高速移动通信中的多普勒分集技术
通信中的多普勒信号处理技术
通信中的多普勒信号处理技术通信技术是现代社会不可或缺的一部分，我们的手机、互联网、电视、广播等等都离不开通信技术的支持。
在通信过程中，往往会遇到多种干扰和衰退，其中多普勒效应是一个普遍存在的现象，对于通信质量和稳定性都有一定的影响。
因此，多普勒信号处理技术在通信领域中也逐渐得到了重视。
一、多普勒效应的产生多普勒效应，又称多普勒移位或多普勒频移，是指由于发射端和接收端之间的相对运动而造成的频率偏移现象。
简单来说，就是我们在高速移动中接收到的声音或者电磁信号，其频率会发生一定的变化。
这一效应的产生机理，可以用声波为例来解释。
当警笛在静止状态下发出声波时，其声波会以一定的频率传播，一直到接收端。
但是，如果警车在高速行驶的情况下发出警笛声，此时声波就会随着警车的运动发生变化。
当警车靠近接收端时，由于声波被压缩，其频率就会变高；当警车远离接收端时，声波被拉长，其频率就会变低。
这种频率的变化，就是多普勒效应的表现。
二、多普勒信号处理技术多普勒效应在通信领域中也同样存在。
当通信设备处于高速运动中时，其发出的信号就会受到多普勒效应的影响，导致信号的频率发生变化，从而影响到通信的稳定性和可靠性。
为了克服这种效应，人们不断地研究和开发多普勒信号处理技术。
多普勒信号处理技术，是一种用于处理多普勒效应的信号处理技术。
该技术可以通过一系列的算法和处理方式，对信号的多普勒频移进行预测和修正，从而实现信号的稳定传输和处理。
现在，多普勒信号处理技术已经得到广泛应用，被广泛运用于雷达、航空、通信、天文学和医学等领域。
三、多普勒信号处理技术的实现多普勒信号处理技术的实现过程包括两个主要步骤：一是利用信号预处理技术对多普勒效应进行消除或降低；二是通过信号处理技术对多普勒效应进行估计和补偿。
其中，信号预处理技术主要包括预想技术、降采样技术、FFT技术等；信号处理技术主要包括最小二乘技术、卡尔曼滤波技术、参考信号技术等。
以雷达为例，雷达在探测过程中遇到多普勒效应，会使得雷达波束频率和目标频率发生不匹配，影响雷达的探测效率。
移动通信多普勒频移计算
移动通信多普勒频移计算移动通信中的多普勒频移是一种常见的现象，它会对通信信号的传输和接收产生影响。
在移动通信系统中，多普勒频移通常是由于无线终端或基站的移动速度引起的。
下面将详细介绍移动通信多普勒频移的计算方法及其影响。
首先，多普勒效应是指当信号源或接收器相对于接收机或发送器发生速度变化时，信号的频率将发生变化。
在移动通信中，发送器和接收器通常是终端和基站之间的无线信号链路。
当终端或基站在高速移动中时，该链路上的信号将因相对速度的变化而发生多普勒频移。
多普勒频移的计算方法依赖于信号源和接收器之间的相对速度。
当终端和基站沿直线运动时，多普勒频移可以通过以下公式计算：fd = (v * f) / c其中，fd是多普勒频移，v是终端和基站之间的速度差，f是信号的频率，c是光速。
然而，由于终端和基站通常会以不同的速度和方向移动，上述公式不再适用。
在这种情况下，我们需要考虑发送器和接收器之间的相对速度矢量的分量。
设终端的速度矢量为Vt = Vtx + Vty + Vtz，终端的速度模为Vt = sqrt(Vtx^2 + Vty^2 + Vtz^2)。
基站的速度矢量为Vr = Vrx + Vry + Vrz，基站的速度模为Vr = sqrt(Vrx^2 + Vry^2 + Vrz^2)。
发送器到接收器之间的相对速度矢量为V = Vt - Vr，相对速度模为V = sqrt(Vx^2 + Vy^2 + Vz^2)。
则多普勒频移可以通过以下公式计算：fd = (V * f) / c其中，fd是多普勒频移，V是发送器和接收器之间的相对速度模，f 是信号的频率，c是光速。
多普勒频移对移动通信系统产生的影响是信号的频偏。
对于数字通信系统，频偏会导致误码率的增加，从而影响系统的可靠性和性能。
为了抵消多普勒频移的影响，移动通信系统通常采用多种技术。
其中一种常见的技术是频率补偿，在接收端对接收到的信号进行频率补偿，以消除多普勒频移引起的频偏。
移动通信多普勒频移与高铁覆盖技术8月23
移动通信多普勒频移与高铁覆盖技术总结：1, 介绍多普勒频移实际是频谱扩展，等效为衰落信道，限制了低速率数据的传送。
（问：低速率的话多普勒效应明显吗？）当今的2G 与3G在列车时速不超过500KM时均可以对抗多普勒频移，影响通信的主因是快速瑞利衰落。
（问：什么是快速瑞利衰落？，如何对抗多普勒频移？时速多少的时候大概会产生影响通信的多普勒频移？）2, 多普勒频移通常被叫做多普勒频移，它代表了信道的衰落速率。
3, 多普勒频移决定了数据速率的下线。
文献通过论证在300KM/h 移动台在GSM系统中呈现慢衰落影响。
信道衰减和相移对于至少一个比特持续时间内基本上不变，在这种情况下信道呈现慢衰落或准静态。
4, 多普勒扩展，接收信号的多普勒频谱上不等于0的频率范围定义为多普勒扩展，用B1表示，当所传送的基带信号的带宽B0远大于B1时，则多普勒扩展可以忽略不计，这种信道可看做慢衰落信道，若B0<B1，则称之为快衰落信道，否则称为慢衰落信道。
5, 相干时间：相干时间与多普勒扩展成反比，它是信道冲激响应维持不变的时间间隔的统计平均值。
换句话说，就是指一段时间间隔，在此间隔内，接收信号的幅值具有很强的相关性。
相干时间的一种定义方法为Tc≈0.423v/fm式中：fm———最大多普勒频移，fm=f0v/c同样，也可以根据基带信号的符号周期Ts（Tb）和Tc的关系，将信道分为慢衰落信道（Ts＜Tc）和快衰落信道（Ts＞Tc）。
也是把多普勒频移归纳为信道是慢衰落信道还是快衰落信道，而不是看做一频偏6, 各种制式移动通信空中传输数据速率，GSM为270kbit/s，CDMA800为1.2288Mc/s，TD-SCDMA为1.28Mc/s，WCDMA为3.84Mc/s，均远远大于由于多普勒频移所引起的信道衰落速率500Hz （当列车时速为300km时），分析结果表明当今的2G和3G制式可以抵抗时速达300km的多普勒频移(问：这个时候2G和3G是通过何种方式来抵抗时速高的频移的？这几种制式为何传输数据速率这么高？)小结数据：GSM可以抗多普勒频移1.3kHz，CDMA800为6kHz，TD-SCDMA为6.5kHz，WCDMA为19.2kHz。
多普勒效应对移动通信的影响
多普勒效应对移动通信的影响在我们日常使用手机进行通信的过程中，可能很少有人会想到一个看似遥远的物理现象——多普勒效应，正在对我们的通信质量产生着重要的影响。
那么，什么是多普勒效应呢？它又是如何作用于移动通信的呢？多普勒效应是指当波源和观察者之间存在相对运动时，观察者接收到的波的频率会发生变化。
这个现象在生活中并不罕见，比如当一辆鸣笛的汽车从我们身边疾驰而过时，我们会听到笛声的音调先升高后降低。
在移动通信中，电磁波就类似于这里的声波，而移动的手机终端（比如我们手中的手机）和基站就相当于波源和观察者。
当手机用户相对于基站移动时，就会产生多普勒效应。
如果手机用户朝着基站移动，接收到的电磁波频率会升高；反之，如果手机用户背离基站移动，接收到的电磁波频率则会降低。
这种频率的变化会给移动通信带来一系列的问题。
首先，多普勒效应会导致信号的衰落。
由于接收到的频率发生变化，信号的强度也会随之波动，从而使得通信质量下降。
这在高速移动的场景中尤为明显，比如在高铁上使用手机，由于列车的高速行驶，多普勒效应导致的信号衰落会使得通话容易中断、数据传输速度变慢甚至出现掉线的情况。
其次，多普勒效应会影响信号的解调。
在移动通信中，基站发送的信号需要经过解调才能被手机正确接收和理解。
然而，多普勒效应引起的频率变化会使解调过程变得复杂，增加了解调出错的概率，从而导致误码率上升，影响通信的准确性。
此外，多普勒效应还会对频谱资源的利用产生影响。
在移动通信系统中，频谱资源是有限且宝贵的。
多普勒效应导致的频率变化可能会造成频谱的扩展或压缩，从而影响频谱的有效利用，降低系统的容量和效率。
为了应对多普勒效应对移动通信的这些影响，通信工程师们采取了一系列的技术手段和策略。
一种常见的方法是采用多普勒频移补偿技术。
通过对接收信号的频率进行监测和分析，然后进行相应的补偿，以减少多普勒效应带来的频率偏差。
这样可以在一定程度上改善信号的解调性能，提高通信质量。
多普勒效应对OFDM的影响及克服方法
多普勒效应对OFDM的影响及克服方法清华大学广州京信工程硕士班黄士达摘要：分析了在高速运动环境下所产生的多普勒效应对OFDM系统的影响。
重点论述了为克服多普勒效应的影响，所采用的各种克服方法和技术，包括最大似然估算法与预均衡结合的方法、利用相邻子载波共同传输同一符号，抑制多普勒频移对系统的影响的方法和将频域的多普勒效应扩展作为分集的方法等。
关键词：OFDM；多普勒效应；最大似然估计算法；预均衡；频域分集；1 引言正交频分复用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)是一种特殊的多载波技术，通过延长传输符号周期，从而增强抵抗多径衰落的能力，是一种新型高效的数字调制技术。
20世纪70年代，人们提出了采用离散傅里叶变换来实现多个载波的调制，简化了系统结构，使OFDM 技术得到了广泛的应用。
同时，由于无线通信技术，特别是无线多媒体技术的飞速发展，要求的数据传输速率越来越高，采用OFDM调制技术可有效地处理信道干扰，提高系统的传输速率，因此备受瞩目。
1995年欧洲电信标准委员会(ETSI)将OFDM作为数字音频广播(DAB)的调制方式，这是第一个以OFDM作为传输技术的标准。
欧洲数字视频广播联盟也在1997年采用OFDM作为其地面广播(DAB-T)调制标准。
1999年IEEE将OFDM作为其无线局域网标准IEEE802．11a的物理层的调制标准。
目前OFDM技术已被广泛应用于广播式的音频和视频领域以及通信系统中。
然而，对频偏的敏感性是OFDM的一个主要缺点，而高速移动环境必然会带来很大的多普勒频移，从而使得O FDM系统的性能急剧变坏。
因此，研究OFDM技术在高速移动环境下的应用，提高其抗多普勒效应的能力，具有很大的实用价值。
2多普勒效应及对OFDM的影响如图1所示，当移动台以恒定速率v 在长度为d , 端点为X和Y 的路径上运动时收到来自远端源S 发出的信号。
高速移动通信中的多普勒频移问题.
北京交通大学硕士学位论文高速移动通信中的多普勒频移问题姓名：解坤申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：朱刚20060201Ｙ北京变埔天学硕士学位论文Ｓ？９｛主｛摘要摘要旋光线逶售系统串，痞遘静衰落薅薤燕袋翻移动运稿系统性筑挺菇戆一个主要囡素，主骥表现为时豫扩展、多酱勒扩展以及慢衰落。
而随着社会进步，将无线通馈应用于高速移动环境鼹～个必然的趋势，因此，研究高速移韵带来鹩多普勒效应鹩影响及解决怒一个重要谦题。
本文首先研究光线信道的物理特性和数学模型，描述各种衰落信道的特性，分辑信遒戆｛ｌ聿变健对传输信号频谱豹影响。
避避对大量文献豹深入理解，对解决多营勒频移问题的主流技术谶行分析，特别介绍了多普勒分集技术，势螟述了其谯缺点。
在高速移动通倍中，多普勒频移是影响系统误码率的重要因索之一。
本文基予目前移动通信中广泛谴用的ＧＳＭ窳统，对通过多普勒扩展瑞剃衰落信遴差分解谓系统的误码率避行了公式推导，并对不隅多普勒颡移条件下，误码率随接收端信噪比的变化进行仿冀，结果表明，当存在多酱勒频穆时，饺靠增丈发饕｜功率来改篱误玛蛙戆燕不够兹。
分集接收技术是抗衰落的艘有效的方法，其原理是将接收到的多径信号分离，然磊按一定规则合弗越来，从薅掇麓接收蠛的信噪比，障低数字信号的谈码率。
本文∞另一个黧要工作是擐苷了选择性分集和等增箍合并方式接收的误码率计算公式，并对多普勒频移取相同饿，分集数不同时，误码搴隧接收藕镶矮毙瓣交毪遴舒了蕊龚努辑。
关键词：多普勒频移多径衰落多普勒分集误码率选择性分黛等增益台势北京交遄太学硕士学位谚文ＡＢＳｎＵ岍＾ＢＳＴＲＡＣＴｌｎｍｅｗｉＩｅＩｅｓｓ∞ｍ删ｎｉ翎主ｉｏｎｓｙｓｔｅｍ，ｏ珏ｅｍａｊｏｒｆａ瓣曲丑ｔ如ｇｒａｄｅｓｔｌＩｅｐｅ哟ｍｌａｎｃｅｏｆｍｏｂｉｌｅｉｓｃｈａｎｎｃｌｆａｄｉｎ舀ｗｈｉｃｈｉⅡｄｕｄ髂岫ｅｄｅｌａｙｓｐｆｅａｄ，Ｄ嘲融ｓｐ掉醛鞠ｄｌｏＷ蠡黥磐Ｗｉｆｅｌ髂ｓ∞Ｈ疆蹦孰ｌ铡ｌ§畦Ⅺｓ＃硅遮氇ｅｈｉ曲一ｓｐｏｅｄｃｎｖ的ｎｍｅｍｓｉｓａ∞ｎａｉｎｔｅｎｄｅｎｃｙ．ｓｏ，ｔｏ粥ｓｃａ曲ｔｈｅｈ皿ｕｅｎｃｅａｎｄｔ№ｓｏｌｕ虹蚰ｆｏｒｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍ０ｆＤｏｐｐｌｅｆ娼ｈｉｆｔｉｓ蛆ｉｍ脚ｔｔａｓ妊．弧ｅ西，ｓｉｃ８ｌ矗ｎｄ描ａ磕，ｓ瓣ｏｄｅｌｓｏｆ也＃ｗｈｌｅｓｓ馥鑫ｎｎｄ黜羲随酶髓卸ｄｔｈｅｎｓｏｍｅｆｕｎｃｔｉｏⅡｓａ廿ｄｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．ＨａｖｉｎｇｓｔｕｄｉｅｄｔＩｌｅｆ氐∞赫ｃ搴ｐａ辨瓯辨锺ａｌｙｚｅ攮ｅｐｅ渤玎ｎａ魏ｃｃｏｆ摄ｅｃｕ糊ｌａｐｐ黼粒ｈｅｓ艳Ｄ叩ｐｌｏｒｓｈｊｆｔ，锄ｄＤｏｐｐｌｃｒｄｉＶ尊ｆｓｉｌｙｉｓｄｃｓ州ｂｅｄ。
多普勒效应对移动通信的影响解析
多普勒效应对移动通信的影响解析首先，多普勒效应会导致信号的频率发生偏移。
当移动终端与基站之间相对运动时，信号的频率会发生变化。
如果移动终端朝着基站靠近，则接收到的信号频率会变高；反之，如果移动终端远离基站，则接收到的信号频率会变低。
这种频率偏移会导致移动通信系统中的信号解调出错，从而影响通信质量。
其次，多普勒效应会引起信号的时间扩展。
当移动终端与基站之间相对运动速度很快时，信号在传播过程中会发生时间拉长的现象，称为时间扩展。
这种时间扩展会导致信号的时域波形发生变化，信号的能量分布变宽，从而降低了信号的带宽效率。
在移动通信系统中，时间扩展会导致信号间的干扰增加，影响通信系统的容量。
再者，多普勒效应还会导致信号的衰落。
当移动终端与基站之间相对运动速度较大时，信号在传播过程中会遇到多普勒频移的影响，导致信号的相位发生变化。
如果多普勒频移的时间间隔与信号的符号间隔相比较大，那么信号的相位会发生明显的变化，从而引起信号的衰落。
这种衰落会导致信号的能量损失，进而降低了通信系统的传输性能。
为了应对多普勒效应带来的影响，移动通信系统采取了一系列的技术和算法来降低其影响。
首先，通信系统中的信号设计通常会采用频率和时间加窗技术，减小多普勒效应的影响。
其次，移动终端和基站之间可以通过动态调整功率控制、自适应调制等方法来减小多普勒效应带来的衰落。
此外，在移动通信系统中引入空间分集、多天线技术，也可以有效减轻多普勒效应的影响。
总而言之，多普勒效应对移动通信系统的影响主要体现在信号频率偏移、时间扩展和信号衰落上。
为了克服多普勒效应带来的问题，移动通信系统采取了多种技术手段来降低其影响，以提高通信质量和系统性能。
多普勒效应对移动通信的影响解析
多普勒效应对移动通信的影响解析在我们日常生活中，移动通信已经成为不可或缺的一部分。
从简单的语音通话到高清视频流，从即时通讯到移动支付，移动通信技术的发展深刻地改变了我们的生活方式。
然而，在这看似顺畅的通信背后，却隐藏着许多复杂的物理现象和技术挑战，其中多普勒效应就是一个不容忽视的因素。
多普勒效应，这个听起来有些高深莫测的名词，实际上在我们周围的许多场景中都有所体现。
比如，当一辆救护车鸣着警笛从我们身边疾驰而过时，我们会听到警笛声的音调先升高后降低。
这就是多普勒效应的一个常见例子。
在移动通信中，多普勒效应同样会对信号的传输和接收产生显著的影响。
那么，多普勒效应究竟是如何产生的呢？简单来说，当波源和观察者之间存在相对运动时，观察者接收到的波的频率就会发生变化。
在移动通信中，手机和基站之间就构成了波源和观察者的关系。
当手机相对于基站移动时，基站接收到的手机信号的频率就会发生改变；反之，当基站相对于手机移动时，手机接收到的基站信号的频率也会有所不同。
这种频率的变化会给移动通信带来一系列的问题。
首先，它会导致信号的衰落。
由于多普勒频移的存在，信号的频率不再稳定，这使得信号在传输过程中容易出现失真和衰减。
特别是在高速移动的环境中，比如高铁、高速公路上，多普勒效应引起的信号衰落更加明显，可能导致通话中断、数据传输错误等问题。
其次，多普勒效应会影响信号的解调。
在移动通信中，接收端需要准确地解调出发送端发送的信号。
然而，多普勒频移会使得接收端接收到的信号频率与发送端发送的信号频率存在偏差，这就给解调带来了困难。
如果解调不准确，就会导致信息丢失或误码，从而影响通信质量。
此外，多普勒效应还会增加系统的干扰。
由于频率的变化，原本处于不同频段的信号可能会相互重叠，从而产生干扰。
这不仅会降低信号的强度，还会影响信号的清晰度和可靠性。
为了应对多普勒效应对移动通信的影响，通信工程师们采取了一系列的技术手段。
其中，最常见的就是多普勒补偿技术。
移动通信多普勒频移计算
移动通信多普勒频移计算
当移动终端在运动中，特别是在高速情况下通信时，移动终端和基站接收端的信号频率会发生变化，称为多普勒效应。
多普勒效应所引起的频移称为多普勒频移，其计算公式下式所示：
其中：θ为移动台移动方向和入射波方向的夹角；v是移动台运动速度；c为电
磁波传播速度C=3×105Km/s；f为载波频率。
从上式可以看出:用户移动方向和
电磁波传播的方向相同时，多普勒频移为正；完全垂直时，没有多普勒频移。
在移动台远离基站方向移动时，频率为负；在移动台向基站方向移动时，频率升高。
下图展示了多普勒频移对移动通信系统的影响，其中fo是发射频率，fd为多普勒频移。
从图中可以看出，在未加频偏校正的情况下，基站发送频率和接收（移动台发射的）频率和之间有2倍频偏。
图多普勒频移的影响
表1为典型情况下的最大多普勒频移（即假设θ=0）。
f f
d
cos
⨯
⨯
=
θ
v
C
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本文首先研究光线信道的物理特性和数学模型，描述各种衰落信道的特性，分辑信遒戆｛ｌ聿变健对传输信号频谱豹影响。
避避对大量文献豹深入理解，对解决多营勒频移问题的主流技术谶行分析，特别介绍了多普勒分集技术，势螟述了其谯缺点。
在高速移动通倍中，多普勒频移是影响系统误码率的重要因索之一。
本文基予目前移动通信中广泛谴用的ＧＳＭ窳统，对通过多普勒扩展瑞剃衰落信遴差分解谓系统的误码率避行了公式推导，并对不隅多普勒颡移条件下，误码率随接收端信噪比的变化进行仿冀，结果表明，当存在多酱勒频穆时，饺靠增丈发饕｜功率来改篱误玛蛙戆燕不够兹。
分集接收技术是抗衰落的艘有效的方法，其原理是将接收到的多径信号分离，然磊按一定规则合弗越来，从薅掇麓接收蠛的信噪比，障低数字信号的谈码率。
本文∞另一个黧要工作是擐苷了选择性分集和等增箍合并方式接收的误码率计算公式，并对多普勒频移取相同饿，分集数不同时，误码搴隧接收藕镶矮毙瓣交毪遴舒了蕊龚努辑。
关键词：多普勒频移多径衰落多普勒分集误码率选择性分黛等增益台势北京交遄太学硕士学位谚文ＡＢＳｎＵ岍＾ＢＳＴＲＡＣＴｌｎｍｅｗｉＩｅＩｅｓｓ∞ｍ删ｎｉ翎主ｉｏｎｓｙｓｔｅｍ，ｏ珏ｅｍａｊｏｒｆａ瓣曲丑ｔ如ｇｒａｄｅｓｔｌＩｅｐｅ哟ｍｌａｎｃｅｏｆｍｏｂｉｌｅｉｓｃｈａｎｎｃｌｆａｄｉｎ舀ｗｈｉｃｈｉⅡｄｕｄ髂岫ｅｄｅｌａｙｓｐｆｅａｄ，Ｄ嘲融ｓｐ掉醛鞠ｄｌｏＷ蠡黥磐Ｗｉｆｅｌ髂ｓ∞Ｈ疆蹦孰ｌ铡ｌ§畦Ⅺｓ＃硅遮氇ｅｈｉ曲一ｓｐｏｅｄｃｎｖ的ｎｍｅｍｓｉｓａ∞ｎａｉｎｔｅｎｄｅｎｃｙ．ｓｏ，ｔｏ粥ｓｃａ曲ｔｈｅｈ皿ｕｅｎｃｅａｎｄｔ№ｓｏｌｕ虹蚰ｆｏｒｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍ０ｆＤｏｐｐｌｅｆ娼ｈｉｆｔｉｓ蛆ｉｍ脚ｔｔａｓ妊．弧ｅ西，ｓｉｃ８ｌ矗ｎｄ描ａ磕，ｓ瓣ｏｄｅｌｓｏｆ也＃ｗｈｌｅｓｓ馥鑫ｎｎｄ黜羲随酶髓卸ｄｔｈｅｎｓｏｍｅｆｕｎｃｔｉｏⅡｓａ廿ｄｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．ＨａｖｉｎｇｓｔｕｄｉｅｄｔＩｌｅｆ氐∞赫ｃ搴ｐａ辨瓯辨锺ａｌｙｚｅ攮ｅｐｅ渤玎ｎａ魏ｃｃｏｆ摄ｅｃｕ糊ｌａｐｐ黼粒ｈｅｓ艳Ｄ叩ｐｌｏｒｓｈｊｆｔ，锄ｄＤｏｐｐｌｃｒｄｉＶ尊ｆｓｉｌｙｉｓｄｃｓ州ｂｅｄ。
通信中多普勒效应的解决方案
由于通信双方的相对运动，使接收信号的频率发生变化的现象称为多普勒效应。
由多普勒效应所引起的附加频移称为多普勒频移，可用下式表示从式(2．8)中可以看出，工作波长越短(或工作频率越高)或者径向速度越高，多普勒频移就越大。
在卫星通信系统中，移动站和卫星都可能是运动的，因此，卫星和移动站在接收信号时都会产生多普勒频移。
由于多普勒频移的存在，卫星接收到固定地球站发来的信号，频谱发生偏离。
同样，卫星转发给移动站的信号，在移动站收到后，也会产生一个频率偏移。
运动中的卫星和移动站接收信号所产生的多普勒频移的符号决定于收、发双方之间的相对位置和运动方向。
1)多普勒频移非地球同步轨道卫星运动引起的多普勒频移比较大。
多普勒频移对采用相干解调的数字卫星通信影响较大。
在非地球同步轨道(GsO)卫星通信系统中，由于卫星的运动，使得多普勒频移的变化范围较大，并且其大小与卫星轨道高度、轨道类型、地球站纬度和卫星覆盖区的位置等有关。
当地球站看到卫星从地平面升起时，有最大的正多普勒频移；当卫星通过地球站正上方时，多普勒频移为零；当卫星从地平面消失时，有最大的负多普勒频移。
对于圆轨道而言，多普勒频移可以用下式来计算：2)抗多普勒频移的措施多普勒效应使得信号的载波频率发生偏移。
如果两个信号的发射频率间隔；下够大(小于最大可能的多普勒频移)，则接收端会产生相互干扰；同时，多普勒效应会使载波偏离接收机滤波器中心频率，从而使输出信号幅度下降(窄带滤波器)：另外，它也会造成信号在—个码元的持续时间内有较大的相位误差。
我们可以采用下列措施来减小多普勒频移；·地球站一卫星采用闭环频率控制；·卫星上多普勒频移预校正；·接收机频率的预校正；·发射机频率的预校正；·进行系统设计时，工作频率可适当选低一些；·普遍采用差分调制，并且不用相干检测；·选取具有较正多普勒效应功能的解调器。
移动通信多普勒频移计算
移动通信多普勒频移计算移动通信多普勒频移计算1. 引言本文档旨在介绍移动通信中多普勒频移的计算方法。
移动通信系统中，移动终端由于运动所造成的多普勒效应会影响到信号的频率，因此需要进行多普勒频移的计算。
2. 多普勒效应简介2.1 多普勒效应的定义多普勒效应是指当信号源和接收器之间相对运动时，信号的频率发生改变的现象。
2.2 多普勒效应对移动通信的影响移动终端在移动过程中会引起多普勒效应，由于频率的变化，可能会导致信号的接收质量下降，影响通信的可靠性。
3. 多普勒频移计算方法3.1 公式推导根据多普勒效应的定义，可以得到多普勒频移的计算公式如下：f' = f (1 + v/c cosθ)其中，f' 是接收到的频率，f 是发送的频率，v 是移动终端的速度，c 是光速，θ是信号的传播方向与移动终端运动方向之间的夹角。
3.2 具体计算步骤根据上述公式，计算多普勒频移的具体步骤如下：1. 确定信号的频率 f。
2. 确定移动终端的速度 v。
3. 确定信号的传播方向与移动终端运动方向之间的夹角θ。
4. 使用上述公式计算多普勒频移 f'。
5. 得到多普勒频移 f' 的数值。
4. 附件本文档不涉及附件。
5. 法律名词及注释5.1 多普勒效应多普勒效应是指当信号源和接收器之间相对运动时，信号的频率发生改变的现象。
5.2 频率频率是指单位时间内信号周期的次数。
5.3 移动终端移动终端是指在移动通信中用于接收和发送信号的设备，包括方式、无线通信设备等。
5.4 光速光速是物质在真空中传播的速度，约为 299,792,458 米/秒。
5.5 夹角夹角是两条直线相交时，两条直线之间的角度。
6. 结束语本文介绍了移动通信中多普勒频移的计算方法，包括多普勒效应的简介、多普勒频移计算方法的推导和具体步骤。
通过对多普勒频移的计算，可以更好地理解在移动通信中由于终端速度引起的频率变化现象。
移动通信多普勒频移计算
引言：移动通信中多普勒频移计算是一项关键的技术，它用于确定无线信号在移动通信中的频率变化。
在本文中，我们将详细介绍移动通信中多普勒频移计算的背景和原理，并深入探讨其在实际应用中的重要性和计算方法。
概述：多普勒频移是一种由于发送端和接收端之间的相对运动而导致的频率变化。
在移动通信中，由于移动速度的影响，无线信号的频率会发生变化。
理解和计算多普勒频移对于正确解调和处理移动通信中的信号是至关重要的。
正文内容：1.多普勒效应的原理多普勒效应是指当发射源和接收源相对运动时，会导致接收到的信号频率发生变化。
多普勒效应根据发射源和接收源的相对运动方向不同分为多普勒频移和多普勒频偏。
2.多普勒频移的重要性在移动通信中，由于移动设备的运动，信号的频率会发生多普勒频移。
多普勒频移的正确计算是确保无线通信系统正常运行的关键。
3.多普勒频移的计算方法多普勒频移的计算主要涉及到移动速度、信号频率和波长等参数的综合考虑。
计算多普勒频移的常用公式是根据多普勒效应的原理推导得出的。
4.多普勒频移的实际应用多普勒频移的准确计算是移动通信系统中无线信号解调的关键。
移动通信系统通过对多普勒频移的计算和补偿，可以保证数据的准确传输和信号质量的稳定。
5.多普勒频移计算的优化方法针对多普勒频移计算的复杂性和实时性要求，研究人员提出了各种优化算法。
通过优化算法，可以提高多普勒频移计算的准确性和效率，减少计算的复杂度。
总结：多普勒频移的计算在移动通信中起着重要的作用，它影响着信号的解调和无线通信的正常运行。
了解多普勒频移的原理和计算方法，并应用优化算法进行计算，可以提高移动通信系统的性能。
随着移动通信技术的不断发展，对多普勒频移计算的研究也在不断深入，为实现更高效和可靠的无线通信提供了重要的支持。
移动通信多普勒频移计算
移动通信多普勒频移计算移动通信中，多普勒频移是指由于信号源和接收器之间的相对运动而导致信号频率的变化。
在移动通信系统中，多普勒频移对信号的正常接收和解调产生了一定的影响，准确计算多普勒频移变得非常重要。
本文将介绍移动通信中多普勒频移的计算方法。
1. 多普勒效应多普勒效应是物理学中的一个重要现象，描述了当源和接收者相对运动时，接收到的信号频率发生变化的现象。
对于移动通信系统而言，信号源可以是移动的移动通信设备（如方式），接收者可以是基站或其他的移动通信设备。
由于信号源和接收者之间的相对运动，信号频率会发生变化，这就是多普勒频移。
2. 多普勒频移的计算多普勒频移的计算基于多普勒效应的基本原理。
根据多普勒效应的公式，多普勒频移可以通过以下公式计算得出：\\[ f_{\\text{移}} = \\frac{{f_{\\text{源}} \\cdot v \\cdot \\cos(\\theta)}}{c} \\]其中，\\( f_{\\text{移}} \\) 是多普勒频移，\\( f_{\\text{源}} \\) 是信号源的频率，\\( v \\) 是源和接收者之间的相对速度，\\( \\theta \\) 是源和接收者之间的相对角度，\\( c \\) 是光速。
在移动通信中，通常会考虑到信号的频率变化范围，多普勒频移的计算可以按照以下步骤进行：1. 获取源和接收者之间的相对速度 \\( v \\)。
2. 获取源和接收者之间的相对角度 \\( \\theta \\)。
3. 获取信号源的频率 \\( f_{\\text{源}} \\)。
4. 根据上述公式计算多普勒频移 \\( f_{\\text{移}} \\)。
3. 多普勒频移的影响多普勒频移对移动通信系统有一定的影响，主要体现在以下几个方面：1. 信号解调的困难：多普勒频移会导致信号的频率偏离预期值，进而影响信号的正确解调。
在移动通信系统中，需要采用相应的技术手段来克服多普勒频移产生的问题。
高速移动环境下的信号处理
高速移动环境下的信号处理在当今这个信息高速传播的时代，高速移动环境下的信号处理成为了通信领域的一个关键问题。
当我们乘坐高铁、飞机或者在高速公路上疾驰时，能否保持稳定、清晰的通信，很大程度上取决于对高速移动环境下信号的有效处理。
首先，让我们来理解一下什么是高速移动环境。
想象一下，当你坐在时速几百公里的高铁上，或者在飞行中的飞机里使用手机，这时你的设备相对于信号基站的位置在快速变化。
这种快速的移动会带来一系列的问题，比如多普勒频移、多径衰落和频繁的切换等。
多普勒频移是高速移动环境下的一个显著现象。
简单来说，就是由于移动体的运动速度，导致接收信号的频率发生了变化。
这就好像一辆疾驰的汽车在鸣笛，当你静止时听到的声音和当你也在快速移动时听到的声音是不同的。
在通信中，多普勒频移会导致信号的失真和误码率的增加，严重影响通信质量。
多径衰落也是一个不容忽视的问题。
在高速移动的环境中，信号可能会通过不同的路径到达接收端，这些路径的长度和传播条件各不相同。
当它们叠加在一起时，就会导致信号强度的快速变化，有时强有时弱，使得接收端难以准确地解调信号。
频繁的切换则是另一个挑战。
当你在高速移动中，可能会快速地从一个基站的覆盖范围进入另一个基站的覆盖范围。
这就需要快速而准确地进行基站切换，否则就会出现通信中断的情况。
为了解决这些问题，工程师们采取了一系列的技术手段。
其中，智能天线技术是一种非常有效的方法。
智能天线可以通过调整天线的方向和波束形状，跟踪移动终端的位置，从而增强有用信号的接收，抑制干扰信号。
它就像是一个可以灵活转动的“耳朵”，始终对准声音传来的方向，以获取最清晰的声音。
另外，MIMO（多输入多输出）技术也发挥了重要作用。
MIMO 技术通过在发送端和接收端使用多个天线，同时传输多个数据流，从而提高了通信系统的容量和可靠性。
在高速移动环境下，MIMO 技术可以利用多径传播的特性，将原本会造成干扰的多径信号转化为有用的信息，提高信号的传输质量。
高速移动通信中的多普勒分集技术
收稿日期:2005 08 04*国家自然科学基金重点资助项目(60332020)。
高速移动通信中的多普勒分集技术*解 坤 朱 刚(北京交通大学电子信息工程学院 北京100044)摘 要: 克服高速移动带来的多普勒(Doppler)效应是无线通信系统一个必须解决的问题。
文章分析了在高速移动环境下存在的Doppler 效应,指出了它对误码率的影响,介绍了Doppler 频域分集的主流技术并进行了性能分析,最后针对现有Doppler 分集的不足分析了改进方案,并探讨了其应用前景。
关键词: 高速移动 无线信道 Doppler 频移 Doppler 分集随着通信技术的不断进步,将无线移动通信应用于高速移动环境是一个重要的发展趋势。
第三代移动通信系统兼容各种通信环境和不同的通信终端,提供高达2~155Mbps 的传输速率和多媒体业务平台,应用到高速移动环境能大大增强通信和导航的能力。
无线信道主要特征是由多径传播引起的时延扩展和由于移动台运动引起的Doppler 频移,以及由阴影效应引起的慢衰落。
对于无线信道的慢衰落和多径时延扩展,已经有了很多的解决方案。
与普通的移动通信环境相比,高速移动环境中的无线信道最突出的问题是Doppler 频移对通信产生的影响。
如当载波fc=900MH z,移动速度v=300km/h,则最大Doppler 频移fd=v/ 250Hz,BER >10-2[1],而一般数据传输的误码率要求达到10-6~10-5。
在较高移动速率和数据传输速率的要求下,要同时考虑无线信道中多径效应和Doppler 效应带来的影响。
所以,在采用CDMA 系统及OFDM 系统以克服多径效应的同时,研究这些系统克服Doppler 效应的问题,具有重要意义。
我们认为,采用Doppler 分集技术是解决Doppler 效应问题的重要趋势之一。
1 解决Doppler 频移问题的一般方法对于较低频段的GSM 系统,可以采用增加保护带宽的方法克服Doppler 频移引起的误码率问题。
多普勒效应对移动通信的影响
二、移动通信中的多普勒效应
► 多普勒效应它是由于接收的移动信号高速运
动而引起传播频率扩散，而其扩散程度与用 户运动速度成正比 ► 多普勒效应由于传输过程中,历了明显的频移过程,移动引起的接收机信号 频移称为多普勒频移
三、多普勒效应的一些规律
二移动通信中的多普勒效应二移动通信中的多普勒效应多普勒效应它是由于接收的移动信号高速运多普勒效应它是由于接收的移动信号高速运动而引起传播频率扩散而其扩散程度与用动而引起传播频率扩散而其扩散程度与用户运动速度成正比户运动速度成正比多普勒效应由于传输过程中多普勒效应由于传输过程中移动台和发射台移动台和发射台基站基站之间存在相对运动之间存在相对运动每一个多径波都经每一个多径波都经历了明显的频移过程历了明显的频移过程移动引起的接收机信号移动引起的接收机信号频移称为多普勒频移频移称为多普勒频移三多普勒效应的一些规律三多普勒效应的一些规律多普勒效应是指随着移动物体与基站距离的远近多普勒效应是指随着移动物体与基站距离的远近合成频率会在中心频率上下偏移的现象
多普勒效应是指随着移动物体与基站距离的远近， 合成频率会在中心频率上下偏移的现象： （1）当移动物体和基站越来越近时，频率增加， 波长变短，频偏减小，频偏的变化增大； （2）当移动物体和基站越来越远时，频率降低， 波长变长，频偏增大，频偏的变化减小； 高速移动的用户频繁改变与基站之间的距离，频 移现象非常严重，运动速度越快影响越大。
►
四、多普勒效应在移动通信中的影响
► 多普勒效应显著，进而影响无线通信质量（载干比）
主要是与频偏的变化程度呈非线性关系，也就是说 频偏的变化越大对无线质量的影响越大，所以当列 车高速通过基站的过程中，经过与基站垂直距离最 近的点时多普勒效应最显著。 ► 多普勒效应广泛存在，普通低速度情况下效应不明 显，但当列车速度超过200Km/s的临界速度时，多 普勒效应愈显突出。高速运行状态下用户通话时会 产生一定的频移，使相同信号强度情况下用户通话 质量恶化（Rxquality下降）从而引发话音断续、掉 话等。
扩频通信中的多普勒频移及补偿方法.
扩频通信中的多普勒频移及补偿方法一多普勒频移概述在高动态环境下，运动的载体存在速度、加速度，这将导致在通信过程中载波存在多普勒频移。
当发射源和接收者之间有径向运动时，接收到的信号频率将发生变化，这就是多普勒效应。
这一现象首先在声学上由澳大利亚物理学家多普勒(J.Doppler)于1842年发现，1930年左右开始将这一规律应用于电磁波领域。
常用信号为窄带信号(带宽远小于中心频率)，其发射信号可以表示为：其中，Re表示取实部，u(t)为调制信号的复包络，w0为发射角频率。
则自由目标反射的回波信号为：] 其中，为回波滞后于发射信号的时间，其中R为收发双方间的距离，c为电磁波的传播速度（光速），k为回波的衰减系数。
当目标和基站之间没有相对运动时，则距离R为常数。
回波与发射信号之间有固定相位差，它是电磁波往返于基站与目标之间所产生的相位滞后。
而当目标与基站站之间有相对运动时，则距离R 随时间变化。
设目标和基站作匀速相向运动，则在时间t时刻目标与信源间的距离R(t)为：其中，R0为t=0时的距离，vr为目标和基站的相对径向运动速度。
由于通常基站和目标间的相对运动速度vr远小于电磁波速度c，故时延可近似为：相位差为：2c回波信号比起发射信号来，2可见，相位差是时间t的函数。
在径向速度vr为常数时，产生的频率差为这就是多普勒频移，它正比于相对于运动的速度而反比于工作波长。
当目标和基站做相向运动时，多普勒频率为正值，即接收信号的频率高于发射信号的频率；而当目标和基站做背离运动时，多普勒频率为负值，即接收信号的频率低于发射信号的频率。
二多普勒频移补偿方法在扩频通信系统中，这种频移将给伪码的捕获及后续的数据解调造成困难，为实现可靠通信，必须对载波的偏移进行补偿。
常用的载波频率估计方法有叉积鉴频器、快速傅立叶变换等。
当采用傅立叶变换法估计载波的频偏时，其频谱分辨率与采样点数成反比，采样点数越多，频偏分辨率越小，跟踪精度越高。
高速场景多普勒频移
高速场景多普勒频移高速场景多普勒频移如果您在高速列车上使用手机，终端(UE)和基站(eNB/gNB)之间的距离变化非常快。
这意味着终端(UE)和基站(eNB/gNB)都将处于剧烈的多普勒频移之下。
一般基站(eNB/gNB)位于铁路轨道的左侧(或右侧),如下图所示假设火车正驶往基站(eNB/gNB)方向；假设火车以恒定的速度驶向基站，然后离开期间唯一变化是坐在火车的终端(UE)通过基站(eNB/gNB)的时频移方向发生变化。
多普勒频移计算公式在这种情况下随着列车的靠近和离开基站(eNB/gNB)，多普勒频移会发生变化，在特定时间内多普勒频移可用以下公式计算所得(定义见TS36.101 B.3)。
而这个等式你可能会问从何而来？原来这就是初中几何的计算公式。
上面的模型基于基站(eNB/gNB)间隔相等，且列车以恒定速度移动的假设。
其中假设火车在铁路上的初始位置(t=0时的位置)位于两个相邻基站(eNB/gNB)之间的中点。
如下图所示，Dmin定义为终端(UE)和基站(eNB/gNB)之间可能的最近距离，初始位置指定为两个相邻基站(eNB/gNB)之间的中间位置。
然后，可以推导出基站(eNB/gNB)和火车上终端(UE)之间的距离。
如果定义如下所示的角度 theta，cos(theta)将如下所示：现在让我们看看t秒后的场景快照。
此时火车上终端(UE)在铁路上的位置以及终端(UE)和基站(eNB/gNB)的距离已发生变化，根据此时的cos(theta)推导如下所示：根据不同时间点搭乘在火车上的终端(UE)沿着铁路行驶时绘制随时间变化的多普勒频移则如下图所示:多普勒频移验证根据以下条件现场进行多普勒验证，假设：fd = 750;Dmin = 2; % in meterDs = 300; % in meterv = 300 * 1000/3600; % in m/s第一次验证是在保持所有其他参数不变的情况下改变火车的速度。
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收稿日期:2005 08 04*国家自然科学基金重点资助项目(60332020)。
高速移动通信中的多普勒分集技术*解 坤 朱 刚(北京交通大学电子信息工程学院 北京100044)摘 要: 克服高速移动带来的多普勒(Doppler)效应是无线通信系统一个必须解决的问题。
文章分析了在高速移动环境下存在的Doppler 效应,指出了它对误码率的影响,介绍了Doppler 频域分集的主流技术并进行了性能分析,最后针对现有Doppler 分集的不足分析了改进方案,并探讨了其应用前景。
关键词: 高速移动 无线信道 Doppler 频移 Doppler 分集随着通信技术的不断进步,将无线移动通信应用于高速移动环境是一个重要的发展趋势。
第三代移动通信系统兼容各种通信环境和不同的通信终端,提供高达2~155Mbps 的传输速率和多媒体业务平台,应用到高速移动环境能大大增强通信和导航的能力。
无线信道主要特征是由多径传播引起的时延扩展和由于移动台运动引起的Doppler 频移,以及由阴影效应引起的慢衰落。
对于无线信道的慢衰落和多径时延扩展,已经有了很多的解决方案。
与普通的移动通信环境相比,高速移动环境中的无线信道最突出的问题是Doppler 频移对通信产生的影响。
如当载波fc=900MH z,移动速度v=300km/h,则最大Doppler 频移fd=v/ 250Hz,BER >10-2[1],而一般数据传输的误码率要求达到10-6~10-5。
在较高移动速率和数据传输速率的要求下,要同时考虑无线信道中多径效应和Doppler 效应带来的影响。
所以,在采用CDMA 系统及OFDM 系统以克服多径效应的同时,研究这些系统克服Doppler 效应的问题,具有重要意义。
我们认为,采用Doppler 分集技术是解决Doppler 效应问题的重要趋势之一。
1 解决Doppler 频移问题的一般方法对于较低频段的GSM 系统,可以采用增加保护带宽的方法克服Doppler 频移引起的误码率问题。
在采用FDMA 多址技术的通信系统中,整个系统带宽被分为若干个不相重叠的子带来传输并行的数据流,每个子带被称为一个信道,大约为几十KH z 或十几KHz,在接收端用一组滤波器来分离各个子信道。
此时的Doppler 频移低于0.5KH z,为了避免子带间相互干扰,可以在子信道之间增加保护频带,从而克服Doppler 频移产生的影响。
该方法优点是实现简单,且不增加传输时间,但频谱的利用率低,而且在频分路数较大时多个滤波器的实现使系统复杂化。
对于频段很高的3G 系统,一般解决的方法是在接收端估计出频偏值,再用均衡或同步的方法进行补偿。
但这些方法都需要准确的信道估计,在接收机移动速率很大、信道处于快衰落的情况下,要实现准确快速的信道估计非常困难。
而且一般的信道估计算法只能得到一个固定的频偏值,所以在Doppler 扩展(同时存在多个频偏)的情况下不能达到很好的效果。
LEO 卫星通信系统通过设计合适的调制解调方式,使接收机对Doppler 效应不敏感,可以消除载波频偏以及相位漂移带来的影响,如双信道解调器(DCPSK)、双差分解调器(DDPSK)等。
这种方法同样可以应用于陆地CDMA 系统中,但现有的非相干接收方式一般都会带来3~5dB 的信噪比损失。
2 Doppler 分集原理上述各种办法都是把Doppler 频移(扩展)视为不利因素加以补偿或减弱其负面影响。
近年提出把Doppler 扩展作为频域分集资源,不但能克服对系统的不利影响,还可以提高系统性能。
特别是在快衰落信道,采用Doppler 分集是行之有效的解决方案。
2.1 联合多径-Doppler 分集技术在CDMA 系统中,Rake 接收机是通过#利用多径信息∃达到对抗多径的目的。
Rake 接收机使用相关接收机组,对各路径信号进行相关接收,加权求和后输出。
加权系数的选择使输出信噪比为最大。
实现Rake 接收需要准确的同步和信道估计,当存在Doppler 频移、信道呈现快衰落特性时很难实现。
为了克服Doppler 效应引起的时间选择性衰落,A.M.Sayeed [2]提出利用多径和Doppler 扩展构成联合多径-Doppler 分集。
在分析信道散射函数S( , )的基础上,将信道分解为一系列具有平坦衰落的正交子载波,且每个载波存在Doppler 频移。
该多径-Doppler 分集(时频Rake)接收机在时域上的分集接收原理与普通的Rake 接收机相同。
同时,它采用短时傅立叶变换(STFT)的方法,在频域上把Doppler 扩展频谱分成K 条路径,接收端将各条路径上的信号能量进行叠加,实现分集接收。
实验结果表明,在两个多径分量相关处理的情况下,与Rake 接收机作比较,时频域二维Rake 接收机有8.5dB 的信噪比增益(在BEP=10-4时)。
其中有3dB 是由占总功率的1.25%的多普勒分量得到的。
同样,多于5dB 是由占总功率5%的多普勒分量得到的。
可见,时频域二维Rake 接收机能取得显著效果,但其计算复杂度也是普通Rake 接收机的K 倍。
2.2 联合空间%多径%Doppler 三维Rake 接收机CDMA 系统利用多种分集技术克服衰落,联合多径-Doppler 分集技术属于时频二维Rake 接收机,但它没有充分利用时域、空域、频域的有用信息。
联合空域多径Doppler 分集在时频Rake 、时空Rake 的基础上,利用自适应天线在空间形成定向波束和联合时频处理技术,将Doppler 频率分集应用到时空二维处理中,通过接收合并具有不同时延、Doppler 频移和来自不同方向的信号,实现基于天线阵列的时空频三维信号处理。
它对接收信号进行STFT 分析,选择时频峰值点得到不同路径的时移与频移点,并求得时频偏移相关矩阵以进行信道估计,对用户信号相干解调,将不同时频移点上得到的用户信号合并,实现联合时空频Rake 接收。
实验表明,选取不同的时移频移点不仅能降低噪声,而且可以保证时频偏移相关矩阵的列满秩。
由二阶统计特性分析可知,用时频偏移相关矩阵代替传统的阵列相关矩阵,时空频Rake 比时频Rake 和时空Rake 更稳健。
时空频Rake 接收的性能比时空Rake 平均信扰比提高了约3dB 。
此方法也可应用到CDMA 与OFDM 结合的多载波CDMA 系统中。
2.3 时间选择性信道的最大分集传输技术X.M a 和G.B.Giannakis 在文献[2]的基础上,提出了一种应用在时间选择性衰落信道上的最大分集传输技术[4],将Doppler 频域分集的应用扩展到非扩频通信系统。
Doppler 频域分集是在时域表现为e j 2!f m t的频偏在频域等效为∀(f -f m ),与原信号相乘,可看作原信号在频域的延迟,把这些经过延迟的频谱识别出来,作为分集的路径与原信号进行叠加,可以在消除Doppler 效应的同时增加信号的能量,提高信噪比,降低误码率。
实现方案如图1所示。
图1 时间选择性信道最大分集传输结构框图若BEM 信道参数的相关矩阵Rh 的秩为r h ,时间选择性信道的最大分集增益为Gd=r h 。
当Rh 具有满秩r h =Q+1,则最大分集增益为Gd=Q+1,即BEM 信道基的数目决定系统的最大分集增益。
因此,选择合适的线性预编码可使系统获得最大的Doppler 分集增益。
2.4 时变信道下MIMO 系统结合Doppler 分集传输将文献[4]提出的基于基扩展的单天线时变信道模型推广到多天线M IM O 系统中,得到时间选择性衰落信道下MIMO 系统的等效模型,如图2所示。
这是一种联合考虑空间分集与Doppler 分集的方法[6]。
通过建立多天线发送多天线接收(M IMO)系统模型,采用适当的编码方法,系统所能获得的最大分集阶是ML(Q+1)(M 为发送天线数,L 为接收天线数),仿真验证了将空间分集与Doppler 分集结合可以带来系统性能的提高。
此方法与单天线下不同,信源产生的信息比特流,首先经过适当的空时编码器处理成为M 路并行的符号流,每个信息流经过串/并变换分组处理,变换后的信息流采用线性预编码处理,然后再经过并/串变换,通过时间选择性信道发送出去。
空时编码使信息符号在时间和空间上扩展,实现了传输符号的空间分集;相应地,通过把符号映射到不同的频率上处理,线性预编码实现了Doppler分集。
图2 M IM O 系统结合Doppler 分集结构框图与只采用Doppler 分集的单天线系统相比,M I M O 系统获得的最大分集阶可增加M L 倍;与只采用空间分集的MIM O 系统相比,由于采用了Doppler 分集,M IM O 系统所获得的最大分集阶可增加Q+1倍。
2.5 双选择性信道下MIMO OFDM 系统结合Doppler 分集传输文献[6]给出了时变信道下联合考虑空间分集和Doppler 分集的方法。
文献[7]研究了双选择性(时变多径衰落)信道中,联合考虑发送分集和Doppler 分集的M IMO 系统,以充分利用系统所提供的各种分集资源来提高传输性能,通过给定的编码方法,得到时变多径MIM O 系统可以达到的最大分集阶是MtMr(Q+1)(L+1),其中Mt 为发送天线数,Mr 为接收天线数。
空时编码实现了传输符号的空间分集,预编码实现了Doppler 分集和多径分集。
如果通过一个编码矩阵的设计来实现两种分集增益,势必增加预编码矩阵的复杂度。
于是文献[7]又提出了一种次优的分步实现相应的分集增益的方案,如图3所示。
图3 M IM O OF DM 系统结合Doppler 分集结构框图该方案利用了OFDM 技术,通过傅立叶变换,把频率选择性衰落信道划分为若干频率平坦衰落的正交子信道,原来高速的数据流串并变换成多个速率较低的信息流分别在不同的子信道上传输,克服了由于多径引起的符号间干扰(IBI)。
通过OFDM 实现了多径分集增益,正交频分复用前的预编码设计只需实现时变带来的Doppler 分集增益,简化了预编码设计的复杂度。
2.6 五种Doppler 分集技术的性能分析联合多径-Doppler 分集能同时达到抗多径抗Doppler 的目的,但它只能应用于CDMA 扩频通信系统中。
各分集支路信道系数的独立性和时频移后扩频信号波形的正交性是分集效果的根本保证,并且只要提高信号的抽样率,就能保证结果的准确性。
而实际情况中,Doppler 扩展值比较小,直接应用联合多径-Doppler 分集往往不能达到理想的接收效果。
对于最大分集传输技术,选择合适的线性预编码很重要,选取适当可使该系统获得最大的Doppler 分集增益。
但通常适用的编码方式都很复杂,会带来较高的计算复杂性和较大的解码时延,不利于信息的实时传输。