高速車地寬帶無(wú)線通信CoMP及其分集技術(shù)研究.pdf

1、隨著世界各國(guó)高速鐵路的不斷發(fā)展和列車速度的不斷提高，高速車地寬帶無(wú)線通信的可靠性和高效性引起了人們的廣泛關(guān)注。本文從高速車地寬帶無(wú)線通信的特點(diǎn)出發(fā)，分析發(fā)現(xiàn)高速鐵路寬帶無(wú)線通信面臨的主要問(wèn)題有：列車穿透損耗、多普勒效應(yīng)和頻繁的越區(qū)切換等，這些問(wèn)題都會(huì)導(dǎo)致車地通信系統(tǒng)通信質(zhì)量的下降，從而嚴(yán)重影響到車內(nèi)用戶的通信體驗(yàn)。其中越區(qū)切換問(wèn)題和多普勒效應(yīng)問(wèn)題需要特別關(guān)注且有待進(jìn)一步深入研究。
　　目前LTE(Long Term Evoluti

2、on)僅支持傳統(tǒng)的硬切換方式，不僅切換時(shí)延較大，而且切換區(qū)處于兩個(gè)小區(qū)的邊界，受到陰影衰落、多徑效應(yīng)以及多普勒頻偏的影響，接收信號(hào)質(zhì)量降低，會(huì)嚴(yán)重影響到系統(tǒng)的切換成功率。在此切換方式下，高速移動(dòng)場(chǎng)景下頻繁的越區(qū)切換將帶來(lái)頻繁的掉話和數(shù)據(jù)中斷，從而嚴(yán)重影響旅客的通信體驗(yàn)。因此，必須對(duì)現(xiàn)有的LTE硬切換機(jī)制進(jìn)行優(yōu)化，提高其越區(qū)切換的成功率。本文提出了一種將LTE-A(LTE-Advanced)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到高速鐵路場(chǎng)景并基于協(xié)同多點(diǎn)傳輸/接收(

3、Coordinated Multi-Point transmission/reception，CoMP)技術(shù)的切換優(yōu)化方案模型。文章對(duì)系統(tǒng)切換成功率等作了性能分析，并與傳統(tǒng)切換方案作了性能對(duì)比，性能分析表明，基于CoMP的切換方案可以有效提升高移動(dòng)性場(chǎng)景下系統(tǒng)的切換成功概率，明顯改善系統(tǒng)的可靠性和效率。
　　另一方面，在高鐵的時(shí)變信道環(huán)境下，分集技術(shù)能否像CoMP技術(shù)一樣也能獲得相應(yīng)的增益？這是本文分析研究的另一個(gè)問(wèn)題。由于高鐵的

4、超高速移動(dòng)性，受多普勒效應(yīng)的影響，不僅載波頻率發(fā)生了偏移，且信道衰落變化快速，時(shí)延變化速度加快，對(duì)現(xiàn)今廣泛使用的分集技術(shù)中信號(hào)設(shè)計(jì)、信號(hào)合并及信號(hào)檢測(cè)等都會(huì)帶來(lái)很大的影響，勢(shì)必進(jìn)一步影響到高速場(chǎng)景下分集技術(shù)的實(shí)現(xiàn)及分集增益的獲得。本文基于正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)通信系統(tǒng)，結(jié)合LTE網(wǎng)絡(luò)的幀結(jié)構(gòu)討論了時(shí)間分集、空間發(fā)送分集和空間接收分集在高速車地寬帶無(wú)線