高速移動(dòng)環(huán)境下LTE下行關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、大多普勒頻移和快速時(shí)變信道使高速移動(dòng)場(chǎng)景下的多載波系統(tǒng)通信質(zhì)量大打折扣。多普勒頻移導(dǎo)致正交頻分復(fù)用(OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplexing)系統(tǒng)中符號(hào)內(nèi)載波頻率偏移(CFO,Carrier Frequency Offset)，進(jìn)而導(dǎo)致子載波間干擾(ICI,Inter-Carrier Interference)。信道在一個(gè)OFDM符號(hào)內(nèi)的時(shí)變也會(huì)破壞子載波的正交性而引入ICI，使信

2、道估計(jì)和均衡變得更加復(fù)雜和困難。
　　同時(shí)，作為未來移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)的3GPP(3rd Generation Partnership Project)長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE，Long Term Evolution)標(biāo)準(zhǔn)采用OFDM和多輸入多輸出(MIMO， Multiple Input Multiple Output)關(guān)鍵技術(shù)，較以往通信系統(tǒng)具有更低的傳輸時(shí)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(yīng)用于高速移動(dòng)場(chǎng)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(yīng)運(yùn)而生，它將應(yīng)用于鐵路專網(wǎng)建設(shè)，改善高鐵通信質(zhì)量。本文重點(diǎn)研究了高速移動(dòng)場(chǎng)景下LTE下行鏈路中的多普勒頻偏和時(shí)變信道估計(jì)問題，主要工作如下：
　　首先，本文對(duì)高速移動(dòng)場(chǎng)景下快速時(shí)變信道進(jìn)行建模。這里推導(dǎo)了快變信道的一般表達(dá)式，重點(diǎn)分析了直射(LOS, Light of Sight)分量中多普勒頻移的時(shí)變性；進(jìn)而對(duì)統(tǒng)計(jì)型信道模型和W

4、INNER II信道模型進(jìn)行改進(jìn)，使之更契合高速移動(dòng)信道特性，并給出了改進(jìn)后信道模型的時(shí)頻特性仿真曲線。
　　其次，本文研究了高速移動(dòng)場(chǎng)景下的多普勒頻偏估計(jì)和時(shí)變信道估計(jì)問題。這里分別分析了多普勒頻偏和時(shí)變信道引入的ICI的特性，給出了適用于LTE下行的頻偏估計(jì)方法，并將其用到高速移動(dòng)場(chǎng)景的頻偏估計(jì)中；針對(duì)LTE下行系統(tǒng)的特點(diǎn)，這里對(duì)傳統(tǒng)信道估計(jì)算法和新型時(shí)變信道估計(jì)算法改進(jìn)并應(yīng)用到LTE下行鏈路；信道均衡常涉及矩陣求逆運(yùn)算，復(fù)雜

5、度極高，這里給出簡(jiǎn)化的頻域均衡算法，這在寬帶LTE系統(tǒng)中優(yōu)勢(shì)明顯。最終給出了仿真驗(yàn)證結(jié)果。
　　再次，本文研究了高鐵場(chǎng)景下采用射頻拉遠(yuǎn)單元(RRU，Radio Remote Units)鏈?zhǔn)礁采w的LTE-R下行系統(tǒng)ICI消除問題?；趦蒖RU重疊覆蓋區(qū)域的特殊場(chǎng)景，本文提出了多載波頻偏(MCFO，Multi-CFO)的估計(jì)和補(bǔ)償方案，同時(shí)為了充分利用分布式 RRU多天線的優(yōu)勢(shì)，這里采用了兩種發(fā)射分集方案，最終結(jié)合前述信道估計(jì)方法，