高速移动环境下无线通信面临的问题探讨
西安电子科技大学通信工程学院
目录
一、概述
二、信道的时变特性
三、影响无线通信系统传输性能因素分析
四、多普勒频移估计、补偿与跟踪
五、时变信道估计方法
六、克服信道变化方法
七、总结
一、概述
高速铁路和高速公路的开通和应用,使未来移动通信系统面临高速移动环境。在高速移动环境下,无线通信系统会产生大的多普勒频移,信道会发生快速变化,这些变化会严重地降低移动通信系统的性能。
一、概述(续)
针对高速移动环境下的移动通信系统,TDD-LTE在物理层中,从帧、时隙和OFDM符号长度的选择、上下行链路的切换参数,
子帧中导频/前导插入频率等方面进行考虑。
移动速度在120km/h以内,基本上可以达到性能指标要求。但随着速度的进一步增加,高码率和高阶调制组合的高速率传输方案逐渐达不到性能指标要求,且存在差错基底(error floor)。
一、概述(续)
二、信道的时变特性
信道模型
3GPP TSG-RAN WG4 (Radio) Meeting #41 R4-061161
Riga, Estonia, 6th November – 10th November, 2006
Parameter
Deployment scenario
Open Area [A]
Tunnel: leaky cable [B]
Tunnel: multi-antennas [C]
Frequency band
2 GHz
2 GHz
2 GHz
UE speed
350 km/hr
300 km/hr
300 km/hr
Inter site distance (ISD)
1000 m
N/A
300 m
BS-rail track distance
50 m
2 m
2 m
Channel model
AWGN
Single tap Rice fading [1]
AWGN
Max Doppler shift at BS
1340 Hz
1150 Hz
1150 Hz
UL power control
OFF
OFF
OFF
Parameters for high speed train deployment scenarios for BS requirements
Ericsson
信道模型(续)
K=0
K=9
K=18
信道多普勒谱
理想
实际
实际
实际信道的多普勒谱将引起系统产生时变的载波频率偏移。
三、影响无线系统传输性能因素分析
同低速移动通信系统相比,在高速移动环境下,影响移动通信系统传输性能的主要因素有两个:
,载波频率偏移使采用多载波技术体制的上下行链路符号内产生子载波间干扰(ICI)和用户间产生多用户间干扰(MAI),降低系统性能。
,对于多载波技术传输体制OFDMA和SC-FDMA而言,快速变化的信道是多载波符号内部产生子载波间干扰,不同的多载波符号间产生时间选择性衰落。由于插入导频密度的限制,快速变化的信道还使信道估计性能性能恶化,从而降低整个系统的性能。
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