地铁CBTC DCS子系统(LTE-M)仿真平台及干扰检测技术研究

摘要

LTE-M通信技术是新一代的轨道交通通信技术，相比于WLAN技术，它具有低时延性、更好的移动管理策略和优质的资源调度管理方式，是车地通信技术发展的新技术。LTE-M综合承载CBTC系统的列控数据和调度数据，满足通信可靠性高的要求。　　LTE-M技术所在频段资源占用已经饱和，各系统间频段相互临近，因此CBTCDCS无线通信网络引入LTE-M技术后同样会存在信号干扰问题。有效检测到干扰的存在并作出干扰预警处理，这对于列车运行安全起到至关重要的作用。本文根据地铁通信框架设计实现CBTCDCS系统仿真平台，该平台实现线路实时通信质量检测。仿真平台采用时间驱动的动态仿真机制模拟列车运行，更新列车位置坐标，信道衰落模型，干扰水平信息，实现与干扰检测算法相结合的实时干扰检测功能。　　本文先对基于能量的干扰检测算法进行理论分析和性能仿真，并将算法移至仿真平台的干扰分析模块中实现轨道线路通信干扰检测。为了进一步提高在高信干比SIR下的检测性能，对算法进行了改进，依据高斯噪声的高阶累积量为0这一特性，提出了联合能量判决的高阶累积量干扰检测算法，试验证明改进后的算法性能有一定提升。　　最后考虑到以上两种算法均需要设置检测门限且都只利用单一信号特征作为判定标准，故提出在BP神经网络模型下利用多个特征参数协同进行干扰检测算法，试验结果表明该方法实现自主干扰检测判决，同时检测性能得到很大的提升。

目录

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第1 章绪论

1.1 研究背景

1.2 研究现状

1.3 论文章节安排

第2 章 LTE-M/GSM信号模型与干扰类型

2.1 CBTC数据通信(DCS)子系统

2.2系统信号

2.2.1 LTE-M系统信号

2.2.2 GSM系统信号

2.3 LTE-M系统干扰类型

2.3.1 杂散干扰

2.3.2 互调干扰

2.3.3 同频干扰

2.4 本章小结

第3 章 CBTC DCS子系统仿真平台设计

3.1 CBTC DCS 子系统通信框架及链路预算

3.1.1 LTE-M组网设计

3.1.2 大尺度信道损耗模型和下行链路预算

3.2 仿真平台设计

3.2.1 仿真平台总体设计

3.2.2 仿真平台详细设计

3.2.3 仿真平台功能测试

3.3 本章小结

第4 章基于能量的干扰检测算法研究及改进

4.1 基于能量的干扰检测算法

4.1.1 基于能量的干扰检测算法理论分析

4.1.2 仿真过程

4.1.3性能仿真分析

4.2 联合能量检测的高阶累积量干扰检测算法

4.2.1 基于高阶累积量干扰检测算法原理

4.2.2 联合能量判决的高阶累积量干扰检测算法

4.2.3 仿真过程

4.2.4性能仿真分析

4.3 本章小结

第5 章 BP 神经网络干扰检测算法研究

5.1 BP 神经网络基础

5.1.1 BP神经网络结构

5.1.2 BP神经网络激活函数

5.1.3 BP网络学习算法

5.2 数据处理和信号特征分析

5.2.1 数据采集及预处理

5.2.2 信号特征分析

5.3 BP 神经网络干扰检测仿真分析

5.3.1 仿真流程

5.3.2仿真结果分析

5.4 本章小结

结 论

致 谢

参考文献