灰色系统理论在高速铁路无线通信系统中的应用

灰色系统理论是由我国华中理工大学邓聚龙教授于1982首先提出并创立的一门新兴学科，它是基于数学理论的系统工程学科。灰色系统理论是一种研究少数据、贫信息不确定性问题的新方法。高速铁路无线通信系统由于铁路环境的复杂性、用户接入的随机性和移动性以及干扰和干扰源的不可预测性，具有典型的灰色系统特性。本项目将灰色系统理论和方法引入高速铁路专用数字移动通信系统和公众移动通信系统的研究中，涉及的研究内容包括：网络规划中网络覆盖模式和频率规划问题；无线干扰量化方法和系统抗干扰性能评估，干扰预警和干扰防护措施的建立；灰色系统理论在高速铁路无线通信系统关键技术中的应用：包括越区切换、快速功率控制、快速同步、信道估计和快速均衡技术等；无线通信系统指标评估体系的研究，系统各项指标评估方法的建立。本课题通过探索灰色系统理论高速铁路无线通信系统中的应用，力求取得一些具有突破性、原创性的研究成果。

基于灰色系统理论，围绕高速铁路无线通信系统开展了网络覆盖模式及频率规划、无线干扰分析与评估、物理层关键技术等方面研究。重点放在铁路下一代无线通信长期演进系统的算法分析与仿真，探索适用于高铁移动场景的无线传输模式。创新性地提出高速铁路不同场景的频率复用方案，并对方案的链路级及系统级性能进行理论分析和仿真验证。针对高速铁路无线信道特性，提出了分布式多天线波束赋形方案，比较了直传及中继两种传输方式的信道容量。取得了一些具有突破性、原创性的研究成果。