高速铁路环境下LTE系统频偏估计与信道建模研究
The Research of Frequency Offset Estimation and Channel Modeling of LTE System in High Speed Railway Environment
中国的高铁建设的发展速度非常迅猛,根据规划到2012年末,时速250km的线路长度需达到5000km,时速350km的线路长度需达到8000km.不同于以往的低速铁路,在高速铁路环境(>250km/h)下对于较高速率的移动通信技术的使用有了新的要求.无线通信系统在铁路运行系统中的作用体现在以下两点:一是旅客在旅行中需要移动通信服务,具体表现为手机、无线上网等业务需求.二是现代铁路控制系统是建立在无线通信系统上,完成对铁路列车调度、列车控制等一系列的列控功能,是保证高速列车运行安全、可靠和高效的核心技术.目前我国使用的主流铁路通信系统为GSM-R(Global System Mobile for Railway),它是建立在常见的GSM通信系统上,并专门为满足铁路应用而开发的数字无线通信系统.然而GSM是基于2G时代的技术,相比于3G的UMTS存在有潜力上的差距.但是目前的3G技术也存在问题,比如普及成本高、语音业务和2G技术没有明显差距等问题.所以现在的主流研究方向是,直接从2G的GSM-R进化为准4G的LTE-R.由于高速环境下信号将产生的多普勒频移现象,所以原本正交的相邻码字间由于频率偏差将导致其失去正交性,从而产生较为严重的子载波间干扰ICI.文中通过分析在仿真环境下由于高速产生的ICI的实际影响,提出了一种循环的检测频率偏移量的接收器,并给出了经过循环校正后的BER曲线.理论分析和实验仿真都表明,所提出的新算法能有效提升OFDM系统在高速环境下的传输正确率.论文还讨论了高铁环境下的信道建模问题,主要分为路径损耗和多径模型两方面.为了得出适应于高铁环境的路径损耗模型,我们获得了中兴公司的高速铁路实测数据,根据实测数据对COST和SCME模型进行了改进.因时延参数等信道参数不再符合系统要求,本文通过对已有的一些国际标准中的模型进行仿真实验,分析了它们在高铁环境下的不同表现,来选择适合于高铁LTE的信道模型.并在此基础上提出了改进的HST的信道模型,并分析了它的优越性.
- 作者：
- 洪韵律
- 学位授予单位：
- 上海交通大学
- 专业名称：
- 电子与通信工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2013年
- 导师姓名：
- 何迪
- 中图分类号：
- TN929.5
- 关键词：
- 高速铁路；长期演进项目；多普勒频移；子载波间干扰；循环检测；路径损耗；多径模型；高速铁路模型
- High-speed Railway；Long Term Evolution(LTE)；Doppler Frequency ShiftInter Carrier Interference(ICI)；Cyclic Detection；Path Loss；Multi-path Model；High SpeedTrain(HST) Model