高速鐵路GSM-R系統(tǒng)的多普勒頻移估計(jì)與補(bǔ)償研究.pdf

1、近年來(lái)我國(guó)高速鐵路飛速發(fā)展，對(duì)無(wú)線通信系統(tǒng)的QoS(Quanlity of service，服務(wù)質(zhì)量)提出了更高的要求。列車(chē)高速移動(dòng)引起的無(wú)線信道快速時(shí)變性和多普勒頻移問(wèn)題，使得無(wú)線通信系統(tǒng)的BER(Bit Error Rate，誤碼率)增大，影響了CTCS(Chinese TrainControl System,中國(guó)列車(chē)控制系統(tǒng))數(shù)據(jù)的傳輸效率、語(yǔ)音通話質(zhì)量等。針對(duì)無(wú)線信道的時(shí)變特性和多普勒頻移問(wèn)題，提出基于車(chē)載信息的多普勒頻移聯(lián)合估

2、計(jì)模型，并且對(duì)經(jīng)典Fitz算法進(jìn)行改進(jìn)后應(yīng)用于聯(lián)合估計(jì)模型。通過(guò)構(gòu)建無(wú)線信道傳輸誤碼率的仿真模型，利用Matlab的simulink工具箱對(duì)列車(chē)行駛過(guò)程中誤碼率進(jìn)行仿真，在高速鐵路場(chǎng)景下結(jié)合實(shí)際路測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)改進(jìn)Fitz算法進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果表明聯(lián)合估計(jì)方法可以精確估計(jì)出多普勒頻移，估計(jì)值與真實(shí)值誤差較小，經(jīng)過(guò)校正后能夠滿足接收機(jī)容許的頻移范圍，改善了接收機(jī)的解調(diào)性能。論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)通過(guò)建立基于基站的數(shù)學(xué)模型，

3、推導(dǎo)出了列車(chē)行駛在直線和彎道情況下多普勒頻移計(jì)算公式。列車(chē)在直線和彎道兩種行駛條件下，分析列車(chē)與基站水平距離對(duì)GSM-R系統(tǒng)誤碼率的影響，得出在彎道情況下誤碼率的變化隨機(jī)性較大，此時(shí)現(xiàn)有算法對(duì)載波的跟蹤較難，基于車(chē)載信息的多普勒頻移聯(lián)合估計(jì)模型很好地解決了這個(gè)問(wèn)題。
　　(2)通過(guò)建立GSM-R系統(tǒng)誤碼率的仿真模型，分析不同高速鐵路場(chǎng)景下萊斯因子K對(duì)系統(tǒng)誤碼率的影響。當(dāng)萊斯因子K不同時(shí)，仿真比較Kay算法、改進(jìn)LCR算法、改進(jìn)Fi

4、tz算法的性能，與其他兩種算法相比，改進(jìn)Fitz算法估計(jì)精度高并且估計(jì)范圍相對(duì)較大，然后分析了實(shí)際高速鐵路場(chǎng)景下多普勒頻移估計(jì)算法的誤差。仿真結(jié)果表明在高架橋和路塹場(chǎng)景下，與Kay算法、改進(jìn)LCR算法相比，改進(jìn)Fitz算法估計(jì)誤差較小，適用于高速鐵路GSM-R系統(tǒng)的多普勒頻移估計(jì)。
　　(3)分析推導(dǎo)了基于基站的多普勒頻移補(bǔ)償結(jié)構(gòu)。仿真分析了頻移補(bǔ)償后列車(chē)速度不同時(shí)GSM-R系統(tǒng)的誤碼率，經(jīng)過(guò)頻移補(bǔ)償后降低了系統(tǒng)的誤碼率，滿足高速