【摘要】：高速鐵路迅速發(fā)展對無線通信系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量提出了更嚴(yán)格的要求。如何能夠保證為高速移動(dòng)的列車提供實(shí)時(shí)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(wù)已成為無線通信系統(tǒng)技術(shù)研究的熱點(diǎn)問題。GSM-R(GlobalSystem for Mobile Communications for Railway,鐵路數(shù)字移動(dòng)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(shí)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GSM-R系統(tǒng)中，列車快速移動(dòng)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(gè)系統(tǒng)通信質(zhì)量的因素之一。傳統(tǒng)的多普勒頻移估計(jì)算法雖然精度較高，但是頻移估計(jì)范圍較小。高速鐵路場景下的多普勒頻移隨著列車運(yùn)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(jì)精度的同時(shí)，如何增大頻移估計(jì)范圍成了高速鐵路無線通信系統(tǒng)多普勒頻移估計(jì)算法研究的一個(gè)方向。 本文針對傳統(tǒng)多普勒頻移估計(jì)算法在頻移估計(jì)范圍和估計(jì)精度兩者之間較難達(dá)到合理平衡這一問題，對GSM-R無線通信系統(tǒng)的多普勒頻移估計(jì)算法進(jìn)行了深入分析研究。在改進(jìn)Fitz算法的基礎(chǔ)上，采用一種基于車載信息與改進(jìn)Fitz算法相結(jié)合的聯(lián)合估計(jì)方法來進(jìn)行多普勒頻移估計(jì)計(jì)算，在提高了頻移估計(jì)精度的同時(shí)增大了頻移估計(jì)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(yīng)和多普勒效應(yīng)在內(nèi)的小尺度衰落特性。在此基礎(chǔ)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(Gaussian Minimum Shift Keying,高斯濾波最小頻移鍵控)信號特點(diǎn)與頻移估計(jì)理論，包括分析GMSK信號調(diào)制解調(diào)技術(shù)特點(diǎn)，參數(shù)估計(jì)的最大似然函數(shù)表達(dá)式的推導(dǎo)以及參數(shù)估計(jì)性能評價(jià)基準(zhǔn)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(yīng)統(tǒng)計(jì)特點(diǎn)，，多普勒頻移隨列車運(yùn)行的動(dòng)態(tài)變化情況和常見場景下多普勒功率譜形狀特點(diǎn)。 最后，分析研究GMSK信號線性調(diào)制的幾種多普勒頻移估計(jì)算法。包括基于最小均方誤差的頻率與相位估計(jì)算法、基于差分的單頻率估計(jì)算法、經(jīng)典Fitz算法與改進(jìn)Fitz算法公式的推導(dǎo)、優(yōu)缺點(diǎn)對比。在改進(jìn)Fitz算法的基礎(chǔ)上，結(jié)合車載信息提出一種聯(lián)合估計(jì)方法來進(jìn)行多普勒頻移估計(jì)計(jì)算，并對該方法進(jìn)行仿真分析。結(jié)果表明，該方法相對于經(jīng)典Fitz算法在增大了頻移估計(jì)范圍的同時(shí)，提高了估計(jì)精度，并且運(yùn)算復(fù)雜度低。
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN929.5

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2533824