基于列车位置信息的接收波束成形技术对LTE下行信道的影响研究

发布时间：2020-12-31 18:22

　　高铁运行速度快、运行环境复杂,轨道沿线网络信道快速变化、频繁小区切换、多普勒频移等特有问题给铁路车地无线通信带来了巨大的挑战。基于列车特殊的运行场景基础上,分析基于位置信息的多普勒效应补偿对于提高接收信号质量的影响,通过实验模拟接收波束成形技术对于LTE每个时隙下网络速率的变化,提出350 km/h高速移动场景下基于位置信息的多普勒效应补偿技术,以验证基于位置信息的多普勒补偿技术和接收波束成形技术在高铁场景下的有效性,并通过实验证明天线间距和天线数量对于波束成形技术的影响关系。 

【文章来源】：铁道标准设计. 2020年07期 北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

高铁通信双跳模型

通过实验来分析基于位置信息的多普勒补偿方法,然后初步验证接收端波束成形技术的效果,接下来从接收天线间距和接收天线数量两个方面详细探究波束成形技术的性能影响因素。 为了证明算法的有效性,首先从星座图的角度去初步比较多普勒补偿前后的差异。如图2所示,蓝色圆圈代表是调制方法QPSK在发射端对应的四种情况。紫色方块代表的是在多普勒频移影响下接收端的星座图分布,可以看到星座图不但因为干扰噪声过大导致点的分布比较离散,而且由于多普勒频移导致点的分布中心也相对理想情况发生了旋转[16]。绿色三角形代表的是基于位置信息的多普勒补偿之后的星座图分布,可以看到星座图的分布比之前集中很多,而且也无明显的角度偏移。为了进一步验证算法的影响,通过分析多普勒补偿前后,接收信号的噪声变化。从图3可以看到,经过多普勒补偿操作之后,在列车移动的全程中,信道的噪声功率都得到了下降。尤其是在距离基站,也就是500 m处较远的位置。这是因为距离基站越远,列车运行方向跟列车与基站方向的夹角越小,多普勒效应越明显,多载波之间的干扰也越明显[17]。从星座图和噪声功率的变化中,可以看出,基于位置信息的多普勒补偿对于提高接收信号质量具有不错的效果。

为了进一步验证算法的影响,通过分析多普勒补偿前后,接收信号的噪声变化。从图3可以看到,经过多普勒补偿操作之后,在列车移动的全程中,信道的噪声功率都得到了下降。尤其是在距离基站,也就是500 m处较远的位置。这是因为距离基站越远,列车运行方向跟列车与基站方向的夹角越小,多普勒效应越明显,多载波之间的干扰也越明显[17]。从星座图和噪声功率的变化中,可以看出,基于位置信息的多普勒补偿对于提高接收信号质量具有不错的效果。4.2 验证接收端波束成形技术

【参考文献】：
期刊论文
[1]LTE高负荷场景优化解决方案[J]. 郑国惠.  电信技术. 2019(07)
[2]FAO系统车地无线通信干扰抑制方案[J]. 刘晓娟,徐亚顺.  计算机工程与设计. 2019(07)
[3]LTE多频评估体系优化方案[J]. 魏丹.  电子技术与软件工程. 2019(13)
[4]基于多波束卫星系统的跳波束技术研究[J]. 王琳,张晨,王显煜,张更新.  南京邮电大学学报(自然科学版). 2019(03)
[5]西成高铁4G网络覆盖设计提升VoLTE质量方案研究[J]. 施长宝.  自动化与仪器仪表. 2019(06)
[6]关于电子通信中常见干扰因素及控制探讨[J]. 陈云.  信息通信. 2019(04)
[7]LTE技术地空应用的关键技术分析[J]. 袁春娟,唐文君.  信息系统工程. 2019(02)
[8]TD-LTE室分建设中的干扰抑制方法[J]. 杨志华,韩晓亮,白巍,高超.  电信工程技术与标准化. 2019(01)
[9]铁路动车组WiFi运营服务系统安全与防护[J]. 董兴芝,王富章,王忠峰.  无线电通信技术. 2019(01)
[10]高速铁路通信切换控制系统建模[J]. 蔚英豪,王见魁.  信息通信. 2018(12)

博士论文
[1]分布式天线系统中的资源优化[D]. 闫继垒.西安电子科技大学 2014



本文编号：2950093