专利名称：一种针对高速铁路的无线通信网络单向覆盖方案的制作方法
技术领域：
本发明属于移动通信技术领域，涉及一种针对高速铁路的无线通信网络覆盖方 案。具体地说，高速铁路无线通信网络覆盖方案的设计直接影响整个网络的性能，需要充分 考虑高速移动带来的影响，为可靠通信提供保障。
背景技术：
近几年来，我国的高速铁路大力发展，里程数和速度都达到了新的高度。目前，全 国高速铁路的平均时速为200-300km/h。高速铁路的通信有以下几个特点(1)新型列车车 厢封闭性好，时速快，信号衰减大；( 用户移动速度快，多普勒效应明显；C3)覆盖呈线状， 主要集中的高速铁路上；(4)话务量相对集中，列车经过时话务突发。为解决信号衰减大的问题，目前多采用基带处理单元(Base Band Unit, BBU) +射 频拉远单元(RadioRemote Unit,RRU)模式，RRU的使用增强了信号质量，扩大了小区范围。多普勒效应是波源和观察者有相对运动时，观察者接收到波的频率与波源发出 的频率并不相同的现象。设f。为载波频率(Hz)，ν是用户移动速度(m/s)，c为光速(m/ s)，θ (t)为来波方向与用户移动方向的夹角，fd为频率的变化即最大多普勒频移，则有
力(0 = |又《)#(0。用户的移动速度越快，产生的多普勒频移越大，需要设计合理的覆盖方案
以减小多普勒频率的扩展。为解决多普勒效应带来的频率偏移问题，需要进行频偏估计，从而采用有效的多 普勒频偏补偿技术。这里介绍基于循环前缀的频偏估计技术。任意给定情况下，用Np表示到达接收端的多径数目，Φη(ι是初始相位，zn(t)是第 η条路径的到达角，在接收端的第η个路径的相位可由下式给出Φ (t) = Φη0+2 π Aftcoszn(t)其中Δ f为多普勒频率偏移。根据Jakes模型，多普勒频谱所展现出来的能量和带限衰落为
U |21^a,)= 'I I|fn| ^ Af在移动蜂窝环境下，OFDM信号经过一个频率选择性衰落和时间选择性衰落信道， 信道包含了实际信道冲击响应和传输滤波器αοΣΜΜ^Ο，因此，接收到的复合基带
η
信号r(k)受多径和加性高斯白噪声的影响，在离散采样点上拥有以下形式
NPr{k) = ￡/2 (众)琳-Tn) + n(k) = r,(k) + jrq{k) = (χ ⑷ + n,{k)) + j{y{k) + nq(k))
n=\其中z(k)是发送信号，x(k)和y(k)分别为同向和正交分量；n(k) =Hi (k)+jnq(k) 表示复合高斯白噪声，其功率为Efci2QO] =E[nq2(k)]=队8/2。在接收端，发送信号的平 均功率E[x2(k)] =E[y2(k)] = σ2/20加性噪声信号n(k)与发送信号ζ (k)相互独立。由 中心极限定理，接收信号的自相关函数可以表示为
C, (τ) =、(τ)=诹(伙+ ,)] 二 力。，、+ 一个完整的OFDM符号由有用信号和循环前缀CP组成，设有用信息的长度为Tb = NTs, CP的长度为Tg = LTs，可以利用CP进行OFDM系统的多普勒频偏估计。假定得到较为 准确的信噪比值，则Δι可用下式来估计
_6]饵风)= ^^·7彻恥+1^7^风)从而得出相应的最大多普勒频偏fd的值，完成频偏估计。但是，随着用户移动速度的提高，多普勒效应愈来愈严重，最大频偏增大，对现有 的频偏补偿技术形成挑战。另一方面，随着速度的提高，留给基站处理频偏的时间愈来愈 少，需要设计合理的覆盖方案以降低频偏补偿算法的复杂度。建设移动通信网络需要事先对信道做出合理的估计，目前信道估计的算法有最 小二乘估计(Least Square, LS)、线性最小均方误差估计(Linear Minimum Mean Square Error，LMMSE)、基于基扩展模型的信道估计等。其中高速环境下，多采用基于基扩展模型的 信道估计方法。该方法通过正交基的线性加权来逼近信道变化曲线，具体方法如下由奈奎斯特取样定理可知，若原始信号的带宽为W，则要想无失真地恢复原始信 号，抽样频率至少为2W。若信号的持续时间为T，则信号的维数定义为N = 2WT。实信号的 能量可由下式给出
权利要求
1.一种针对高速铁路的无线通信网络单向覆盖方案，其特征在于，采用基带处理单元 (BBU) +射频处理单元(RRU)的模式，BBU和RRU沿高速铁路建设，呈线形覆盖；一个BBU对 应一个逻辑小区，通过光纤与多个RRU相连，利用RRU对该逻辑小区进行覆盖。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，逻辑小区内的RRU采用单向覆盖，即RRU 只朝一个方向发射信号，且发射方向一致。
全文摘要
一种针对高速铁路的无线通信网络单向覆盖方案采用基带处理单元(BBU)+射频处理单元(RRU)的模式，BBU和RRU沿高速铁路建设，呈线形覆盖；一个BBU对应一个逻辑小区，通过光纤与多个RRU相连，利用RRU对该逻辑小区进行覆盖；逻辑小区内的RRU采用单向覆盖，即RRU只朝一个方向发射信号，且发射方向一致。本发明充分考虑高速铁路的环境特点，提出的单向覆盖方案能有效减少高速移动时多普勒效应带来的影响，减少系统对多普勒频偏进行补偿时的工作量，降低信道估计的复杂度，为可靠通信提供保障。
文档编号H04L25/02GK102118762SQ20111008204
公开日2011年7月6日 申请日期2011年4月1日 优先权日2011年4月1日
发明者姜淼, 张婷婷, 徐春秀, 武穆清, 赵敏, 郝晓芳, 郭起霖, 陈玉焓 申请人:北京邮电大学