RIS辅助高铁毫米波无线通信多普勒频移补偿技术
马铂琳1
甄姬娜1
张昶1
申凌峰2
杨靖雅3
王宁4
1.郑州大学电气与信息工程学院,郑州 4500012.河南大学软件学院,河南开封 4750043.河南省高速铁路运营维护工程研究中心,郑州 451460;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,北京 1000444.郑州大学电气与信息工程学院,郑州 450001;东南大学毫米波全国重点实验室,南京 210096
摘要：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30m、50m和70 m时,OP的变化范围在5× 10-3 和 6×10-3 之间.
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
分类号：U285.21(铁路通信、信号)
论文发表日期：2025-06-30
在线出版日期：2025-08-21（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 147-156 )
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