学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

LTE下行链路高速铁路应用场景中的抗多普勒技术

作　者: 南方
导　师: 葛建华
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 高速铁路 多普勒频移 多普勒扩展 3GPP 长期演进 莱斯衰落 快速时变信道估计 基扩展模型
分类号: U285
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 189次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


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。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章 绪论  8-14
  1.1 高速铁路的优势及发展  8-9
  1.2 高速铁路移动通信系统  9-10
  1.3 抗多普勒技术的国内外研究动态  10-11
  1.4 本文的主要工作和结构  11-14
第二章 LTE 下行关键技术简介及协议概述  14-30
  2.1.L TE 演进及特点  14-15
  2.2.L TE 下行物理层关键技术  15-21
    2.2.1. 0FDM 基本原理  15-19
    2.2.2. MIMO 技术概述  19-20
    2.2.3. MIMO-OFDM 系统  20-21
  2.3.L TE 下行物理层协议概述  21-30
    2.3.1.L TE 帧结构  21-23
    2.3.2 下行时隙结构和物理资源粒子  23-24
    2.3.3 下行物理信道的一般结构  24-26
    2.3.4 参考信号  26-30
第三章 无线信道传输特性及高速铁路信道建模  30-50
  3.1 无线信道传输特性  30-39
    3.1.1 时变信道冲击响应  31-33
    3.1.2 窄带衰落的包络统计特性  33-35
    3.1.3 小尺度衰落信道特性参数  35-37
    3.1.4 小尺度衰落信道分类  37-39
  3.2 高速铁路信道特性  39-40
  3.3 高速铁路传输信道建模  40-50
    3.3.1 莱斯平衰落信道建模  40-42
    3.3.2 莱斯信道模型仿真结果  42-46
    3.3.3 高速铁路直射径多普勒特性  46-48
    3.3.4 频率选择性信道建模  48-50
第四章 莱斯信道直射径多普勒频移估计  50-62
  4.1 载波频率同步的重要性  50-52
  4.2 直射径多普勒频移变化分析  52-53
  4.3 基于CP 的频偏粗捕获  53-58
  4.4 基于导频的频偏估计  58-62
第五章 基于快速时变信道估计的多普勒扩展消除  62-76
  5.1 信号模型与估计原理  62-64
  5.2 含导频OFDM 符号的信道估计  64-67
    5.2.1.LS 算法  64-65
    5.2.2.MMSE 算法  65-66
    5.2.3 算法的简化  66-67
  5.3 基于基扩展模型的信道插值  67-72
    5.3.1.CE-BEM 模型  67-69
    5.3.2 修正的CE-BEM 模型  69
    5.3.3 本文的修正模型  69-70
    5.3.4 各模型估计性能分析  70-72
  5.4 信道均衡与误比特率仿真结果  72-76
第六章 结束语  76-78
  6.1 全文研究内容总结  76-77
  6.2 今后有待改进之处  77-78
致谢  78-80
参考文献  80-84

相似论文

  1. 无线通信中OFDM系统信道估计技术研究,TN919.3
  2. 宽带移动通信系统中的关键技术研究,TN929.5
  3. 不同信道环境下的OFDM最优信道估计算法,TN919.3
  4. LDPC码研究及其在莱斯信道下的优化设计,TN911.2
  5. 中频信道模拟系统关键技术的研究,TN929.5
  6. 高速铁路电波传播特性的研究,U285.21
  7. LTE-WLAN异构系统互联切换协议研究,TN925.93
  8. 宽带无线接入系统的关键技术研究,TN929.5
  9. SC-FDMA系统关键技术研究,TN929.5
  10. 3GPP LTE移动通信技术原理及应用研究,TN929.5
  11. 3GPP LTE链路技术分析与研究,TN929.5
  12. LTE系统中上行信道估计算法研究和多核DSP实现,TN929.5
  13. IP多媒体子系统（IMS）信令系统的研究与实现,TN919.8
  14. AMR声码器自适应码本搜索技术及其DSP实现,TN929.53
  15. OFDM移动通信系统中多普勒估计算法的研究,TN929.5
  16. 高铁环境下莱斯因子测量与多普勒谱测量研究,TN929.5
  17. 移动无线通信关键技术研究,TN919.3
  18. 宽带高频信道模拟器的设计,TN914
  19. GPS系统中的多普勒频率搜索算法,P228.4
  20. 定向宽带数据链相关技术研究,TN919.2

中图分类: > 交通运输 > 铁路运输 > 铁路通信、信号 > 铁路通信
© 2012 www.xueweilunwen.com