT和传统无线传输方案（DWT）进行了收发信机设计，包括信道估计以及信号检测。与传统无线传输方案相比，证明了在固定的火车天线和不变的轨道情况下，BAWT可以获得信道统计信息为信道估计提供助力。通过仿真对比两种方案的信道估计均方误差，BAWT方案相较DWT方案的信道估计准确性明显提高；对比BAWT、传统中继技术以及DWT方案，当信噪比（SNR）为20dB时，对应的BAWT方案和中继技术、DWT方案的误码率分别为1%和2%和12%，BAWT方案误码检测性能获得明显提升。此外，针对广域环境下的环境反向散射通信，推导了高铁场景下使用蜂窝移动通信信号作为RF信源的无线链路预算，反向散射信号在车厢内的覆盖范围内可以满足接收机的灵敏度要求，从链路预算角度论证了BAWT方案实现的可行性。