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苏华鸿本期关注
移动通信多普勒频移与高铁覆盖技术MonthlyFocus

移动通信多普勒频移
与高铁覆盖技术

苏华鸿
（京信通信系统（广州）有限公司，广东广州510663）
摘要：介绍多普勒频移实际是频谱扩展，等效为衰落信道，限制了低速率数据的传送。当今的2G与3G在列车
时速不超过500km时均可以对抗多普勒频移，影响通信的主因是快速瑞利衰落。
关键词：高铁通信；多普勒扩频；衰落信道
中图分类号：TN929.5文献标识码：A文章编号：1007-3043（2009）12-0001-04

MobileCommunicationDopplerFrequencyShiftandHigh-speedRailwayCoverage
Technology
SUHuahong
（CombaTelecomSystems（Guangzhou）Ltd.，Guangzhou510663，China）
Abstract：Dopplerfrequencyshiftisactuallyspreadspectrum,equaltofadingchannel.Itlimitslow-ratedatatransport.
2Gand3GsystemcanresistDopplerfrequencyshiftwhenthespeedofthetrainislessthan500km/h.Themajorfactor
whicheffectscommunicationisfastRayleighFading.
Keywords：Highspeedrailwaycommunication;Dopplerspreadspectrum;Fadingchannel

由多普勒频移来决定的。对于低轨道卫星（LEO）通信
0前言
链路，当通信数据的基带速率较低时需对多普勒频移
多普勒频移通常被叫做多普勒扩展，它代表了信进行补偿。
道的衰落速率。对接收信号的影响可看作发射信号频
1多普勒频移决定了数据速率的下限
率的多普勒扩展或频谱展宽而不是看作一频偏。如果
当作频偏来理解进行频偏试验，那么不管是GSM、TD-依据参考文献［1］，对于以固定速度v运动的移动
SCDMA、CDMA800、CDMA2000、WCDMA等等，得出台，所接收的载波发生的多普勒频移为
的结果都会相同，即频偏越大，所传数据误码率越高。v
fd，n=fmcosαn=cosαn=fccosαn（1）
但是，为何TD-SCDMA在高速移动达250km/h时，最c
式中
大的多普勒频移仅为460Hz，就不能保持正常通信。：
第条路径上的平面波的多普勒频移
而对于WCDMA，当速度达300km/h时，最大的多普fd，n———n
最大多普勒频移入射角
勒频移已是550Hz，此时还能保持正常通信，其原因fm———（αn=0°）
波长
在于，制式本身是否有较好的抗快速衰落技术，而不是λ———
光速万
————————————c———，c=30km/s
———载波频率
收稿日期：2009-10-16fc

邮电设计技术2009.12.1
本期关注苏华鸿
MonthlyFocus移动通信多普勒频移与高铁覆盖技术

多普勒频移被限制在内通常它比载波频率它在时域描述信道的频率色散的时变特征相
±fm，fcTc（T0），。
低得多。从移动台前面来的波遭到正的多普勒频移，反干时间与多普勒扩展成反比，它是信道冲激响应维持
之从移动台后面来的波有负的多普勒频移。接收到信不变的时间间隔的统计平均值。换句话说，相干时间就
号各个多径分量被不同的多普勒频率所偏移。是指一段时间间隔，在此间隔内，接收信号的幅值具有
当移动台以速度行进距离时所需的时间是很强的相关性如果基带信号的符号周期大于信道
vλ/2。Ts
λ/20.50.5的相干时间，则在基带信号的传输过程中信道可能会
==≈T0（2）
vv/λfm发生改变，导致接收信号发生失真。相干时间的一种定
如果那么根据式就可得式
αn=0°，（1），fd，n=fm，（2）义方法为
的近似式，说明衰落间隔近似等于λ/2。假设载波频率
0.423v
移动台速度由式可知相Tc≈
fc=1800MHz，v=300km/h，（2）fm
干时间近似为多普勒扩展对于
T01ms，fm=500Hz。式中：
GSM系统空中的数据比特速率为270kbit/s，而由于多
f———最大多普勒频移，f=fv
普勒频移产生的衰落速率500Hz远远小于比特率，信mm0c
道呈现慢衰落影响因为比特持续时间小同样也可以根据基带信号的符号周期和
。Tb=3.7μs，，Ts（Tb）
于信道相干时间所以信道衰减和相移对于的关系将信道分为慢衰落信道和快衰落信
T0（1ms）。Tc，（Ts＜Tc）
至少一个比特持续时间内基本上不变在