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LTE下行链路高速铁路应用场景中的抗多普勒技术
| 论文题名： | LTE下行链路高速铁路应用场景中的抗多普勒技术 |
| 关键词： | 高速铁路;多普勒频移;莱斯衰落;信道估计;移动通信 |
| 摘要： | 与其它运输方式相比,高速铁路以其明显的优势,近年来得到了快速的发展。然而,速度的提高对铁路移动通信系统提出了更高的要求,研究与其相适应的通信技术成为一个重要课题。将LTE下行应用于高速铁路环境时,由于列车高速移动所产生的多普勒频移和多普勒扩展会导致OFDM符号严重的子载波间干扰,从而造成系统性能恶化,本文将研究LTE下行高速铁路应用场景中的抗多普勒技术。 首先论述了LTE的关键技术和下行物理层与抗多普勒相关的协议规范,用MATLAB软件搭建了LTE下行系统仿真平台。 在了解无线信道传输特性的基础上,接下来重点对高速铁路信道特点和建模方法进行了研究,用MATLAB建立了高速铁路信道仿真模型,仿真表明,所建模型统计特性与理论特性吻合地很好。 由于多普勒效应造成接收信号载波频率偏移,接收端需要进行载波同步来补偿。在高速铁路环境下,由于信道呈现莱斯衰落,其直射径多普勒频移可认为在1ms内不变,若载波频率同步在一子帧内完成,则可以跟踪直射径多普勒频偏的变化。先利用CP进行多普勒频偏的快速粗捕获,再利用导频进行进一步的精估计,频偏估计的均方误差曲线表明利用导频能达到更高的估计精度。 另一方面,为了消除接收信号的多普勒扩展,文中使用了快速时变信道的估计的方法,包含两个步骤。先利用LTE下行的插入导频完成含导频符号持续时间中心点的信道冲击响应估计,主要有LS和MMSE算法及其简化,从仿真结果看出,在单径信道下简化算法的性能相同。为了跟踪信道变化,再利用信道的基扩展模型对所有时间点的信道响应进行插值,把估计随时间变化的信道响应转化为估计模型的系数常量。传统模型有CE-BEM模型及其修正模型。但这两个模型在莱斯信道直射径多普勒频偏较大情况下应用时,由于之前的频偏恢复改变了所需估计的信道特性,会引起原有的建模有失准确,于是提出了进一步的修正模型,使其与频偏恢复后的信道特性相一致,从而使性能得到提高。得到信道响应矩阵后,用迫零均衡或MMSE均衡就可以恢复出发送信号。最后给出并分析了各种基扩展模型信道估计性能的仿真结果和均衡后的误比特率仿真结果。 |
| 作者： | 南方 |
| 专业： | 通信与信息系统 |
| 导师： | 葛建华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西安电子科技大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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