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原文传递高铁环境下无线接入技术研究

论文题名：	高铁环境下无线接入技术研究
关键词：	快时变信道;自适应调制编码;上报周期;多普勒频偏;晶振频偏;高铁环境;无线接入
摘要：	高速铁路环境作为高速移动典型的应用场景之一，相对低速情况下需要更稳定可靠的通信系统支撑。高移动性加剧了无线信道时变程度，在如此恶劣的信道环境下，提供稳定可靠的高数据传输速率的用户体验成为一项需要深入研究的课题。本文围绕高速移动环境及高铁场景下，对自适应调制编码(Adaptive Modulation and Coding, AMC)中信道质量指示(Channel Quality Index, CQI)自适应调整算法和频率同步进行研究，具体完成的工作如下：　　首先,介绍移动通信的发展以及高速铁路专用通信系统演进方向，分析高速移动环境下通信系统面临的问题以及国内外有关高移动环境下的研究热点。　　其次，介绍无线信道的传播特性和高速环境下的衰落信道，并对高铁环境的信道特点进行阐述以及现有的高铁场景信道模型。此外，介绍几种高速铁路无线接入网络覆盖方案，如单个基带处理单元(Base Band Unite, BBU)+多个射频远端单元RRU(Remote Radio Unite, RRU)的覆盖方式。　　然后，根据标准中15种调制编码方式以及对应的码率在加性高斯白噪声(Additive White Gaussian Noise, AWGN)信道下仿真获得目标误块率对应的信噪比，建立 CQI切换的阈值表，同时引入有效信噪比映射，用单个信噪比值代表多状态信道以降低复杂度。针对 CQI固定上报周期的问题，本文提出一种适用于高速移动环境下 AMC系统中 CQI自适应调整算法和方案，其通过统计帧内相邻符号上的信噪比差值来评估当前信道变化程度，并利用评估结果来预测未来信噪比变化程度。接着基于 CQI的量化颗粒度来计算 CQI反馈周期自适应调整量，使 CQI反馈负载和吞吐量性均能获得相对较好的性能。最后通过计算机仿真验证了本文提出方案的可行性和有效性。　　最后，在高速移动环境下对频率同步算法性能的影响进行分析。针对多普勒频偏和晶振频偏同时存在的情况下，采用一种正交角域子空间算法，将接收信号投影到各个子空间，并对各子空间内的等效多普勒频偏进行估计，获得多普勒频偏和晶振频偏的混合频偏，然后利用估计的混合频偏对各子空间内的接收信号补偿，达到频率同步的效果。仿真结果表明，未对估计值进行自回归(Autoregressive, AR)滤波能获得较好的误码率性能，这是由于多普勒频偏呈现快速时变，造成滤波无法提高估计值的精度，还增加估计噪声。此外，该算法在大部分采样位置上能够有效降低误比特数，仅在到达角快变情况下特别是在某些特殊场景如到达区域(Arrival Area, AA)和切换区域呈现较高的误比特数。
作者：	黄寒冰
专业：	信息与通信工程
导师：	曾嵘
授予学位：	硕士
授予学位单位：	杭州电子科技大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文