论文部分内容阅读
随着高速铁路的迅速发展,乘坐高铁出行已成为很多人的首选。然而,传统的铁路全球移动通信系统(Global System for Mobile Communications-Railway,GSM-R)不能满足乘客的宽带无线通信需求。针对此问题,国际铁路联盟提出铁路长期演进(Long-Term Evolution for Railway,LTE-R)系统。因其在高移动性环境下具有高可靠性和高数据速率等优点,将逐渐取代GSM-R系统。在高速铁路无线通信环境下,用户的移动速度往往高于300km/h。高移动性将带来严重的多普勒效应和快时变特性。快速有效地估计信道状态信息,对于保证用户的通信质量至关重要。虽然研究人员已经取得了一些高移动性信道估计的研究成果,但仍需要进一步完善和优化。因此,本论文在已有高移动性信道估计成果的基础上,深入研究基于基扩展模型的快时变信道估计。主要贡献总结如下:(1)研究基于基扩展模型的快时变信道估计算法。通过引入基扩展模型,将LTE-R系统的快时变信道拟合成基函数与系数的乘积和形式。分析了多项式基扩展模型、复指数基扩展模型、泛化复指数基扩展模型和优化泛化复指数基扩展模型的优缺点。采用基扩展模型拟合快时变信道,关键在于基函数系数的求解。因此,本论文详细推导了基函数系数的求解过程,从而实现了快时变信道估计。仿真结果表明,优化泛化复指数基扩展模型具有最低的归一化均方误差。(2)研究改进的基扩展模型信道估计方法。针对基扩展模型拟合快时变信道时存在的问题,研究修正的方案以提高基扩展模型拟合的准确性。在传统的基线偏置方法的基础上,本论文提出一种改进的基线偏置方法来改善基扩展模型拟合快时变信道时的首尾不连续现象的影响,从而进一步改善吉布斯效应。仿真结果显示,改进的基线偏置方法比传统的基线偏置方法和单一的基扩展模型方法具有较低的归一化均方误差。(3)研究基于插值算法的数据点的信道估计策略。分析块状图案、梳状图案和星状图案三种导频图案的优缺点,并给出了导频间间隔的条件表达式。引入线性插值、高斯插值和三阶Hermite插值三种插值算法,剖析它们的优缺点,实现基于插值算法的非导频位置处的信道估计。仿真结果表明,三阶Hermite插值算法比线性插值算法和高斯插值算法具有更低的归一化均方误差。