毕业设计论文高速环境下的无线信号覆盖问题.doc

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1、中国人民公安大学本科毕业论文（设计） 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The research of wireless coverage on high-speed environmentAbstract: Under the environment of high speed r

2、ailway, the performance o f w ireless channel would change dramatically . As for the characteristics of the propagation of radio wave, this paper proposed a model o f w ireless channel in high speed railway，analyzed the characteristics and effects of Doppler shift on BER, discussed the propagation e

3、nvironment in tunnel, and finally analyzed the reliability of wireless data transmission.Key words: High speed railway ; Wireless channel ; Doppler shift Tunnel ; Reliability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.

4、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2827一 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

5、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

6、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1-1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（error floor）。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

7、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(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。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

8、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900

9、MHz 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

10、件和客观因素，也会对无线信号的覆盖产生一定的影响。下面将以生活中常见的高铁的无线信号覆盖问题为例做具体分析。2.1 高速移动下的多普勒频移多普勒频移当终端在运动中通信时, 特别是在高速情况下, 终端和基站接收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(Doppler shift) , 其计算公式如式(1) 所示: Fd = f / c * v * cos (1)其中:为终端移动方向和信号传播方向的角度;v是终端运动速度;c为电磁波传播速度;f为载波频率。从公式(1) 可以看出, 用户移动方向和电磁波传播的方向相同时, 即= 0, 多普勒频移最大。图1展示了多普

11、勒频移对移动通信系统的影响, 其中fo是中心频率, fd为多普勒频移。图1多普勒频移表1为典型情况下的最大多普勒频移(假设用户移动方向和电磁波传播的方向相同) 。表1典型情况下的最大多普勒频移速度( km /h)速度(m / s)f0 (Hz) 对f0 900Mf0 (Hz) 对f0 1800M20055.6166.7333.330083.3255.0500.0400111.1333.3666.7高速环境下的无线信道特征基本上可以看作是一个较大的多普勒频率偏移加上很小的频率色散。其中较大的多普勒频率偏移是由高速列车相对基站收发信机的高速运动形成；而很小的频率色散是由用户相对于车内反射散射体的低

12、速运动形成。另外，高速铁路场景的基站侧角度扩展较小，且时延扩展较小，有利于发挥智能天线波束赋形增益。2.1.高速多普勒频移对无线接收灵敏度的影响2.1.1.高速环境频偏模型介绍 基站布站方式，和初始条件如图1-1，多普勒频移的变化由下式给出 1-1高速铁路布站示意图1.1.2.对GSM接收机灵敏度带来的影响1.1.2.1.高铁频偏对RACH解调性能的影响按照协议要求，RACH参考灵敏度性能在-104dBm的时候，高铁频偏对RACH解调性能的影响如下图：图1-2高速频偏带来的系统性能损失曲线(900MHz/1800MHz)1.1.2.2.高铁频偏对TCH/FS解调性能的影响按照协议要求，TCS/

13、FS的解调灵敏度是在-104dBm的时候，高铁频偏对RACH解调性能的影响如下图： 图13高速频偏带来的系统性能损失曲线(900/1800MHz)综上所述，由图1-2和图1-3可知随着速度的提高，在保证一定FER系统性能的损失也随之加大。我们从公式(1)可以看出1800M所产生的频偏是900M所产生频偏的两倍，我们对应1-2和1-3图可知，1800M，250km/h所产生的系统性能损失，相当于900M，500km/h所产生的系统性能损失，所以我们建议铁路沿线使用900M网络覆盖。在250km/h速度下，对于GSM900MHz无论RACH或者TCH信道而言，对Eb/No的要求与低速度下的要求变化

14、不大，对系统性能损失不大。但当移动速度超过250km/h后，Eb/No的恶化成非线性恶化趋势，GSM接收机灵敏度的急剧下降，系统性能的损失量将迅速增大，会对GSM网络覆盖及业务质量带来相当大的影响。1.2.速度提高对GSM网络同步性能的影响高速运动情况下保持基站和移动台之间的同步问题，主要体现在GSM时间提前量（TA）这个参数的解码能力上。TA的信息由网络通过SACCH消息发给MS，其发送的频率为每480ms一次。在协议TS45.010 V6.6.0的5.6.1节规定：当网络发现MS的TA改变超过一个码元时（3.7 ），下方信令让MS的TA调整一个码元。也就是说GSM系统TA的最快的调整为每4

15、80ms调整一个码元，可以推导出其可支持的最大速率为：3.7 300000000/2/480ms3600=4162km/h。故在高速下目前TA机制完全能够支持到250km/h。2.2 信道的快速变化问题信道的快速变化，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。快速变化的信道对于多载波体制的通信系统的影响可以分为三个方面：（1）符号内部产生子载波间干扰，（2）符号间选择性衰落，（3）恶化信道估计性能。2.2.1符

16、号内部产生子载波间干扰 （1）快速变化影响了信道估计的性能，信道估计需要充分考虑快速变化的影响，在既定的导频密度上，从提高导频信道估计精度和提高内插或拟合精度等角度提高快速变换信道的估计精度。2.2.2符号间选择性衰落（2）信道变化时间选择性衰落，需要从发射分集、接收分集、基于预编码的多普勒分集等方面，克服时间选择性衰落的影响，尤其是对高阶调制下的影响。2.2.3信道估计性能的恶化（3）信道变化在一个多载波符号中引入子载波干扰，需要从干扰抵消、循环延迟分集、过采样分集等多个方面研究提高系统在高阶调制时的性能。 2.3 高速移动下的重选和切换移动通信系统随时对无线信道资源进行测量、评估、判决、执

17、行等, 并需要历经一定的时间, 从而完成如切换、呼叫等一些功能。随着高速移动, 那么一项流程如切换、呼叫等从发起到完成, 无线环境往往会发生很大的变化, 此时有多种因素会产生影响。高速移动时，UE最佳的服务小区变化较快，小区选择与重选，切换发生的频率明显加快，如果按照普通场景的小区选择与重选，切换参数默认配置，则容易导致小区重选，切换不及时，导致重选失败或切换掉话等现象。2.3.1.对切换的影响 GSM话音在通话过程中经过不同小区时，要进行话音切换。切换过程前后的信号检测时间、测量值平均时间、切换执行时间等都必须考虑。根据现网测试数据，在覆盖良好、邻小区关系明确、相关切换参数优化的情况下，GS

18、M通话状态下在一个小区内从启动切换测量到切换完成所需的时间为2.5s3.5s左右。如果希望在自由空间传播条件下重叠区域的设置能够确保切换成功，系统应该允许第一次切换失败后，有充足的时间尝试第二次切换，因此可以考虑1倍的余量因素，切换所需时间可以考虑78秒左右。高速移动时，在相同的切换时延情况下，由于速度的提高，必然会导致切换带的增大。按照目前最大250km/h的车速，其切换带所需大小为：250km/h 8s/3.6 = 556m ，建议取值560m；如果今后高速铁路车速提高到350km/h，其切换带所需大小为：350km/h 8s/3.6 = 777m ，建议取值800m。2.3.2.对小区重

19、选的影响GPRS数据业务在通过不同小区时，是经过小区重选机制进行的。假设在覆盖良好、邻小区关系明确、相关参数优化的情况下，GPRS在数据传送状态下要进行重选必须满足重选质量门限5s以上，加上本身重选时间2s3s，总共需要时间在8s以上。 高速移动时，按照目前最大车速250km/h，GPRS小区重选重叠覆盖范围应该为： 250km/h 8S/3.6 =556 m 考虑一倍的优化余量因素，建议取值1.1km；当高铁速度提高到350km/h ， GPRS小区重选重叠覆盖范围为：350km/h 8S/3.6 =777 m 考虑一倍的优化余量因素，建议取值大于1.56km； 在我们实际工程建设中，小区之

20、间的重叠区域设置应根据实际网络的具体情况进行设定，并兼顾考虑GSM切换区域和GPRS小区重选区域的折中。在保证切换成功率的基础上，可以大大减小重叠区域。2.4.高速移动对终端的影响分析 由于MS是通过FCCH来保持和BTS频率一致，同时，MS接收信号的频偏只有BTS接收信号频偏的1/2，因此，高铁带来的大频偏对MS的影响很小。通过采用在发射端（基站BTS的晶振）预置一定的频率偏移的方法来模拟高速移动的环境，测试不同手机对频率偏移量的敏感程度。测试结果表明大部分手机能够正确解码邻小区BCCH所能承受的移动时速为360480公里。由此可知，目前终端可以承受高铁提速带来的频率偏移量，暂不需要提出针对

21、终端优化的解决方案。三 高速环境下无线覆盖解决方案整体思路在高速移动环境下，要进一步提高移动通信系统传输性能需要解决的主要问题有： （1）下行多普勒频移引入的时变载波频率偏移的估计、跟踪与校正；上行多用户时变载波频率偏移的估计、跟踪与校正； （2）上下行链路快速时变信道的精确估计问题（不改变导频插入格式），是系统进行均衡、干扰抵消和分集处理的基础。（3）上下行链路多载波符号内部子载波干扰消除问题；（4）克服符号间信道变化引起的时间选择性衰落问题；3.1 多普勒频移解决方案为了克服多普勒频移的影响，我们将抗多普勒频移分成：时变频偏估计、跟踪与补偿三个阶段。 多普勒频移引入时变频偏估计的方案有两种

22、；第一种是上下行链路利用接收信号的特征进行估计；在移动速度达到350km/h时，在一个时隙或子帧内，列车移动距离大约在0.050.1m，时变的频偏可以近似为不变，通常以时隙或子帧为单位进行时变频偏估计；第二种是利用列车传感器给出的速度和相对于基站的位置信息，实时计算出由于移动引入的多普勒频移。多普勒频移引入时变频偏跟踪是在估计的方案基础上，列车在小区内运行时，可通常采用AR模型或卡尔曼滤波等方法进行时变频偏的跟踪。 多普勒频移引入时变频偏补偿的方案有两种，一种是上下行链路分别补偿；第二种是预补偿，利用上行链路估计结果，对下行链路进行预补偿。3.1.1多普勒频移引入时变频偏估计多普勒频移引入时变

23、频偏估计中，我们研究了第一种利用接收信号的特征的估计方案。频偏在上行和下行链路中都使接收信号产生时变的相移。多普勒频移引入时变频偏的特性类似系统存在的剩余载波频率偏移，通过估计相移得到频偏。可以使用的算法有基于CP的估计方法、导频辅助的估计方法（PTA）、判决数据辅助的估计方法（DD）。 在用户从一个小区软切换到另外一个小区时，由于两个小区给用户发相同的数据，两个小区的多普勒频移符号相反，这些方法的估计性能恶化。 在这种情况下，需要采用同步信道数据进行多普勒频移引入时变频偏估计。 采用同步信道数据互相关处理进行多普勒频移引入时变频偏估计 由于多个用户信号的混合，在多普勒频移引入时变频偏估计中，

24、需要对各个用户信号进行分离。分离可采用时域或频域滤波的方法。影响上行链路多普勒频移引入时变频偏估计性能主要因素是多用户干扰，使系统性能产生差错基底。要消除差错基底需要开展多用户信号分离和用户间干扰抵消方法的研究。 上行链路多普勒引入时变频偏估计与下行链路不同，在切换时不存在下行链路的状况。 对于一个基站覆盖的小区范围内，不同位置处的多普勒频移是不同的实例分析如下： 假设火车距离基站的最初距离为500m，基站离铁轨的最近距离为50m，火车移动速度为350km/h 。在一个基站小区范围内由多普勒引起的频移是不断变化的，且在一个小区覆盖范围内估计得到的频偏值在实际频移值周围具有较大的波动。为了更好的

25、跟踪实际频移变化，假设以一子帧（1ms）为测量单位，在此采用AR模型进行跟踪，其表达式为：3.1.2 多普勒频移引入时变频偏补偿 多普勒频移引入时变频偏的补偿方案可以采用两种,第一种是直接补偿，即上下行链路分别补偿,第二种是预补偿方案,即上行链路估计与补偿,利用TDD LTE链路的对称性,对下行链路进行预补偿,可以简化用户终端的复杂度。3.1.3多普勒频移问题深入扩展在具有多用户环境的上行链路中，多个用户具有不同多普勒引入时变载波偏移,多用户频偏估计、多用户频偏补偿的方法有待于进一步提高，低复杂度的用户数据分离方法和基于频偏带来干扰的频域抵消方法有待于进一步深入研究。3.2 基于 Matlab

26、 软件仿真多普勒频移对信号的影响3.2.1 多普勒频移仿真编程基于Matlab软件进行编程，程序如下：%多普勒效应x0=550;v=150; %车速（可进行调节）y=30;c=340;%声速wc=2200;%声的频率t=0:0.0005:30;r=sqrt(x0-v*t).2+y.2); %计算声源与听者间的距离t1=t-r/c; %径距离延迟后听者的等效时间u=1.5*sin(wc*t); %声源发出的信号u1=1.5*sin(wc*t1);%听者接收到的信号 %sound(u,10000);pause(5),sound(u1,10000); subplot(211)plot(u);axis

27、(11500,11700,-2.2,2.2) subplot(212)plot(u1,r);axis(5500,7800,-2.2,2.2)3.2.2 仿真结果分析第一次提速前，全国高铁运行速度普遍在120km/h以下，鉴于此，我在仿真时以100km/h作为第一次提速前的速度，根据我国6次对高铁的大规模提速，我在仿真时分别将车速V取值100km/h，150km/h，200km/h，250km/h四个代表性的速段进行仿真对比，现将各时段的信号仿真图展示如下：（1）当车速V=100km/h时， （2）当车速V=150km/h时，（3）当车速V=200km/h时，（4）当车速V=250km/h时，根

28、据上述不同时速的多普勒频移仿真对比图可以看出，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（error floor）。随着速度的不断提高，可以从图中看出，实际信道的多普勒谱将引起系统产生时变的载波频率偏移。原理分析如下：3.3时变信道解决方案在高速移动环境下，大的多普勒频移引起了信道的快速变化，若仍采用传统的信道估计方法来估计信道，则得到的系统的性能较理想性能仍有较大损耗。下行链路采用OFDMA技术，用户收到的是一个OFDM符号。在OFDM符号持续时间内，通常假定信道是不变的。当假设

29、条件不满足时，信道会在OFDM符号内的各个子载波间引入子载波干扰。对于采用OFDMA的TDD-LTE下行链路，信道变化的影响主要表现在两个方面，第一个方面是在一个符号持续时间内信道的变化主要引入子载波间干扰，第二个方面是信道变化引起时间选择性衰落。 对于采用SC-FDMA的上行链路而言，如在接收端处理中采用频域均衡，信道变化的影响与下行链路类似，对于高铁环境下小的时延扩展，如采用时域均衡，则可以减小或消除在一个SC-FDMA(DFTS_OFDM)符号内频域子信道引入的干扰；使得系统性能仅受到信道变化引起的时间选择性衰落的影响。3.4 重选和切换解决方案高速移动场景下，需要加快小区切换和重选对速

30、度，因此一方面切换迟滞和测量上报时延以及小区重选对迟滞和测量时间都需要相应的缩短，另一方面在物理上利用多个小区合并为超级小区来减少小区间的切换。1）重选切换参数调整根据高速移动场景，建议小区重选和切换参数配置如下。重选：Treselection =1s Qhyst=2dB。 切换：TimeToTrigger =320ms Hyst = 2dB2）超级小区将多个小区合并为一个小区。目前高铁覆盖采用4天线6扇区解决方案，后期随着基带处理板能力的提升，可以采用8天线6扇区超级小区。本文讨论的链路预算，站间距等都是基于8天线6扇区解决方案。图表 01超级小区3.5 专网解决方案将高铁覆盖的站点设置成专

31、网。这样会带来如下好处：1）可以避免公网中常见的多LAC切换。2）避免由于多用户引起的干扰。3）专网与其他网络分开，避免有切换关系，这样可以针对专网进行切换，重选等无线参数优化。4）通过专网覆盖，其频点，扰码可以独立设置。保证专网的独立性。四 网络规划和优化的解决方案和建议4.1 无线传输可靠性分析高速铁路对于列控数据传输的可靠性有很高的要求。列控数据传输需满足:（1）高传输可靠性;（2）低误码率; （3）能够满足列车运行系统对信息吞吐量和实时性需求。无线信道的可靠性通过误码率或者误帧率的大小来评估, 可以利用信道编码在发送信息中加入用于检错、纠错的冗余比特来提高无线信道的可靠性。一般情况下,

32、 可能导致事故发生的是未被检测出的错误, 因此选择具有合适错误检测能力的码字, 可使未检测出码字的错误概率低于10- 14 , 能够满足高速列控的要求。在高速环境下, 由于检错重传造成的传输延迟将对行车安全造成明显的负面影响( 因为在下一个通信周期, 控制中心才能获得列车的位置和速度信息, 列车才能获得控制命令) , 因此, 可能造成列车队控制信息不能及时作出反应, 给行车安全带来了一定的威胁。为此, 可以通过以下手段来提高无线传输的性能:（1）采用适合的信道编码方案;（2）采用相关解调方式获得一定的信噪比增益; （3） 应用分集技术, 但考虑到实时性的要求不宜采用时间分集; （4）提高数据传

33、输速率, 减少单位比特内由多普勒频移引起的相位变化; （5）采用自适应均衡技术来消除码间串扰。4.2 调整GSM基站原有网络覆盖调整GSM基站原有网络覆盖是一种最主要的解决当前问题的方法。改变原有的网络结构，通过调整站间距，增加新站，针对高速铁路进行带状覆盖建设，控制切换距离，提供可靠的网络质量。在满足基本的通话需求同时，能保证一定的QOS，特别是数据业务的使用。此方法可以从根本上通过调整基站到铁轨的距离来提高GSM接收机的灵敏度；通过合理的规划后布站形成新的切换带；和通过针对性的调整使目标覆盖区域的电平值提高10-12dB，来抵消车厢穿透损耗所带来的影响。4.3 无线参数调整4.2.1切换参

34、数调整1.优化切换参数，减小测量报告判别的个数，减小P/N数目，对于电平满足的区域，质量等级尽量设置到质量高的等级，但调整的前提是覆盖较好，如果覆盖比较差，对于质量引起的切换需要有针对性考虑。 2.优化邻区列表，对于手机而言，邻区列表的多少将影响测试的精度和手机测量时间，因此尽可能的优化高速铁路的基站邻区，不需要配置的邻区尽量不要配置。 3.为使手机能及时进行切换，降低了所有切换小区的切换窗口值：切换窗口值，LevHo窗口，Qual Ho窗口，PBGT Ho窗口。为使手机在电平降低时也能及早进行切换，抬高了所有切换小区的电平切换门限。4.为使手机在LU、收发SMS时也能及时进行切换,开启所有切

35、换小区的SDCCH信道的切换功能。4.2.2 掉话参数调整加大无线链路失效计数器 (RLC或Radio Link Timeout)，SACCH复帧数(RLTO_BS)。但对于无线链路失效计数器radioLinkTimeout的定义应该小于T3109。这样有利于呼叫重建的成功，并可有效预防以下情况：移动台超时释放前，网络侧已经释放完成并将信道资源重新分配给其他移动台，此时将出现两个移动台同时占用同一时隙而造成干扰甚至掉话。4.2.3 其它1.呼叫重建允许（RE）。当覆盖盲点引起无线链路故障造成的断话时，移动台可以启动呼叫重建过程恢复通话。是否允许呼叫重建通过设置参数“呼叫重建允许（RE）”来实现

36、。通话中的移动台从覆盖盲点经过时很容易出现掉话现象，若允许呼叫重建，可以有利于降低平均掉话率。2.DTX不使用。DTX是指移动用户在通话过程中，话音间歇期间移动台不传送信号的过程功控不使用，DTX的应用使通话的质量受到一定的影响，如果铁路沿线的干扰比较小，建议关闭DTX功能。3.功率控制不使用。根据GSM协议，功控命令的实现将带来3个测量报告延迟，不利于切换的判决，因此功控建议不使用。以上无线参数分析主要是针对高速移动在原有网络结构不变的情况下作的调整，但是或多或少会对慢速移动的用户产生影响，因此可以借鉴上海磁悬浮专网的形式。上海磁悬浮专网主要解决了两个方面的问题：(1)高速铁路沿线专网小区与

37、外网小区不建相邻关系，手机只有通过站台微蜂窝小区才能进出专网，从而保障在列车上的手机用户只会挂在专网小区上，这样为专网设置的一系列特殊参数设置才能仅对高速列车用户起作用，而不影响外网用户。(2)使高速铁路沿线专网小区尽量归属一个位置区，或者要尽可能减少位置区划分数目，以减少不必要的大量位置更新，致使位置区边界小区信令溢出。4.4 增加新的网络功能4.4.1 提高GSM接收机灵敏度相应功能4.4.2 抵抗多普勒频移技术1. AFC为了对抗多普勒效应，华为基站接收机可以采用AFC（Automatic Frequency Correction）技术进行频率纠偏。使接收机前导检测性能、消息解调性能和专

38、用信道解调性能得到极大改善，接收机支持的最大频偏达到1800Hz，在基站信号传播方向与终端运动方向夹角为0或180度的情况下，可以支持488公里/小时的移动速度，完全满足现有高速铁路的覆盖需求。2.增强型均衡器增强型均衡器是通过使用增强型的信道均衡算法，补偿信号强度快速抖动的负面影响来达到支持GSM网络高速移动情况下通话的效果的。目前西门子均衡器所支持的保证通话的最高速度可达到：GSM900可达500公里/小时、GSM1800可达250公里/小时。4.4.3 上下行覆盖增强技术1. 时延发射分集技术 一个TRX模块内集成了两个收发信机（TRX）模块，两个载频发射同一用户数据，但在两个发射通道上

39、存在一定的时延差异，从而起到减弱多径效应，改进下行终端接收质量的效果。从而有效的改进下行覆盖。2.四分集接收技术 类似于GSM基站中采用的二天线分集技术，标准的GSM基站采用两个接收通道实现基站的分集接收功能，以抵抗多径效应，从而获得比二分集接收更高的上行链路性能增强。4.5 结束语高速环境下的无线信号传播环境很复杂，其显著的特点就是引入较大的多普勒频移，带来了很多不利影响。因此在对无线信道进行建模分析时必须考虑，对误码率的分析也不再仅仅考虑多径时延的影响。另外，在实际生活中，高速铁路对通信的可靠性有很高的要求，因此为了给列车的安全运行提供充分的保障，还要不断完善对高速环境无线信道特性的研究。

40、同时，铁路特殊结构也为无线通信提供了一些有利因素，在实际设计中应该充分加以利用。五 总结与展望1、总结在毕业论文写作过程中，通过翻阅大量科技资料，在指导教师的指导下，学习各种与无线通信有关的理论知识，对四年大学所学的知识尤其是通信方面的知识有了更深入的认识和理解。通过整个论文的写作，我也更直观的感觉到了理论和实践之间存在的差距。本文将从以下几个方面来进行总结：首先，本文从高速环境下无线信号覆盖问题在现实生活中的意义着手，详细阐述了无线通信对在日常生活中所扮演的重要角色，而其中如何解决高速环境下的无线信号覆盖问题一直是阻碍我国高铁发展的重要因素之一。随着我国高铁事业的不断发展壮大，高速网络覆盖面

41、遍及全国，如何处理好高速环境下的无线信号覆盖问题就显得日趋重要。其次，本文以高速环境下的无线信号传输信道特点为切入点，具体阐述了高速运动中信号传输所存在的问题。影响高速环境下无线信号性能主要因素有三个：多普勒频移引入的时变载波频率偏移，信道的快速变化和高速环境下的信道重选和切换问题。就上述三个原因，本文深入浅出的剖析了其具体成因，并通过数据公式推导以及具体的图表实例有条有序的讲解了多普勒频移引入的时变载波频率偏移，信道的快速变化导致多载波符号内部产生子载波间干扰以及信号的重选和切换对高速环境下无线信号覆盖的影响。最后，针对上述提出的无线信号在高速环境下衰减的原因，结合大量参考资料与实际案例，一

42、一提出了相应的解决对策，为应用到实际生活中打下了扎实的理论基础和数据。同时，在建设高速环境无线信息网络时，需要我们运用新的思维理念和新的技术手段，来为实现无线通信的全球一体化而服务。2、展望关于对高速环境下的无线信号覆盖问题研究一直以来就是该业界的难题，其实这不仅限于理论的分析和推导，在实际操作中会涉及到更多第三方因素的影响。由于笔者能力有限，仅针对影响无线通信的主要因素做了具体分析以及相应提出了解决方案，但是要把理论知识应用到实际现实中，需要考虑的方面还有很多，这就需要我们一代人不断探索与努力。但限与在学校研究缺乏实际操作实践，在很多细节之处尚考虑不周全，需要加强改进。此理论其发展道路还很长

43、。可我依然坚信随着时代科技的发展，无线通信的全面普及化必然成为引领时代进步的趋势所在，我在此满怀信心地提出展望：希望这理论能在无线通信应用中发挥应有的作用。参考文献：（1） 步兵，汪希时，用马尔可夫模型分析基于通信的列车控制系统(CBTC)的安全性J，中国安全科学学报，2001，(03)（2）蒋秋华，沈海燕，史天运，蔡晓蕾铁路无线信道模型的建立及应用J，交通运输系统工程与信息，2005，(03)（3）姚丽娟，我国铁路信号系统的现状与发展J，铁道通信信号，2003，(04)（4）Theodore S . Rappaport . 无线通信原理与应用，北京电子工业出版社, 1999.（5）王健康，

44、时变平衰落信道下结合Doppler分集的MIMO系统性能分析，北京邮电大学学报, 2004 年10 月, 80 84（6）王健康，双选择性信道下联合Doppler分集的MIMO- OFDM系统研究，通信学报, 2004 年12 月, 179 186（7）张益贞, 刘滔，Visual C+ + 实现MPEG/ JPEG 编解码技术，人民邮电出版社, 2002年11月（8）余兆明, 李晓飞, 陈来春， MPEG 标准及其应用，北京邮电大学出版社, 2002年11月（9）陈富琪，宽带网络视迅技术和应用，中国多媒体视讯, 2003年2月: 34 36(10) P R R , N B Design o f a sing le frequency GPS Software Receiver , The master thesis of Aalborg University , 2004(11) Farrokh Abrishamkar , James Irvine. Comparison of Current Solutions for the Provision of Voice Services to Passengers on High Speed Trains J . Proceedings of VTC, 2000.