电信科学 ›› 2021, Vol. 37 ›› Issue (10): 102-116.doi: 10.11959/j.issn.1000-0801.2021243

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5G城市轨道交通场景分类及信道建模

何睿斯1, 艾渤1, 钟章队1, 杨汨1, 黄晨1, 马张枫1, 孙桂琪1, 米航1, 周承毅1, 陈瑞凤2   

  1. 1 北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室,北京 100044
    2 中国铁道科学研究院集团有限公司电子计算技术研究所,北京 100081
  • 修回日期:2021-10-15 出版日期:2021-10-20 发布日期:2021-10-01
  • 作者简介:何睿斯(1987− ),男,博士,北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室教授,主要研究方向为无线传播信道、铁路通信、5G和6G通信
    艾渤(1974− ),男,博士,北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室教授、常务副主任,主要研究方向为无线电传播、信道建模的研究和应用、铁路系统的全球移动通信系统、铁路系统的长期发展
    钟章队(1962− ),男,北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室教授,主要研究方向为铁路无线通信、铁路控制理论和技术、GSM-R系统
    杨汨(1992− ),男,博士,北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室副教授,主要研究方向为信道建模、车对车通信、智能交通系统
    黄晨(1991− ),男,北京交通大学博士生,主要研究方向为通道参数分析和表征、用于时变信道建模的聚类和跟踪、基于机器学习的传播信道特征描述技术的应用
    马张枫(1991− ),男,北京交通大学博士生,主要研究方向为无线电传播模型、无人机通信、无线信道建模
    孙桂琪(1993− ),女,北京交通大学博士生,主要研究方向为RIS无线信道建模
    米航(1995− ),男,北京交通大学博士生,主要研究方向为毫米波信道建模和可重构智能表面辅助无线通信
    周承毅(1993− ),男,北京交通大学硕士生,主要研究方向为高速铁路通信覆盖扩展技术
    陈瑞凤(1989− ),女,博士,中国铁道科学研究院电子计算技术研究所副研究员,主要研究方向为智能铁路通信和铁路传感器网络
  • 基金资助:
    国家重点研发计划项目(2020YFB1806903);国家自然科学基金资助项目(61922012);国家自然科学基金资助项目(62001519)

5G urban rail traffic scenario classification and channel modeling

Ruisi HE1, Bo AI1, Zhangdui ZHONG1, Mi YANG1, Chen HUANG1, Zhangfeng MA1, Guiqi Sun1, Hang MI1, Chengyi ZHOU1, Ruifeng CHEN2   

  1. 1 State Key Laboratory of Rail Traffic Control and Safety, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China
    2 Institute of Computing Technology, China Academy of Railway Sciences Co., Ltd., Beijing 100081, China
  • Revised:2021-10-15 Online:2021-10-20 Published:2021-10-01
  • Supported by:
    The National Key Research and Development Program of China(2020YFB1806903);The National Natural Science Foundation of China(61922012);The National Natural Science Foundation of China(62001519)

摘要:

城市轨道交通是现代化交通基础设施的重要组成部分,5G作为新一代移动通信技术,可提供高速率、低时延的无线数据传输,有助于提升城市轨道交通的运行效率和服务质量。由于城市轨道交通场景的复杂性,需要针对性的通信场景分类、信道特性分析和精准的信道模型为城市轨道交通5G通信系统的设计提供理论支撑。基于此,提出了5G城市轨道交通电波传播场景的分类,以支撑典型场景下的信道测试与建模工作,同时阐述了城市轨道交通场景信道测量和建模的现状,并分析了当前面临的主要挑战。结合5G通信智能化特点,讨论了人工智能在信道特征提取和信道建模方面的应用前景与可行思路,并深入分析了基于可重构智能面和无人飞行器辅助的5G城市轨道交通信道建模研究现状和发展前景。最后,阐述了毫米波频段下5G城市轨道交通信道建模的研究。

关键词: 智能轨道交通, 5G, 城市轨道交通, 场景分类, 信道建模, 电波传播

Abstract:

Urban rail traffic is an important part of modern transportation infrastructure.As a new generation of mobile communication technology, 5G can provide high data rate and low latency wireless transmission, which helps to improve the efficiency and service quality of urban rail traffic system.Due to the complexity of urban rail traffic scenarios, accurate communication scenario classification, channel characterization and channel models are required to provide theoretical support for the design of urban rail traffic 5G communication systems.The classification of 5G urban rail traffic radio propagation scenarios to support channel measurements and modeling was proposed.Current status of urban rail traffic channel measurements and modeling was shown, and the current challenges were analyzed.The applications of artificial intelligence in channel feature extraction and channel modeling were discussed, and the 5G urban rail traffic channels by considering reconfigurable intelligent surface and unmanned aerial vehicle were analyzed.Finally, the research on 5G urban rail traffic channel modeling at millimeter wave frequency band was described.

Key words: intelligent rail traffic, 5G, urban rail traffic, scenario classification, channel modeling, radio propagation

中图分类号: 

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