高鐵lte網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的多普勒頻偏算法研究

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1、？．一．．、中圖分類號(hào)：ＴＮ．９２９密４；公開ＵＤＣ：本校編號(hào)；讀州交遠(yuǎn)乂＃工程碩±學(xué)位論文論文題目；高鐵ＬＴＥ岡絡(luò)應(yīng)用中的多普勒頻偏算法研究＇、ｉ＊氣〔研究生姓名：田薇學(xué)號(hào)：０６１２１５５學(xué)校指導(dǎo)教師姓名；劉晚竭職稱：爭：授企業(yè)指導(dǎo)教師姓名；邱建兼；副教授職稱申請學(xué)位工程領(lǐng)域名稱：由子皂捕信工程論義提交日期２０１５．０６２０１５．０６：論義答辯曰期：獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是

2、本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研巧工作和取得的研究成果，除了文中特別加標(biāo)注和致謝之處外，論文中不包含其他人己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研巧成果，也不包含獲得蘭州《通大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均己在論文中作了明確的說明并表示了謝意。學(xué)位論文作者簽名＞；簽字曰期：共膊６月曰學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書、使用學(xué)位論文的規(guī)定本學(xué)位論文作者完全了解蘭州巧通大學(xué)有關(guān)保留。特授權(quán)蘭州《通大學(xué)可Ｗ將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，并采

3、用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編供查閱和借閱。同意學(xué)校向國家有關(guān)部口或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說明）換學(xué)位論文作者簽名：喊欲＾導(dǎo)師簽名：系，啼簽１字日期；如盡年ｂ月（ｔ月簽字日期：＜＾＾＇年方月／／日工程碩士學(xué)位論文高鐵LTE網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的多普勒頻偏算法研究ResearchontheDopplerFrequencyShiftAlgorithminLTENetworkforHigh-speedRailway作者姓名：田薇工程領(lǐng)域：電子與

4、通信工程研究方向：軌道交通通信學(xué)號(hào)：0612155校內(nèi)導(dǎo)師：劉曉娟企業(yè)導(dǎo)師：邱建東完成日期：2015.06蘭州交通大學(xué)LanzhouJiaotongUniversity蘭州交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文摘要近年來，隨著我國交通業(yè)的迅猛發(fā)展，高鐵以其速度快價(jià)格低的特點(diǎn)快速發(fā)展著，并已成為人們差旅出行的首選。同時(shí)，隨著智能終端技術(shù)的不斷發(fā)展，乘客們在高鐵上的數(shù)據(jù)通信應(yīng)用也相繼頻繁，這對高速環(huán)境下無線通信的可靠性和有效性提出了新要求。在列車運(yùn)行速度大于200km/h的環(huán)境下，如何保證手機(jī)通話和上網(wǎng)的質(zhì)量，是對高端通

5、信技術(shù)在高鐵上應(yīng)用提出的一個(gè)全新的挑戰(zhàn)。新一代通信技術(shù)LTE已日漸成熟，它具備更小的時(shí)延、更快的傳輸速率、更寬的頻帶以及更低的運(yùn)營成本，兼容3G通信技術(shù)并對3G進(jìn)行演進(jìn)，已經(jīng)成為目前移動(dòng)寬帶通信技術(shù)中最受關(guān)注的新技術(shù)，同時(shí)也成為高速鐵路下一代通信網(wǎng)絡(luò)的首選，它可以保證用戶在高速移動(dòng)狀態(tài)下的通話和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)快速有效。然而，通過多普勒效應(yīng)的概念可以知道，高速移動(dòng)環(huán)境下的信號(hào)必然產(chǎn)生較大的多普勒頻率偏移，而LTE上下行鏈路對頻率偏移非常敏感，直接應(yīng)用會(huì)導(dǎo)致各用戶間傳輸信號(hào)混疊、用戶間產(chǎn)生干擾等問題。因此，要將L

6、TE應(yīng)用于高速鐵路無線通信覆蓋，必須先解決多普勒效應(yīng)的頻偏問題。本文首先分析了LTE通信網(wǎng)絡(luò)及其核心關(guān)鍵技術(shù)，在研究了高速環(huán)境下引起的多普勒頻移效應(yīng)和高速無線信道的衰落特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了一種基于Toeplitz循環(huán)前綴的多普勒頻移算法，利用LTE循環(huán)前綴的變形提取信道信息，計(jì)算更可靠的頻移量。另外，由于終端的高速移動(dòng)使多普勒頻移加大，引起嚴(yán)重的載波間串?dāng)_，所以本文還對信號(hào)的頻移進(jìn)行補(bǔ)償，從而矯正各用戶的傳輸信號(hào)，使信號(hào)間的干擾盡可能的排除，還原各信號(hào)本身，以保證用戶的通信服務(wù)質(zhì)量。最后，利用MATLA

7、B軟件搭建了高速鐵路通信系統(tǒng)仿真平臺(tái)，在萊斯信道模型上，驗(yàn)證了頻偏算法的有效性，并討論了隨之引起的突跳和信號(hào)間干擾等問題。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在高速環(huán)境下本文的頻偏算法是可靠且有效的，頻偏的算法估計(jì)值與真實(shí)值基本吻合，最大的估計(jì)誤差值不到50Hz，是載波頻率參數(shù)2GHz的2.5%。高速鐵路大信噪比的傳輸環(huán)境下，估計(jì)誤差約為零，對信號(hào)進(jìn)行有效補(bǔ)償后，收發(fā)信號(hào)誤差逼近于零。該算法有效提高了高鐵環(huán)境下LTE的抗多普勒效應(yīng)能力，從而保證高速鐵路中LTE網(wǎng)絡(luò)的用戶通信質(zhì)量。關(guān)鍵詞：LTE技術(shù)；高速鐵路；多普勒頻移；

8、多用戶干擾論文類型：應(yīng)用技術(shù)研究-I-高鐵LTE網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的多普勒頻偏算法研究AbstractInrecentyears,withtherapiddevelopmentofChina'stransportationindustry,thehigh-speedrailway,developedrapidlybyitshighspeedandlowprice,hasbecomethefirstchoiceforpeopletotravel.At