高速鐵路無(wú)線通信系統(tǒng)多普勒頻移估計(jì)算法的研究.pdf

1、高速鐵路迅速發(fā)展對(duì)無(wú)線通信系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量提出了更嚴(yán)格的要求。如何能夠保證為高速移動(dòng)的列車提供實(shí)時(shí)安全可靠的無(wú)線信息數(shù)據(jù)傳輸通道以及為旅客提供方便高效的無(wú)線寬帶接入服務(wù)已成為無(wú)線通信系統(tǒng)技術(shù)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。GSM-R(Global System for Mobile Communications for Railway,鐵路數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng))是以GSM為平臺(tái)的鐵路專用無(wú)線通信系統(tǒng),是時(shí)速500公里以內(nèi)高速鐵路列控系統(tǒng)信息傳輸?shù)牧己闷脚_(tái)。在

2、GSM-R系統(tǒng)中,列車快速移動(dòng)帶來(lái)的多普勒頻移問(wèn)題增大了系統(tǒng)的誤碼率,成為影響整個(gè)系統(tǒng)通信質(zhì)量的因素之一。傳統(tǒng)的多普勒頻移估計(jì)算法雖然精度較高,但是頻移估計(jì)范圍較小。高速鐵路場(chǎng)景下的多普勒頻移隨著列車運(yùn)營(yíng)速度的提高而快速增大,頻移范圍大幅度變化。因此,在提高頻移估計(jì)精度的同時(shí),如何增大頻移估計(jì)范圍成了高速鐵路無(wú)線通信系統(tǒng)多普勒頻移估計(jì)算法研究的一個(gè)方向。
　　本文針對(duì)傳統(tǒng)多普勒頻移估計(jì)算法在頻移估計(jì)范圍和估計(jì)精度兩者之間較難達(dá)到合

3、理平衡這一問(wèn)題,對(duì)GSM-R無(wú)線通信系統(tǒng)的多普勒頻移估計(jì)算法進(jìn)行了深入分析研究。在改進(jìn)Fitz算法的基礎(chǔ)上,采用一種基于車載信息與改進(jìn)Fitz算法相結(jié)合的聯(lián)合估計(jì)方法來(lái)進(jìn)行多普勒頻移估計(jì)計(jì)算,在提高了頻移估計(jì)精度的同時(shí)增大了頻移估計(jì)范圍。
　　首先,介紹一般無(wú)線信道的特性,主要介紹包括多徑效應(yīng)和多普勒效應(yīng)在內(nèi)的小尺度衰落特性。在此基礎(chǔ)上,具體分析高速鐵路傳播環(huán)境下無(wú)線信道的特性。
　　其次,分析GSM-R系統(tǒng)所采用的GMSK

4、(Gaussian Minimum Shift Keying,高斯濾波最小頻移鍵控)信號(hào)特點(diǎn)與頻移估計(jì)理論,包括分析GMSK信號(hào)調(diào)制解調(diào)技術(shù)特點(diǎn),參數(shù)估計(jì)的最大似然函數(shù)表達(dá)式的推導(dǎo)以及參數(shù)估計(jì)性能評(píng)價(jià)基準(zhǔn)的介紹。然后具體分析高速鐵路中高架橋、隧道、路塹等場(chǎng)景下多普勒效應(yīng)統(tǒng)計(jì)特點(diǎn),多普勒頻移隨列車運(yùn)行的動(dòng)態(tài)變化情況和常見(jiàn)場(chǎng)景下多普勒功率譜形狀特點(diǎn)。
　　最后,分析研究GMSK信號(hào)線性調(diào)制的幾種多普勒頻移估計(jì)算法。包括基于最小均方誤差