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题名RIS辅助高铁毫米波无线通信多普勒频移补偿技术
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作者
马铂琳
甄姬娜
张昶
申凌峰
杨靖雅
王宁
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机构
郑州大学电气与信息工程学院
河南大学软件学院
河南省高速铁路运营维护工程研究中心
北京交通大学北京市高速铁路宽带移动通信工程技术研究中心
东南大学毫米波全国重点实验室
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出处
《北京交通大学学报》
北大核心
2025年第3期147-156,共10页
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基金
国家自然科学基金(61771431,62101507)
毫米波全国重点实验室开放课题(K202214)
+1 种基金
北京市高速铁路宽带移动通信工程技术研究中心开放课题(BHRC-2022-2)
河南省科技攻关计划项目(202102210328)。
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文摘
在可重构智能超表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)辅助的高铁毫米波无线通信系统中,为克服高速、高动态通信场景下电磁波的多普勒效应引起的频率偏移,对RIS辅助的多普勒频移补偿技术进行研究.首先,在时变3D Saleh-Valenzuela毫米波信道模型下,推导多普勒频移的表达式,以补偿级联链路多普勒频移为目标设计最优RIS相移矩阵;然后,考虑到估计车速时产生的误差,分析速度估计误差及其概率密度函数(Probability Density Function,PDF),由此计算得到残余多普勒误差并讨论其在研究场景中的影响;最后,为评估补偿后的系统性能,推导频谱效率(Spectral Efficiency,SE)和中断概率(Outage Probability,OP)的表达式,并通过仿真实验验证所提出方案的有效性.仿真结果表明:以多普勒频移最小化代替常见的接收功率最大化为优化目标,可以将多普勒频移完全消除;在RIS数量为322、基站天线高度为50 m的情况下,列车行驶到RIS附近时的SE增加了5.87 bit/(s·Hz);当基站天线高度为30 m、50 m和70 m时,OP的变化范围在5×10^(-3)和6×10^(-3)之间.
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关键词
可重构智能超表面
高铁毫米波无线通信
多普勒频移补偿
相移矩阵优化
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Keywords
reconfigurable intelligent surface
high-speed railway mmWave communications
Doppler shift compensation
phase shift matrix optimization
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分类号
U285.21
[交通运输工程—交通信息工程及控制]
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