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

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。总之当前的2G和3G 都能抗多普勒频移

7, 移动通信传播环境中，到达移动台天线的信号非单一路径，由众多路径合成的，路径距离不同，到达时间不同，相位也不同，多个信号在接收端叠加，会出现时增强时减弱的情况，幅度的急剧变化，即产生了衰落。称为多径快衰落，它的变化速率与移动体行进速度及工作频率（波长）有关。

衰落的平均速度为2v/λ。假如频率为1800MHz，当车速为300km/h时，衰落的平均速率为2v/λ=980Hz。在2G和3G数字移动通信系统中，对抗4种方法。a）信道编码纠错技术（如卷积编码、Turbo编码等）、交织保护和重传协议，以增加信号的冗余度，并进行时间分集。b）分集接收/发射、瑞克（Rake）接收、均衡等技术。c）扩频技术。d）加大衰落储备：减少通信距离、增加发射功率、调整天线高度、选择合适路由。

TD-SCDMA不能适应高速移动，因为智能天线未采用，，系统处理增益不高，用户终端发射公功率小，则高速移动时，覆盖区边缘由于衰落储备不足而掉话。

TD-SCDMA，采用漏缆技术可以解决。高速行驶中，安装在列车顶上的天线与漏缆来的电波总是90度，多普勒频移为0.而且，漏缆辐射口至车顶天线为最短直射路径，多径波也少，快衰落现象也不明显。但采用全线漏缆覆盖不现实，采用多直放站短站距可以。

已被3G长期演进（LTE）方案选用的正交频分复用（OFDM）是一种无线环境下的高速传输技术，该技术的基本原理是将高速串行数据变换成多路相对低速的并行数据并对不同的子载波进行调制。OFDM在算法上可用反向快速傅立叶变换（IFFT）实现，利用很低的复杂度可生成高达2048个子载波。这种并行传输体制大大扩展了符号的脉冲宽度，提高了抗多径衰落的性能，获得了对时延扩散的抵抗能力。