高鐵環(huán)境下無(wú)線接入技術(shù)研究.pdf

1、高速鐵路環(huán)境作為高速移動(dòng)典型的應(yīng)用場(chǎng)景之一，相對(duì)低速情況下需要更穩(wěn)定可靠的通信系統(tǒng)支撐。高移動(dòng)性加劇了無(wú)線信道時(shí)變程度，在如此惡劣的信道環(huán)境下，提供穩(wěn)定可靠的高數(shù)據(jù)傳輸速率的用戶體驗(yàn)成為一項(xiàng)需要深入研究的課題。本文圍繞高速移動(dòng)環(huán)境及高鐵場(chǎng)景下，對(duì)自適應(yīng)調(diào)制編碼(Adaptive Modulation and Coding, AMC)中信道質(zhì)量指示(Channel Quality Index, CQI)自適應(yīng)調(diào)整算法和頻率同步進(jìn)行研究，具

2、體完成的工作如下：
　　首先,介紹移動(dòng)通信的發(fā)展以及高速鐵路專用通信系統(tǒng)演進(jìn)方向，分析高速移動(dòng)環(huán)境下通信系統(tǒng)面臨的問(wèn)題以及國(guó)內(nèi)外有關(guān)高移動(dòng)環(huán)境下的研究熱點(diǎn)。
　　其次，介紹無(wú)線信道的傳播特性和高速環(huán)境下的衰落信道，并對(duì)高鐵環(huán)境的信道特點(diǎn)進(jìn)行闡述以及現(xiàn)有的高鐵場(chǎng)景信道模型。此外，介紹幾種高速鐵路無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)覆蓋方案，如單個(gè)基帶處理單元(Base Band Unite, BBU)+多個(gè)射頻遠(yuǎn)端單元RRU(Remote Radio

3、 Unite, RRU)的覆蓋方式。
　　然后，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中15種調(diào)制編碼方式以及對(duì)應(yīng)的碼率在加性高斯白噪聲(Additive White Gaussian Noise, AWGN)信道下仿真獲得目標(biāo)誤塊率對(duì)應(yīng)的信噪比，建立 CQI切換的閾值表，同時(shí)引入有效信噪比映射，用單個(gè)信噪比值代表多狀態(tài)信道以降低復(fù)雜度。針對(duì) CQI固定上報(bào)周期的問(wèn)題，本文提出一種適用于高速移動(dòng)環(huán)境下 AMC系統(tǒng)中 CQI自適應(yīng)調(diào)整算法和方案，其通過(guò)統(tǒng)計(jì)幀內(nèi)相

4、鄰符號(hào)上的信噪比差值來(lái)評(píng)估當(dāng)前信道變化程度，并利用評(píng)估結(jié)果來(lái)預(yù)測(cè)未來(lái)信噪比變化程度。接著基于 CQI的量化顆粒度來(lái)計(jì)算 CQI反饋周期自適應(yīng)調(diào)整量，使 CQI反饋負(fù)載和吞吐量性均能獲得相對(duì)較好的性能。最后通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證了本文提出方案的可行性和有效性。
　　最后，在高速移動(dòng)環(huán)境下對(duì)頻率同步算法性能的影響進(jìn)行分析。針對(duì)多普勒頻偏和晶振頻偏同時(shí)存在的情況下，采用一種正交角域子空間算法，將接收信號(hào)投影到各個(gè)子空間，并對(duì)各子空間內(nèi)的等效

5、多普勒頻偏進(jìn)行估計(jì)，獲得多普勒頻偏和晶振頻偏的混合頻偏，然后利用估計(jì)的混合頻偏對(duì)各子空間內(nèi)的接收信號(hào)補(bǔ)償，達(dá)到頻率同步的效果。仿真結(jié)果表明，未對(duì)估計(jì)值進(jìn)行自回歸(Autoregressive, AR)濾波能獲得較好的誤碼率性能，這是由于多普勒頻偏呈現(xiàn)快速時(shí)變，造成濾波無(wú)法提高估計(jì)值的精度，還增加估計(jì)噪聲。此外，該算法在大部分采樣位置上能夠有效降低誤比特?cái)?shù)，僅在到達(dá)角快變情況下特別是在某些特殊場(chǎng)景如到達(dá)區(qū)域(Arrival Area, A