高速鐵路移動(dòng)通信系統(tǒng)仿真中的重要性采樣技術(shù)研究.pdf

1、高速鐵路信息化承載平臺(tái)鐵路專用數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)飛速發(fā)展，并日趨成熟。為確保行車安全，進(jìn)一步滿足旅客對通信服務(wù)的需求，高速鐵路對GSM-R系統(tǒng)的可靠性、有效性、可維護(hù)性和安全性都有著較高的要求。工程實(shí)踐中，GSM-R網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)前期及建成后的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化階段，都會(huì)對網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行測試，以判定其是否符合EIRENE的功能和系統(tǒng)要求規(guī)范?，F(xiàn)代GSM-R理論研究多通過實(shí)驗(yàn)室模擬仿真平臺(tái)實(shí)現(xiàn)從高速鐵路場景下電波傳播、干擾分析到無線信道建模等的研究

2、，具體到最能直接反映通信系統(tǒng)可靠性的誤碼率指標(biāo)則研究較少。這是因?yàn)镚SM-R系統(tǒng)要求通信誤碼率在10-6以下，而以蒙特卡羅法為代表的傳統(tǒng)誤碼率估計(jì)方法在對低誤碼率進(jìn)行預(yù)估時(shí)，所需仿真樣本數(shù)量大，估計(jì)時(shí)間長，無法實(shí)現(xiàn)對GSM-R系統(tǒng)誤碼率的精確估計(jì)。針對這一現(xiàn)狀，本文將重要性采樣算法引入到系統(tǒng)誤碼率的研究中，旨在利用算法的優(yōu)勢縮短仿真時(shí)間，實(shí)現(xiàn)對GSM-R系統(tǒng)低誤碼率的估計(jì)。
　　論文首先闡明了研究背景和意義，對重要性采樣方法國內(nèi)外

3、各領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述分析。而后系統(tǒng)地介紹了高速鐵路環(huán)境下電波傳播特性及無線信道的特點(diǎn)，分析了影響GSM-R系統(tǒng)通信質(zhì)量，并直接影響誤碼率的因素。為結(jié)合誤碼率研究結(jié)果對系統(tǒng)的發(fā)射功率進(jìn)行預(yù)估，本文分析對比了兩種常用電波傳播路徑損耗計(jì)算模型在高速鐵路場景下的適用性，選用高鐵場景下適用性較好的Hata模型對不同場景的路徑損耗進(jìn)行了仿真預(yù)測。而后詳盡的從數(shù)學(xué)和通信兩個(gè)角度對重要性采樣算法進(jìn)行了分析和闡述，在對重要性密度函數(shù)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行分析總

4、結(jié)的基礎(chǔ)上，指出了現(xiàn)有設(shè)計(jì)方法存在的不足，提出了新的重要性密度函數(shù)。
　　論文提出了針對GSM-R系統(tǒng)誤碼率估計(jì)的重要性采樣算法，而后通過多次實(shí)驗(yàn)完成對重要性密度函數(shù)的設(shè)計(jì)。結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，證明傳統(tǒng)的蒙特卡羅仿真方法在估算低誤碼率時(shí)仿真耗時(shí)較長，所需仿真樣本數(shù)量大，復(fù)雜度甚至超出計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力；而利用本文提出的重要性采樣算法，可以極大縮短估計(jì)同樣低數(shù)量級(jí)誤碼率的時(shí)間，提高了仿真的時(shí)效性。最后，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)加以應(yīng)用，結(jié)合GSM-R系統(tǒng)