智能超表面辅助的5G高铁场景信道特性

摘要

为推进智能铁路总体建设,助力铁路数字化转型,基于5G的铁路专用移动通信系统(5G for Railway,5G-R)成为铁路智能联接的首选.作为最具发展潜力的B5G关键技术之一,智能超表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)具有复杂度低、成本低和易于部署等优点,为5G智能高铁(High-Speed Railway,HSR)通信的发展提供了新契机.采用射线跟踪技术,精准刻画了2.1GHz频段下高铁高架桥场景的电波传播特性.基于准确的电波传播特性,利用发射机、反射面和接收机三者之间的角度关系,对RIS的部署位置和波束指向进行了设计.在获得RIS辅助下的信道传递函数后,对部署RIS前后的多维度信道特性进行了比较和研究.结果表明:引入RIS能够提升信号覆盖质量,加剧多径信号在时间域和空间域的色散程度,降低2T2R信道间的相关性,从而提高信道容量.本文研究成果可为高铁通信场景下5G-R系统与RIS的联合设计、优化提供理论指导和数据支撑.