高速鐵路無線通信系統(tǒng)多普勒頻移估計算法的研究.pdf

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

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

3、理平衡這一問題,對GSM-R無線通信系統(tǒng)的多普勒頻移估計算法進行了深入分析研究。在改進Fitz算法的基礎上,采用一種基于車載信息與改進Fitz算法相結(jié)合的聯(lián)合估計方法來進行多普勒頻移估計計算,在提高了頻移估計精度的同時增大了頻移估計范圍。
　　首先,介紹一般無線信道的特性,主要介紹包括多徑效應和多普勒效應在內(nèi)的小尺度衰落特性。在此基礎上,具體分析高速鐵路傳播環(huán)境下無線信道的特性。
　　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)信號特點與頻移估計理論,包括分析GMSK信號調(diào)制解調(diào)技術(shù)特點,參數(shù)估計的最大似然函數(shù)表達式的推導以及參數(shù)估計性能評價基準的介紹。然后具體分析高速鐵路中高架橋、隧道、路塹等場景下多普勒效應統(tǒng)計特點,多普勒頻移隨列車運行的動態(tài)變化情況和常見場景下多普勒功率譜形狀特點。
　　最后,分析研究GMSK信號線性調(diào)制的幾種多普勒頻移估計算法。包括基于最小均方誤差