LTE下行鏈路高速鐵路應用場景中的抗多普勒技術.pdf

1、與其它運輸方式相比,高速鐵路以其明顯的優(yōu)勢,近年來得到了快速的發(fā)展。然而,速度的提高對鐵路移動通信系統(tǒng)提出了更高的要求,研究與其相適應的通信技術成為一個重要課題。將LTE下行應用于高速鐵路環(huán)境時,由于列車高速移動所產(chǎn)生的多普勒頻移和多普勒擴展會導致OFDM符號嚴重的子載波間干擾,從而造成系統(tǒng)性能惡化,本文將研究LTE下行高速鐵路應用場景中的抗多普勒技術。
　　 首先論述了LTE的關鍵技術和下行物理層與抗多普勒相關的協(xié)議規(guī)范,用M

2、ATLAB軟件搭建了LTE下行系統(tǒng)仿真平臺。
　　在了解無線信道傳輸特性的基礎上,接下來重點對高速鐵路信道特點和建模方法進行了研究,用MATLAB建立了高速鐵路信道仿真模型,仿真表明,所建模型統(tǒng)計特性與理論特性吻合地很好。
　　 由于多普勒效應造成接收信號載波頻率偏移,接收端需要進行載波同步來補償。在高速鐵路環(huán)境下,由于信道呈現(xiàn)萊斯衰落,其直射徑多普勒頻移可認為在1ms內(nèi)不變,若載波頻率同步在一子幀內(nèi)完成,則可以跟蹤直射

3、徑多普勒頻偏的變化。先利用CP進行多普勒頻偏的快速粗捕獲,再利用導頻進行進一步的精估計,頻偏估計的均方誤差曲線表明利用導頻能達到更高的估計精度。
　　 另一方面,為了消除接收信號的多普勒擴展,文中使用了快速時變信道的估計的方法,包含兩個步驟。先利用LTE下行的插入導頻完成含導頻符號持續(xù)時間中心點的信道沖擊響應估計,主要有LS和MMSE算法及其簡化,從仿真結(jié)果看出,在單徑信道下簡化算法的性能相同。為了跟蹤信道變化,再利用信道的基擴

4、展模型對所有時間點的信道響應進行插值,把估計隨時間變化的信道響應轉(zhuǎn)化為估計模型的系數(shù)常量。傳統(tǒng)模型有CE-BEM模型及其修正模型。但這兩個模型在萊斯信道直射徑多普勒頻偏較大情況下應用時,由于之前的頻偏恢復改變了所需估計的信道特性,會引起原有的建模有失準確,于是提出了進一步的修正模型,使其與頻偏恢復后的信道特性相一致,從而使性能得到提高。得到信道響應矩陣后,用迫零均衡或MMSE均衡就可以恢復出發(fā)送信號。最后給出并分析了各種基擴展模型信道估