高速移動環(huán)境下LTE下行關鍵技術研究.pdf

1、大多普勒頻移和快速時變信道使高速移動場景下的多載波系統(tǒng)通信質(zhì)量大打折扣。多普勒頻移導致正交頻分復用(OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplexing)系統(tǒng)中符號內(nèi)載波頻率偏移(CFO,Carrier Frequency Offset)，進而導致子載波間干擾(ICI,Inter-Carrier Interference)。信道在一個OFDM符號內(nèi)的時變也會破壞子載波的正交性而引入ICI，使信

2、道估計和均衡變得更加復雜和困難。
　　同時，作為未來移動通信標準的3GPP(3rd Generation Partnership Project)長期演進(LTE，Long Term Evolution)標準采用OFDM和多輸入多輸出(MIMO， Multiple Input Multiple Output)關鍵技術，較以往通信系統(tǒng)具有更低的傳輸時延、較高的數(shù)據(jù)傳輸速率和較大的容量和覆蓋范圍，將其應用于高速移動場景下可以給通信質(zhì)量

3、帶來較大改善。因此，LTE-R(Long Term Evolution for Railway)系統(tǒng)應運而生，它將應用于鐵路專網(wǎng)建設，改善高鐵通信質(zhì)量。本文重點研究了高速移動場景下LTE下行鏈路中的多普勒頻偏和時變信道估計問題，主要工作如下：
　　首先，本文對高速移動場景下快速時變信道進行建模。這里推導了快變信道的一般表達式，重點分析了直射(LOS, Light of Sight)分量中多普勒頻移的時變性；進而對統(tǒng)計型信道模型和W

4、INNER II信道模型進行改進，使之更契合高速移動信道特性，并給出了改進后信道模型的時頻特性仿真曲線。
　　其次，本文研究了高速移動場景下的多普勒頻偏估計和時變信道估計問題。這里分別分析了多普勒頻偏和時變信道引入的ICI的特性，給出了適用于LTE下行的頻偏估計方法，并將其用到高速移動場景的頻偏估計中；針對LTE下行系統(tǒng)的特點，這里對傳統(tǒng)信道估計算法和新型時變信道估計算法改進并應用到LTE下行鏈路；信道均衡常涉及矩陣求逆運算，復雜

5、度極高，這里給出簡化的頻域均衡算法，這在寬帶LTE系統(tǒng)中優(yōu)勢明顯。最終給出了仿真驗證結果。
　　再次，本文研究了高鐵場景下采用射頻拉遠單元(RRU，Radio Remote Units)鏈式覆蓋的LTE-R下行系統(tǒng)ICI消除問題。基于兩RRU重疊覆蓋區(qū)域的特殊場景，本文提出了多載波頻偏(MCFO，Multi-CFO)的估計和補償方案，同時為了充分利用分布式 RRU多天線的優(yōu)勢，這里采用了兩種發(fā)射分集方案，最終結合前述信道估計方法，