1、中國(guó)的高速鐵路線總長(zhǎng)和高速鐵路網(wǎng)的規(guī)模目前在全世界均排名第一，這意味著下一代高鐵無(wú)線通信面臨著更加嚴(yán)峻的考驗(yàn)。目前中國(guó)鐵路通信使用的鐵路移動(dòng)全球通信系統(tǒng)(Global System for Mobile Communications-Railway)體系已不能滿足高鐵用戶對(duì)高速移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的需求。作為5G及未來(lái)寬帶移動(dòng)通信的核心技術(shù)，多入多出(Multiple Input Multiple Output, MIMO)能在不增加額外系統(tǒng)

2、帶寬的情況下，通過(guò)在發(fā)射端和接收端利用多天線技術(shù)，在空間上提供分集增益與復(fù)用增益，從而實(shí)現(xiàn)大容量無(wú)線傳輸。
　　由于采用多天線技術(shù)，不同數(shù)據(jù)流間、子載波間與不同用戶間不可避免地存在干擾，這就需要在接收端使用更復(fù)雜的檢測(cè)方法來(lái)恢復(fù)原數(shù)據(jù)。而在實(shí)際中，檢測(cè)技術(shù)設(shè)計(jì)受到功耗與終端尺寸的限制，同時(shí)其高成本與高復(fù)雜度使得檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用具有局限性。利用基站預(yù)編碼技術(shù)，可以解決上述問(wèn)題，同時(shí)消除多用戶間的干擾，并簡(jiǎn)化接收端檢測(cè)。
　　本文

3、針對(duì)高速移動(dòng)場(chǎng)景下的預(yù)編碼技術(shù)展開(kāi)研究，主要工作如下：
　　首先介紹了MIMO系統(tǒng)預(yù)編碼的技術(shù)原理和實(shí)現(xiàn)方式，并分析了高速移動(dòng)信道的特性，基于此提出了一種高速場(chǎng)景下基于到達(dá)角(Direction of Arrival, DoA)的大規(guī)模MIMO波束成形設(shè)計(jì)。同時(shí)，為了保障高鐵在運(yùn)行過(guò)程中獲得最佳的系統(tǒng)容量，提出了一種迭代的最優(yōu)多波束選擇方法。該方法能實(shí)時(shí)跟蹤高鐵不同的移動(dòng)車廂終端(Mobile Carriage Terminals

4、, MCT)，能自適應(yīng)選擇不同波束所需的發(fā)射天線數(shù)和自適應(yīng)調(diào)節(jié)波束總數(shù)目，且不需要信道狀態(tài)信息(Channel State Information, CSI)，從而降低系統(tǒng)復(fù)雜度并節(jié)省開(kāi)銷。仿真結(jié)果表明，所提的方法能有效地適應(yīng)高速移動(dòng)場(chǎng)景，提高系統(tǒng)容量。
　　在實(shí)際的高鐵通信系統(tǒng)中，列車運(yùn)行的方向具有固定性，運(yùn)行速度具有可預(yù)測(cè)性，因而在發(fā)射端可以通過(guò)反饋方式獲取不完美的CSI矩陣，可對(duì)CSI信息加以利用。為了增加高速移動(dòng)場(chǎng)景下通信