高鐵環(huán)境下無線接入技術研究.pdf

1、高速鐵路環(huán)境作為高速移動典型的應用場景之一，相對低速情況下需要更穩(wěn)定可靠的通信系統(tǒng)支撐。高移動性加劇了無線信道時變程度，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成為一項需要深入研究的課題。本文圍繞高速移動環(huán)境及高鐵場景下，對自適應調(diào)制編碼(Adaptive Modulation and Coding, AMC)中信道質(zhì)量指示(Channel Quality Index, CQI)自適應調(diào)整算法和頻率同步進行研究，具

2、體完成的工作如下：
　　首先,介紹移動通信的發(fā)展以及高速鐵路專用通信系統(tǒng)演進方向，分析高速移動環(huán)境下通信系統(tǒng)面臨的問題以及國內(nèi)外有關高移動環(huán)境下的研究熱點。
　　其次，介紹無線信道的傳播特性和高速環(huán)境下的衰落信道，并對高鐵環(huán)境的信道特點進行闡述以及現(xiàn)有的高鐵場景信道模型。此外，介紹幾種高速鐵路無線接入網(wǎng)絡覆蓋方案，如單個基帶處理單元(Base Band Unite, BBU)+多個射頻遠端單元RRU(Remote Radio

3、 Unite, RRU)的覆蓋方式。
　　然后，根據(jù)標準中15種調(diào)制編碼方式以及對應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誤塊率對應的信噪比，建立 CQI切換的閾值表，同時引入有效信噪比映射，用單個信噪比值代表多狀態(tài)信道以降低復雜度。針對 CQI固定上報周期的問題，本文提出一種適用于高速移動環(huán)境下 AMC系統(tǒng)中 CQI自適應調(diào)整算法和方案，其通過統(tǒng)計幀內(nèi)相

4、鄰符號上的信噪比差值來評估當前信道變化程度，并利用評估結(jié)果來預測未來信噪比變化程度。接著基于 CQI的量化顆粒度來計算 CQI反饋周期自適應調(diào)整量，使 CQI反饋負載和吞吐量性均能獲得相對較好的性能。最后通過計算機仿真驗證了本文提出方案的可行性和有效性。
　　最后，在高速移動環(huán)境下對頻率同步算法性能的影響進行分析。針對多普勒頻偏和晶振頻偏同時存在的情況下，采用一種正交角域子空間算法，將接收信號投影到各個子空間，并對各子空間內(nèi)的等效

5、多普勒頻偏進行估計，獲得多普勒頻偏和晶振頻偏的混合頻偏，然后利用估計的混合頻偏對各子空間內(nèi)的接收信號補償，達到頻率同步的效果。仿真結(jié)果表明，未對估計值進行自回歸(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)快速時變，造成濾波無法提高估計值的精度，還增加估計噪聲。此外，該算法在大部分采樣位置上能夠有效降低誤比特數(shù)，僅在到達角快變情況下特別是在某些特殊場景如到達區(qū)域(Arrival Area, A