高铁通信中子载波干扰消除关键技术分析
发布时间：2021-02-05 08:10
在高速铁路通信系统中,列车与基站间的快速移动会带来极大的多普勒频移,而其将会引起的载波间干扰则会大大干扰铁路通信的服务质量,甚至会导致数据包丢失或是列车和基站之间的传输延迟或中断。受到高速移动通信和复杂地形通信需求不断增长的推动。本文研究了高铁LTE-R系统,其中列车与基站间的通信将会受到多普勒频移与复杂地形的多径干扰。为了解决高铁通信的载波间干扰问题,我们提出了两种不同方案,一种是新加窗算法来减轻高铁的载波间干扰。通过联合载波间干扰自我消除和加权和重叠加法,可以通过加权和重叠加法减少旁瓣,并且载波间干扰自我消除技术可以进一步降低误码率。在仿真结果中,我们考虑了不同的高速铁路情况,并且证实了我们的算法与传统的自我消除算法相比在最小误码率时实现了更好的性能。另一种是预编码处理策略,将多普勒干扰矩阵从信道矩阵中提取出来,针对OFDM子载波受到的多普勒干扰矩阵进行预编码处理。其中复杂地形带来的多径干扰同样利用预编码技术进行处理。我们的目标是通过利用预编码和干扰矩阵联合处理发送器发送前的信号来最小化接收器端的误码率性能。同时,我们采用的模型利用角度域方法模拟列车与基站间角度变化来降低列车移动带...
【文章来源】：华东交通大学江西省
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１带循环前缀的ＯＦＤＭ系统框图??Ｆｉｇ．?２－１?Ｂｌｏｃｋ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａｎ?ＯＦＤＭ?ｓｙｓｔｅｍ?ｗｉｔｈ?ｃｙｃｌｉｃ?ｐｒｅｆｉｘ??
??如图２－１所示，ＯＦＤＭ框架里面，发送端在并行数据星座映射后，采用了?ＩＦＦＴ的??方式将并行数据调制到各个子载波上。而接收端在数据去掉保护间隔后，采用了?ＦＦＴ??的方式将调制在各个子载波上的数据解调出来［２，８］。这种处理方法的原理在于，ＯＦＤＭ??系统需要将数据在发射端与接收端调制并解调到指数信号上。而这样的步骤可以通过??ＩＤＦＴ来等效实现ＯＨＤＭ基带信号令抽样速率为Ｔ／Ｎ，得到ＯＦＤＭ基带符号表达??式：??ｓｋ?＝?ｓ（ｋＴＩＮ）?如議，｛０?＜?ｋ?＜?Ｎ?—?Ｖ）?（２－３）??／＝０??这里可以看作，在发送端将＆作为的ＩＤＦＴ运算结果传输。在接收端，则需要将??＆进行ＤＦＴ变换得到原始数据符号式：??ｄ＜?＝?Ｚ?ｓｋｅ￣Ｊ２ｎｉｋｌＮ?，（〇＜ｉ＜Ｎ－ｌ）?（２－４）??ｋ＝０??通过公式２－３和公式２－４分析得到，可以利用ＩＤＦＴ与ＤＦＴ来代替ＯＦＤＭ系统中??的调制解调步骤。而在ＯＦＤＭ的实际应用系统中
图２－３由４个子载波组成的ＯＦＤＭ符号??Ｆｉｇ．?２－３?ＯＦＤＭ?ｓｙｍｂｏｌ?ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ?ｏｆ?４?ｓｕｂｃａｒｒｉｅｒｓ??图２－３表示了由４个子载波组成的一个ＯＦＤＭ字符。图中每个子载波上调制了相??同的信息，因此子载波的幅值与相位完全相同。同时图中可以看出ＯＦＤＭ的调制要??求，ＯＦＤＭ调制将每个子载波都包含了整数倍的周期，这样处理能够让每个相邻子载??波之间相差一个周期，最终确保了子载波之间的正交性［２，１６］。??要求ＯＦＤＭ符号里各子载波之间相互正交是为了方便发送数据信号在接收端快速??其又正确的恢复。例如对第ｎ个子载波进行解调，采用的解调步骤是先将ＯＦＤＭ符号??与第ｎ个子载波上所携带的符号进行相差，再以Ｔ为时间周期对其进行积分，得到如??下公式：??Ｔ?Ｊｔ?ｉ＝〇??（２＿５）??Ｔ?＜＇＝？?＾??只有在ＯＦＤＭ信号里各个子载波之间相互正交的情况下，有：??＊?卜叫?Ｊ?＝?（２－６）??最终将公式（２－６）代入（２－５）求到：??ｙ，＝ｘｔ?（２－７）??由此可以看出
【参考文献】：
期刊论文
[1]引入加权系数消除ICI的二次快时变信道估计算法[J]. 尹燕,王敏,王传云. 计算机应用研究. 2019(02)
[2]高速铁路宽带无线通信系统越区切换技术[J]. 刘云毅,赵军辉,王传云. 电信科学. 2017(11)
[3]一种新的基于导频簇方案的时变OFDM系统双重ICI消除算法[J]. 李磊,袁伟娜,李娜. 华东理工大学学报(自然科学版). 2015(06)
[4]降低OFDM系统ICI间干扰的时域加窗算法[J]. 邸敬,李翠然. 自动化与仪器仪表. 2014(02)
[5]基于MMSE准则的改进型并行迭代ICI消除算法[J]. 尼俊红,刘泽民. 电路与系统学报. 2011(01)
[6]时变信道OFDM系统一种改进的连续ICI消除法[J]. 杨志,刘泽民. 电路与系统学报. 2010(01)
[7]基于差分编码的OFDM系统ICI消除方法的研究[J]. 刘解华,杨东凯,常青,张其善. 电子与信息学报. 2007(07)
硕士论文
[1]OFDM系统中ICI消除算法的研究[D]. 杭广栋.电子科技大学 2017
[2]高速铁路宽带无线信道特性分析与仿真方法研究[D]. 张瑜.北京交通大学 2017
[3]OFDM系统中子载波干扰的抑制研究[D]. 李萌.辽宁工业大学 2016
[4]高速移动环境下基于统计信息的信道估计和ICI消除[D]. 邵小飞.上海交通大学 2015
[5]高速移动环境下OFDM系统ICI消除及信道估计技术研究[D]. 李磊.华东理工大学 2015
[6]高铁环境下MIMO-OFDM系统的载波间干扰消除算法研究[D]. 焦戊臣.上海大学 2014
[7]高速移动场景下基于TD-LTE标准的ICI消除方法研究[D]. 白金波.北京交通大学 2014
[8]OFDM系统中ICI分析及其消除方法研究[D]. 肖力勇.哈尔滨工程大学 2012
[9]加窗技术对协同OFDM系统ICI性能的改进[D]. 孙梦飞.南京邮电大学 2012
[10]高速移动环境下OFDM系统中载波干扰消除的方法研究[D]. 李山.北京邮电大学 2011
本文编号：3019302
【文章来源】：华东交通大学江西省
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１带循环前缀的ＯＦＤＭ系统框图??Ｆｉｇ．?２－１?Ｂｌｏｃｋ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａｎ?ＯＦＤＭ?ｓｙｓｔｅｍ?ｗｉｔｈ?ｃｙｃｌｉｃ?ｐｒｅｆｉｘ??
??如图２－１所示，ＯＦＤＭ框架里面，发送端在并行数据星座映射后，采用了?ＩＦＦＴ的??方式将并行数据调制到各个子载波上。而接收端在数据去掉保护间隔后，采用了?ＦＦＴ??的方式将调制在各个子载波上的数据解调出来［２，８］。这种处理方法的原理在于，ＯＦＤＭ??系统需要将数据在发射端与接收端调制并解调到指数信号上。而这样的步骤可以通过??ＩＤＦＴ来等效实现ＯＨＤＭ基带信号令抽样速率为Ｔ／Ｎ，得到ＯＦＤＭ基带符号表达??式：??ｓｋ?＝?ｓ（ｋＴＩＮ）?如議，｛０?＜?ｋ?＜?Ｎ?—?Ｖ）?（２－３）??／＝０??这里可以看作，在发送端将＆作为的ＩＤＦＴ运算结果传输。在接收端，则需要将??＆进行ＤＦＴ变换得到原始数据符号式：??ｄ＜?＝?Ｚ?ｓｋｅ￣Ｊ２ｎｉｋｌＮ?，（〇＜ｉ＜Ｎ－ｌ）?（２－４）??ｋ＝０??通过公式２－３和公式２－４分析得到，可以利用ＩＤＦＴ与ＤＦＴ来代替ＯＦＤＭ系统中??的调制解调步骤。而在ＯＦＤＭ的实际应用系统中
图２－３由４个子载波组成的ＯＦＤＭ符号??Ｆｉｇ．?２－３?ＯＦＤＭ?ｓｙｍｂｏｌ?ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ?ｏｆ?４?ｓｕｂｃａｒｒｉｅｒｓ??图２－３表示了由４个子载波组成的一个ＯＦＤＭ字符。图中每个子载波上调制了相??同的信息，因此子载波的幅值与相位完全相同。同时图中可以看出ＯＦＤＭ的调制要??求，ＯＦＤＭ调制将每个子载波都包含了整数倍的周期，这样处理能够让每个相邻子载??波之间相差一个周期，最终确保了子载波之间的正交性［２，１６］。??要求ＯＦＤＭ符号里各子载波之间相互正交是为了方便发送数据信号在接收端快速??其又正确的恢复。例如对第ｎ个子载波进行解调，采用的解调步骤是先将ＯＦＤＭ符号??与第ｎ个子载波上所携带的符号进行相差，再以Ｔ为时间周期对其进行积分，得到如??下公式：??Ｔ?Ｊｔ?ｉ＝〇??（２＿５）??Ｔ?＜＇＝？?＾??只有在ＯＦＤＭ信号里各个子载波之间相互正交的情况下，有：??＊?卜叫?Ｊ?＝?（２－６）??最终将公式（２－６）代入（２－５）求到：??ｙ，＝ｘｔ?（２－７）??由此可以看出
【参考文献】：
期刊论文
[1]引入加权系数消除ICI的二次快时变信道估计算法[J]. 尹燕,王敏,王传云. 计算机应用研究. 2019(02)
[2]高速铁路宽带无线通信系统越区切换技术[J]. 刘云毅,赵军辉,王传云. 电信科学. 2017(11)
[3]一种新的基于导频簇方案的时变OFDM系统双重ICI消除算法[J]. 李磊,袁伟娜,李娜. 华东理工大学学报(自然科学版). 2015(06)
[4]降低OFDM系统ICI间干扰的时域加窗算法[J]. 邸敬,李翠然. 自动化与仪器仪表. 2014(02)
[5]基于MMSE准则的改进型并行迭代ICI消除算法[J]. 尼俊红,刘泽民. 电路与系统学报. 2011(01)
[6]时变信道OFDM系统一种改进的连续ICI消除法[J]. 杨志,刘泽民. 电路与系统学报. 2010(01)
[7]基于差分编码的OFDM系统ICI消除方法的研究[J]. 刘解华,杨东凯,常青,张其善. 电子与信息学报. 2007(07)
硕士论文
[1]OFDM系统中ICI消除算法的研究[D]. 杭广栋.电子科技大学 2017
[2]高速铁路宽带无线信道特性分析与仿真方法研究[D]. 张瑜.北京交通大学 2017
[3]OFDM系统中子载波干扰的抑制研究[D]. 李萌.辽宁工业大学 2016
[4]高速移动环境下基于统计信息的信道估计和ICI消除[D]. 邵小飞.上海交通大学 2015
[5]高速移动环境下OFDM系统ICI消除及信道估计技术研究[D]. 李磊.华东理工大学 2015
[6]高铁环境下MIMO-OFDM系统的载波间干扰消除算法研究[D]. 焦戊臣.上海大学 2014
[7]高速移动场景下基于TD-LTE标准的ICI消除方法研究[D]. 白金波.北京交通大学 2014
[8]OFDM系统中ICI分析及其消除方法研究[D]. 肖力勇.哈尔滨工程大学 2012
[9]加窗技术对协同OFDM系统ICI性能的改进[D]. 孙梦飞.南京邮电大学 2012
[10]高速移动环境下OFDM系统中载波干扰消除的方法研究[D]. 李山.北京邮电大学 2011
本文编号：3019302
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