毕业设计（论文）-高速环境下的无线信号覆盖问题.doc

中国人民公安大学本科毕业论文（设计）I高速环境下的无线信号覆盖问题摘要：在高速铁路环境下,无线信道的性能发生急剧的变化。针对高速环境下电波传播的特点,阐述了高速铁路中无线信道的特点并对无线信道进行了建模,分析了高速铁路中多普勒频移的特性及对误码率的影响,讨论了隧道传播环境,最后对无线传输的可靠性进行了分析。关键词：高速铁路；无线信道；多普勒频移；隧道；可靠性中国人民公安大学本科毕业论文（设计）IITheresearchofwirelesscoverageonhigh-speedenvironmentAbstract:Undertheenvironmentofhighspeedrailway,theperformanceofwirelesschannelwouldchangedramatically.Asforthecharacteristicsofthepropagationofradiowave,thispaperproposedamodelofwirelesschannelinhighspeedrailway，analyzedthecharacteristicsandeffectsofDopplershiftonBER,discussedthepropagationenvironmentintunnel,andfinallyanalyzedthereliabilityofwirelessdatatransmission.Keywords:Highspeedrailway；Wirelesschannel；DopplershiftTunnel；Reliability中国人民公安大学本科毕业论文（设计）III目录一引言.11.1选题意义及背景.11.2本文研究内容.2二高速运动存在的问题.42.1高速移动下的多普勒频移.52.2信道的快速变化问题.92.3高速移动下的重选和切换.9三高速环境下无线覆盖解决方案整体思路.113.1多普勒频移解决方案.123.2基于Matlab软件仿真多普勒频移对信号的影响.153.3时变信道解决方案.193.4重选和切换解决方案.203.5专网解决方案.21四网络规划和优化的解决方案和建议.214.1无线传输可靠性分析.214.2调整GSM基站原有网络覆盖.224.3无线参数调整.224.4增加新的网络功能.244.5结束语.25五总结与展望.26致谢.错误!未定义书签。中国人民公安大学本科毕业论文（设计）1一引言1.1选题意义及背景随着我国科技不断发展壮大的今天，无线通信已成为人们日常生活中必不可少的交流方式之一；越来越多的人们已经将手机交流，无线网络交流融入到自己的日常生活中。同时，伴随着我国综合国力的提高，高速公路、铁路已基本覆盖全部国境，高铁技术也逐渐成熟，为人们出行带来了诸多方便。人们在享受高铁提速所带来的出行便利的同时，却始终被高速环境下无线信号衰减的问题所困恼，使得在乘车时，高速行驶时，无法进行流畅的无线信道交流。这究竟是事出何因呢？高速公路、铁路隧道无线覆盖是实现无线网络无缝覆盖的一个重要组成部分,是运营商提高综合竞争力的一个有力手段,在我国,铁路、公路隧道占比非常高,特别是途经山区地段,占比更高,高速环境下的无线信号覆盖问题已越来越受到国际上的关注与重视。2007年全国铁路第六次大提速后，我国高铁时速已从以往的120km/h以下迅猛提升到250kmh以上，部分地区无线网络出现了铁路覆盖区域掉话率大幅度上升及话音质量严重下降现象，极大地影响了中国移动无线网络服务和业务质量。我国近年来对火车的6次全面提速见表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国人民公安大学本科毕业论文（设计）2速度的提升对无线信号传输的影响见图1-2表1-21.2本文研究内容高速铁路和高速公路的开通和应用,使未来移动通信系统面临高速移动环境。在高速移动环境下，无线通信系统会产生大的多普勒频移，信道会发生快速变化，这些变化会严重地降低移动通信系统的性能。移动速度在120km/h以内，基本上可以达到性能指标要求。但随着速度的进一步增加，高码率和高阶调制组合的高速率传输方案逐渐达不到性能指标要求，且存在差错基底（errorfloor）。同低速移动通信系统相比,在高速移动环境下，影响移动通信系统传输性能的主要因素有两个:1.由于多普勒频移引入的时变载波频率偏移,载波频率偏移使采用多载波技术体制的上下行链路符号内产生子载波间干扰(ICI)和用户间产生多用户间干扰中国人民公安大学本科毕业论文（设计）3(MAI),降低系统性能。2.信道的快速变化，对于多载波技术传输体制OFDMA和SC-FDMA而言，快速变化的信道是多载波符号内部产生子载波间干扰，不同的多载波符号间产生时间选择性衰落。由于插入导频密度的限制，快速变化的信道还使信道估计性能性能恶化，从而降低整个系统的性能。中国人民公安大学本科毕业论文（设计）4二高速运动存在的问题1.高速环境下无线信号质量问题原因分析1.1高速铁路环境下无线信道的特点(1)无线覆盖范围是沿铁轨的线覆盖而不是面覆盖。在高速环境下，无线网络沿着铁路线状覆盖的特性使得同频小区数目减少，减轻了同信道间的干扰,，并且可以根据列车的运行速度和运行方向,，判定列车将到达的下一个小区及到达时间,。这对于高速环境下实施越区切换是十分有利的。(2)绝大多数情况下，基站在运行列车的正前方、正后方很小的角度范围内，因此多普勒频移应根据最大多普勒频移来计算。(3)铁路沿线地形起伏较小，接收信号中直射波占主导地位,并伴随有视距传播的Ricean衰落成分,传输时延很小。(4)隧道有明显的波导作用，不造成附加的传播延迟，有较低的传播损耗。路堑及线路旁的类似结构具有和隧道相似的特性。(5)车台移动引入多普勒频移，当列车速度为500km/h，载频为900MHz时，最大多普勒频移fD，max=v=417Hz(其中，fD，max为最大多普勒频移，v为列车速度，为入射波波长)，这将影响系统信息传输的误码率、突发帧错误平均长度,同时也增加了采用相关解调方式时准确提取载波频率的难度。基于上述无线信号特点，移动速度的提高对于无线网络而言存在的影响可以从以下几个方面进行分析：（1）速度的提高带来的多普勒频移和高频次深衰落，对无线接收机灵敏度的影响。（2）速度的提高对无线网络同步可能的影响。（3）速度的提高对原有无线网络切换、重选的影响。（4）速度的提高对终端性能的影响。此外，除了移动速度的提高，由于实际案例中，涉及高铁，高速公路的一些硬件条件和客观因素，也会对无线信号的覆盖产生一定的影响。