张建伟,展雪梅

(中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北石家庄050081)

0 引言

随着高速列车速度的不断提高以及旅客对移动宽带无线通信业务需求的不断增长,高速列车上的宽带无线通信问题已成为亟待解决的关键技术问题。OFDM由于可以支持高速数据传输,而且可以很好地抵抗多径传输的干扰,因而受到广泛关注。但是对于高速铁路的应用环境,当列车以250～500 km/h的速度行驶时,信道呈快衰落特性,多普勒扩展破坏了OFDM系统子载波间的正交性,给系统带来较明显的子载波间干扰。另外,OFDM技术的峰均功率比较高,使OFDM系统的功率效率受到比较严重的限制。与OFDM相比,SC-FDE对频移敏感度要低,峰均功率比也大大降低,却有着与OFDM类似的抗衰落性能。

1 高速移动下的信道特性分析

高速运动造成的多普勒频移、信道的快衰落特性对高速率信息传输带来极大的威胁。当无线传输中心频率为2.4GHz、运动速度达到360 km/h时,多普勒频偏将达到800 Hz,信道呈快速时变特性。另外,对于时分双工(TDD)的通信系统,如果基站主载频为f0,由于高速移动,移动终端接收到的信号频偏为Δf,则终端锁定基站的接收信号频率为f0+Δf,并将该频率作为参考基准进行上行信号发射;同样由于高速移动,终端的上行信号到达基站天线时,其频率为f0+Δf+Δf=f0+2Δf,导致上行链路频偏是下行链路频偏的2倍,这样导致基站难以解调终端发射信号。所以,高速移动带来的多普勒频偏,严重影响通信系统性能。由于通信基站与铁道的距离较近(约20～50 m),当列车高速驶过通信基站时,多普勒频偏将从最大(最正)快速变化到最小(最负)。……