[發(fā)明專利]一種模擬高速移動(dòng)環(huán)境下無線通信頻偏的方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202110642784.8
• 申請日: 2021-06-09
• 公開（公告）號: CN113365246A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戚建淮;羅俊炘;張莉;周杰;宋晶
• 申請（專利權(quán)）人: 成都市以太節(jié)點(diǎn)科技有限公司
• 主分類號: H04W4/42
• 分類號: H04W4/42;H04W24/06
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本發(fā)明公開了一種模擬高速移動(dòng)環(huán)境下無線通信頻偏的方法，所述方法包括以下步驟：S1，根據(jù)實(shí)際速度和模擬速度的關(guān)系，計(jì)算出通信收發(fā)數(shù)N，根據(jù)通信收發(fā)數(shù)N計(jì)算出變頻收發(fā)單元數(shù)量C；S2，將發(fā)射單元、變頻收發(fā)單元和接收單元依次設(shè)置于兩輛測試車上；S3，驅(qū)動(dòng)一個(gè)測試設(shè)備以實(shí)際速度朝向另一個(gè)測試設(shè)備移動(dòng)，為兩個(gè)測試設(shè)備的相對運(yùn)動(dòng)速度；控制發(fā)射單元、變頻收發(fā)單元和接收單元依次進(jìn)行信號通信收發(fā)，將接收單元的接收信號和發(fā)射單元的發(fā)射信號進(jìn)行對比分析。本發(fā)明試驗(yàn)成本低、靈活度高、周期短、政策協(xié)調(diào)簡單，有利于便捷進(jìn)行無線通信可行性測試與研究；模擬精度高，且便于快速靈活變換外場測試環(huán)境。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，具體是一種模擬高速移動(dòng)環(huán)境下無線通信頻偏的方法。

背景技術(shù)

當(dāng)前鐵路信息技術(shù)正逐步向智慧鐵路方向發(fā)展，除了傳統(tǒng)的話音通信和列控安全數(shù)據(jù)外，鐵路安全視頻監(jiān)控、列車車況信息遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測、優(yōu)化控制和自動(dòng)駕駛、智能列車、鐵路物聯(lián)網(wǎng)等各種新的業(yè)務(wù)需求不斷涌現(xiàn)，車地?zé)o線通信業(yè)務(wù)需求不斷拓展，因此保證良好的車地?zé)o線通信質(zhì)量至關(guān)重要。

無線通信中由于外部干擾因素通常接收信號相較于發(fā)射信號頻率會(huì)產(chǎn)生偏移，特別是在高速移動(dòng)環(huán)境下，接收端的信號頻率會(huì)發(fā)生較大變化，這種現(xiàn)象稱為多普勒效應(yīng)，由多普勒效應(yīng)引起的頻偏稱為多普勒頻偏。多普勒頻偏的公式為，其中，表示接收端移動(dòng)速度，表示無線通信頻率波長，表示基站天線方向圖與全向天線接收端移動(dòng)方向或定向天線接收端天線方向圖軸心線夾角。

多普勒頻偏公式是基于理想實(shí)驗(yàn)環(huán)境得出的，而實(shí)際外場環(huán)境中存在很多其他影響多普勒頻偏的因素，根據(jù)多普勒頻偏公式計(jì)算出的多普勒頻偏只是一個(gè)理想值，無法表征實(shí)際外場環(huán)境下無線通信的多普勒頻偏。因此，進(jìn)行高速環(huán)境下的無線通信外場測試十分重要，其能為鐵路車地通信參數(shù)的調(diào)整優(yōu)化提供重要依據(jù)和參考，是實(shí)現(xiàn)良好鐵路車地通信的關(guān)鍵步驟之一。

在傳統(tǒng)技術(shù)方案中，通常是通過構(gòu)建真實(shí)高速外場環(huán)境來進(jìn)行無線通信測試，通常為在鐵路沿線布設(shè)基站，測試人員乘坐相應(yīng)的交通工具(例如高鐵列車和磁懸浮列車等)，當(dāng)交通工具以較高速度通過基站覆蓋區(qū)域時(shí)，測試人員在交通工具內(nèi)進(jìn)行無線相關(guān)測試。傳統(tǒng)技術(shù)方案存在成本高、時(shí)效長、機(jī)動(dòng)性差、協(xié)調(diào)手續(xù)繁鎖等問題。

中國專利文件CN201010500417.6公開了一種構(gòu)建無線外場高速仿真環(huán)境的方法和裝置，該方法包括：根據(jù)無線信道參數(shù)、被測終端的實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度和高于所述實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度的預(yù)期運(yùn)動(dòng)速度，確定無線信號疊加因子，無線信號疊加因子用于表示所述預(yù)期運(yùn)動(dòng)速度對無線信號產(chǎn)生的頻偏；該現(xiàn)有技術(shù)將無線信號疊加因子疊加到基站的下行射頻信號上，將下行射頻信號發(fā)送到被測終端，以仿真實(shí)際高速移動(dòng)下的無線通信信號頻偏，達(dá)到在低速無線外場條件下仿真高速移動(dòng)的無線外場環(huán)境的效果。

但該現(xiàn)有技術(shù)中要計(jì)算無線信號疊加因子，需要事先借助測試終端、掃描儀和路測軟件等路測工具進(jìn)行路測或參考公知的信道模型確定無線信道參數(shù)。如果是參考公知信道模型，無法模擬真實(shí)外場環(huán)境的無線信道參數(shù)。如果是進(jìn)行路測，則在一個(gè)外場環(huán)境進(jìn)行仿真高速無線通信時(shí)，需要先在該外場環(huán)境中測試確定無線信道參數(shù)。但由于同一外場環(huán)境不同時(shí)刻除固定環(huán)境外其他外部環(huán)境會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致同一外場環(huán)境不同時(shí)刻的無線信道參數(shù)存在差異，也就是說，事先測得的無線信道參數(shù)其實(shí)是不能代表后面進(jìn)行仿真高速無線通信測試時(shí)的無線信道參數(shù)的，會(huì)影響仿真高速無線通信測試的精度。此外，該方法不便于快速靈活變換外場測試環(huán)境，在變換外場測試環(huán)境時(shí)，需要先測試無線信道參數(shù)，影響仿真高速無線通信測試效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，基于新的不同于現(xiàn)有技術(shù)的仿真原理，提供一種模擬高速移動(dòng)環(huán)境下無線通信頻偏的方法。

本發(fā)明的目的主要通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種模擬高速移動(dòng)環(huán)境下無線通信頻偏的方法，所述方法包括以下步驟：

S1，根據(jù)實(shí)際速度和模擬速度的關(guān)系，計(jì)算出通信收發(fā)數(shù)N，根據(jù)通信收發(fā)數(shù)N計(jì)算出變頻收發(fā)單元數(shù)量C；