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作为第五代通信技术的一个重要研究方向,高铁通信的目标是提供速度快、容量大、可靠性高的无线通信网络。然而,复杂的无线环境和超高的运行速度为现有的高铁无线通信系统带来了挑战。因此,对于高铁无线通信系统而言,精确的高铁信道建模和优良的切换算法设计至关重要。基于此,本文围绕LTE-R系统中的非平稳MIMO信道建模和切换算法优化展开了深入的研究,主要工作如下:(1)高铁非平稳MIMO信道建模:本文在剖析了传统信道建模方法缺陷的基础上,研究并提出了一种基于高铁的非平稳MIMO信道模型,模型将具有时变特性的信道参数引入MIMO信道模型当中,能够更加准确的反映高铁场景下非平稳的无线信道环境。最后,本文通过对非平稳信道统计参数的推导和仿真,验证了高铁信道的非平稳特征以及所提信道模型的准确性。(2)参数预测和动态调整的切换算法:本文针对切换算法研究时信道模型单一的缺陷,提出了基于速度匹配信道模型的研究方法,新研究方法能够为切换算法的深入研究提供帮助。另一方面,本文提出了一种基于动态预测函数的高铁自适应切换算法,算法能够根据列车速度对切换参数进行预测和动态调整。最后,本文通过仿真平台验证了算法预测切换参数的准确性,证明了在不同车速下,与固定切换参数的切换算法相比,新的切换算法均能够有效的提高高铁列车的切换成功率。(3)LTE-R系统级动态仿真平台搭建:传统无线通信算法的性能研究大多基于链路级仿真,无法完整反映算法对通信系统的整体影响。本课题基于对LTE-R高铁通信系统的研究,搭建了LTE-R高铁系统级动态仿真平台(主要负责搭建无线信道子系统和移动性管理子系统),通过将系统相关数据指标与已有文献指标的对比验证了仿真平台的准确性。最后,结合Matlab对所提出的信道模型和切换算法进行仿真验证,仿真结果能够从系统级角度更加准确的验证算法的有效性和准确性。综上,本文面向LTE-R高铁无线通信系统,重点研究了高铁通信中的信道建模和切换技术。针对传统算法在研究方法和算法性能中的不足,本文提出了新的算法研究方法并深入研究了高铁非平稳MIMO信道建模方法和动态参数调整的切换算法。最后,本文搭建了LTE-R高铁系统级动态仿真平台,验证了所提算法的性能。