畢業(yè)設計（論文）-高速環(huán)境下的無線信號覆蓋問題.doc

中國人民公安大學本科畢業(yè)論文（設計）I高速環(huán)境下的無線信號覆蓋問題摘要：在高速鐵路環(huán)境下,無線信道的性能發(fā)生急劇的變化。針對高速環(huán)境下電波傳播的特點,闡述了高速鐵路中無線信道的特點并對無線信道進行了建模,分析了高速鐵路中多普勒頻移的特性及對誤碼率的影響,討論了隧道傳播環(huán)境,最后對無線傳輸?shù)目煽啃赃M行了分析。關鍵詞：高速鐵路；無線信道；多普勒頻移；隧道；可靠性中國人民公安大學本科畢業(yè)論文（設計）IITheresearchofwirelesscoverageonhigh-speedenvironmentAbstract:Undertheenvironmentofhighspeedrailway,theperformanceofwirelesschannelwouldchangedramatically.Asforthecharacteristicsofthepropagationofradiowave,thispaperproposedamodelofwirelesschannelinhighspeedrailway，analyzedthecharacteristicsandeffectsofDopplershiftonBER,discussedthepropagationenvironmentintunnel,andfinallyanalyzedthereliabilityofwirelessdatatransmission.Keywords:Highspeedrailway；Wirelesschannel；DopplershiftTunnel；Reliability中國人民公安大學本科畢業(yè)論文（設計）III目錄一引言.11.1選題意義及背景.11.2本文研究內(nèi)容.2二高速運動存在的問題.42.1高速移動下的多普勒頻移.52.2信道的快速變化問題.92.3高速移動下的重選和切換.9三高速環(huán)境下無線覆蓋解決方案整體思路.113.1多普勒頻移解決方案.123.2基于Matlab軟件仿真多普勒頻移對信號的影響.153.3時變信道解決方案.193.4重選和切換解決方案.203.5專網(wǎng)解決方案.21四網(wǎng)絡規(guī)劃和優(yōu)化的解決方案和建議.214.1無線傳輸可靠性分析.214.2調(diào)整GSM基站原有網(wǎng)絡覆蓋.224.3無線參數(shù)調(diào)整.224.4增加新的網(wǎng)絡功能.244.5結(jié)束語.25五總結(jié)與展望.26致謝.錯誤!未定義書簽。中國人民公安大學本科畢業(yè)論文（設計）1一引言1.1選題意義及背景隨著我國科技不斷發(fā)展壯大的今天，無線通信已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚慕涣鞣绞街?；越來越多的人們已?jīng)將手機交流，無線網(wǎng)絡交流融入到自己的日常生活中。同時，伴隨著我國綜合國力的提高，高速公路、鐵路已基本覆蓋全部國境，高鐵技術也逐漸成熟，為人們出行帶來了諸多方便。人們在享受高鐵提速所帶來的出行便利的同時，卻始終被高速環(huán)境下無線信號衰減的問題所困惱，使得在乘車時，高速行駛時，無法進行流暢的無線信道交流。這究竟是事出何因呢？高速公路、鐵路隧道無線覆蓋是實現(xiàn)無線網(wǎng)絡無縫覆蓋的一個重要組成部分,是運營商提高綜合競爭力的一個有力手段,在我國,鐵路、公路隧道占比非常高,特別是途經(jīng)山區(qū)地段,占比更高,高速環(huán)境下的無線信號覆蓋問題已越來越受到國際上的關注與重視。2007年全國鐵路第六次大提速后，我國高鐵時速已從以往的120km/h以下迅猛提升到250kmh以上，部分地區(qū)無線網(wǎng)絡出現(xiàn)了鐵路覆蓋區(qū)域掉話率大幅度上升及話音質(zhì)量嚴重下降現(xiàn)象，極大地影響了中國移動無線網(wǎng)絡服務和業(yè)務質(zhì)量。我國近年來對火車的6次全面提速見表1-1050100150200250提升到的速度第一次提速第二次提速第三次提速第四次提速第五次提速第六次提速中國人民公安大學本科畢業(yè)論文（設計）2速度的提升對無線信號傳輸?shù)挠绊懸妶D1-2表1-21.2本文研究內(nèi)容高速鐵路和高速公路的開通和應用,使未來移動通信系統(tǒng)面臨高速移動環(huán)境。在高速移動環(huán)境下，無線通信系統(tǒng)會產(chǎn)生大的多普勒頻移，信道會發(fā)生快速變化，這些變化會嚴重地降低移動通信系統(tǒng)的性能。移動速度在120km/h以內(nèi)，基本上可以達到性能指標要求。但隨著速度的進一步增加，高碼率和高階調(diào)制組合的高速率傳輸方案逐漸達不到性能指標要求，且存在差錯基底（errorfloor）。同低速移動通信系統(tǒng)相比,在高速移動環(huán)境下，影響移動通信系統(tǒng)傳輸性能的主要因素有兩個:1.由于多普勒頻移引入的時變載波頻率偏移,載波頻率偏移使采用多載波技術體制的上下行鏈路符號內(nèi)產(chǎn)生子載波間干擾(ICI)和用戶間產(chǎn)生多用戶間干擾中國人民公安大學本科畢業(yè)論文（設計）3(MAI),降低系統(tǒng)性能。2.信道的快速變化，對于多載波技術傳輸體制OFDMA和SC-FDMA而言，快速變化的信道是多載波符號內(nèi)部產(chǎn)生子載波間干擾，不同的多載波符號間產(chǎn)生時間選擇性衰落。由于插入導頻密度的限制，快速變化的信道還使信道估計性能性能惡化，從而降低整個系統(tǒng)的性能。中國人民公安大學本科畢業(yè)論文（設計）4二高速運動存在的問題1.高速環(huán)境下無線信號質(zhì)量問題原因分析1.1高速鐵路環(huán)境下無線信道的特點(1)無線覆蓋范圍是沿鐵軌的線覆蓋而不是面覆蓋。在高速環(huán)境下，無線網(wǎng)絡沿著鐵路線狀覆蓋的特性使得同頻小區(qū)數(shù)目減少，減輕了同信道間的干擾,，并且可以根據(jù)列車的運行速度和運行方向,，判定列車將到達的下一個小區(qū)及到達時間,。這對于高速環(huán)境下實施越區(qū)切換是十分有利的。(2)絕大多數(shù)情況下，基站在運行列車的正前方、正后方很小的角度范圍內(nèi)，因此多普勒頻移應根據(jù)最大多普勒頻移來計算。(3)鐵路沿線地形起伏較小，接收信號中直射波占主導地位,并伴隨有視距傳播的Ricean衰落成分,傳輸時延很小。(4)隧道有明顯的波導作用，不造成附加的傳播延遲，有較低的傳播損耗。路塹及線路旁的類似結(jié)構具有和隧道相似的特性。(5)車臺移動引入多普勒頻移，當列車速度為500km/h，載頻為900MHz時，最大多普勒頻移fD，max=v=417Hz(其中，fD，max為最大多普勒頻移，v為列車速度，為入射波波長)，這將影響系統(tǒng)信息傳輸?shù)恼`碼率、突發(fā)幀錯誤平均長度,同時也增加了采用相關解調(diào)方式時準確提取載波頻率的難度。基于上述無線信號特點，移動速度的提高對于無線網(wǎng)絡而言存在的影響可以從以下幾個方面進行分析：（1）速度的提高帶來的多普勒頻移和高頻次深衰