子载波序号
0
符号序号
0.5
0 15 10 10 5 子载波序号 0 0 5 时间序号 15
子载波序号
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2.3 信道多普勒谱
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。
理想
实际
实际
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三、影响无线系统传输性能因素分析
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(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。
补偿
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3.1多普勒频移引入的时变载波频率偏移(续)
4%–5% of the subcarrier distance 不能忽略.
Error floor in performance
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3.1多普勒频移引入的时变载波频率偏移(续) 接收到的多普勒谱
校正后的多普勒谱
MSE
10
-6
0
5
10
15 20 SNR (dB)
25
30
35
10
-4
0
5
10 SNR (dB)
15
20
25
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4.1 多普勒频移引入时变频偏估计(续)
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。
48 46 44 42
SINR(dB)
70 60
k=9 k=18
500km/h
SINR(dB)
50 40 30 20
40 38 36 34 32 500km/h 350km/h
10 0
30 0.02
0
500 fd(Hz)
1000
1500
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
0.1
归一化的频偏值ε
-1
FER
10
-2
10
-3
子 帧 内 信 道 不 变 （ k=9） 子 帧 内 信 道 不 变 （ k=18） 符 号 间 信 道 变 化 （ k=9） 符 号 间 信 道 变 化 （ k=18）
10
-4
0
5
10
15 Es/No （ dB）
20
25
30
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3.2 时变信道(续)
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2.1 信道模型(续)
3GPP TSG-RAN WG4 (Radio) Meeting #41 Riga, Estonia, 6th November – 10th November, 2006 R4-061161
Parameters for high speed train deployment scenarios for BS requirements
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4.2 多普勒频移引入时变频偏跟踪(续)
车速为350km/h时利用AR模型平滑估计出多普勒频移和实际的频移的比较图
0.06 利 用 AR模 型 后 的 频 偏 值 实际频偏值 0.04
0.06 利 用 AR模 型 后 的 频 偏 值 实际频偏值 0.04
10
-5
10
-6
0
5
10
15 20 SNR（ dB）
25
30
35
0
5
10
15 20 SNR （ d科技大学
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4.1 多普勒频移引入时变频偏估计(续)
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。
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3.2 时变信道
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。
（1）符号内部产生子载波间干扰
50
一个符号内多普勒频移和载干波变化曲线 80
k=9 k=18 350km/h
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3.1多普勒频移引入的时变载波频率偏移 例如高速列车时速高达350km，接近100m/s，载波频率考虑2.3GHz
，其最高多普勒频率为746Hz,根据LTE-TDD传输标准中的子载波间隔为 15KHz，用子载波间隔归一化后为0.049。考虑上下行链路之间的关系和系 统特点，系统可能面临的归一化最高多普勒频率为0.1左右。
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一、概述(续)
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）。
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二、信道的时变特性
2.1 信道模型
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4.1 多普勒频移引入时变频偏估计
多普勒频移引入时变频偏估计中，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）。
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4.1 多普勒频移引入时变频偏估计(续)
10
-2
10
0
10
-3
CP k=9 CP k=18 DD k=9 DD k=18 pilot k=9 pilot k=18
10
-1
FER
10
-4
10
-2
10
-5
10
-3
理 想 k=9 理 想 k=18 CP k=9 CP k=18 DD k=9 DD k=18 pilot k=9 pilot k=18
（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；
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四、多普勒频移估计、补偿与跟踪
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；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0.05—0.1m，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。
Ericsson
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2.2信道时频变化图
1.2 1 0.8
K=9
1.5
幅度
0.6 0.4 0.2 15 10 10 5 0 0 符号序号 5 子载波序号 15
1
幅度
K=18
0.5 0 20 15 15 10 5 5 0 10
K=0
2 1.5
1.5
1
幅度
1
幅度
0.5 0 20 15 15 10 5 5 0 0 符号序号 10
15
20
25
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1.5
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1.5
幅度
幅度
0.5
3.2 时变信道(续)
（2）符号间选择性衰落
10
0
1
1
0.5
0 20
0 20 15 10 5 子载波序号 0 0 5 符号序号 10 15
15 10 5 子载波序号 0 0 5 符号序号 10
15
符号间信道变化对误帧率性能的影响
10
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。
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4.1 多普勒频移引入时变频偏估计(续)
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
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4.1 多普勒频移引入时变频偏估计(续)
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，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。
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一、概述
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。
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一、概述(续)
针对高速移动环境下的移动通信系统，TDD-LTE在物理层中， 从帧、时隙和OFDM符号长度的选择、上下行链路的切换参数， 子帧中导频/前导插入频率 等方面进行考虑。
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3.2 时变信道(续)
（1）符号内部产生子载波间干扰
10