[发明专利]一种模拟高速移动环境下无线通信频偏的方法

说明书

本发明公开了一种模拟高速移动环境下无线通信频偏的方法，所述方法包括以下步骤：S1，根据实际速度和模拟速度的关系，计算出通信收发数N，根据通信收发数N计算出变频收发单元数量C；S2，将发射单元、变频收发单元和接收单元依次设置于两辆测试车上；S3，驱动一个测试设备以实际速度朝向另一个测试设备移动，为两个测试设备的相对运动速度；控制发射单元、变频收发单元和接收单元依次进行信号通信收发，将接收单元的接收信号和发射单元的发射信号进行对比分析。本发明试验成本低、灵活度高、周期短、政策协调简单，有利于便捷进行无线通信可行性测试与研究；模拟精度高，且便于快速灵活变换外场测试环境。

技术领域

本发明涉及无线通信领域，具体是一种模拟高速移动环境下无线通信频偏的方法。

背景技术

当前铁路信息技术正逐步向智慧铁路方向发展，除了传统的话音通信和列控安全数据外，铁路安全视频监控、列车车况信息远程实时监测、优化控制和自动驾驶、智能列车、铁路物联网等各种新的业务需求不断涌现，车地无线通信业务需求不断拓展，因此保证良好的车地无线通信质量至关重要。

无线通信中由于外部干扰因素通常接收信号相较于发射信号频率会产生偏移，特别是在高速移动环境下，接收端的信号频率会发生较大变化，这种现象称为多普勒效应，由多普勒效应引起的频偏称为多普勒频偏。多普勒频偏的公式为，其中，表示接收端移动速度，表示无线通信频率波长，表示基站天线方向图与全向天线接收端移动方向或定向天线接收端天线方向图轴心线夹角。

多普勒频偏公式是基于理想实验环境得出的，而实际外场环境中存在很多其他影响多普勒频偏的因素，根据多普勒频偏公式计算出的多普勒频偏只是一个理想值，无法表征实际外场环境下无线通信的多普勒频偏。因此，进行高速环境下的无线通信外场测试十分重要，其能为铁路车地通信参数的调整优化提供重要依据和参考，是实现良好铁路车地通信的关键步骤之一。

在传统技术方案中，通常是通过构建真实高速外场环境来进行无线通信测试，通常为在铁路沿线布设基站，测试人员乘坐相应的交通工具(例如高铁列车和磁悬浮列车等)，当交通工具以较高速度通过基站覆盖区域时，测试人员在交通工具内进行无线相关测试。传统技术方案存在成本高、时效长、机动性差、协调手续繁锁等问题。

中国专利文件CN201010500417.6公开了一种构建无线外场高速仿真环境的方法和装置，该方法包括：根据无线信道参数、被测终端的实际运动速度和高于所述实际运动速度的预期运动速度，确定无线信号叠加因子，无线信号叠加因子用于表示所述预期运动速度对无线信号产生的频偏；该现有技术将无线信号叠加因子叠加到基站的下行射频信号上，将下行射频信号发送到被测终端，以仿真实际高速移动下的无线通信信号频偏，达到在低速无线外场条件下仿真高速移动的无线外场环境的效果。

但该现有技术中要计算无线信号叠加因子，需要事先借助测试终端、扫描仪和路测软件等路测工具进行路测或参考公知的信道模型确定无线信道参数。如果是参考公知信道模型，无法模拟真实外场环境的无线信道参数。如果是进行路测，则在一个外场环境进行仿真高速无线通信时，需要先在该外场环境中测试确定无线信道参数。但由于同一外场环境不同时刻除固定环境外其他外部环境会发生变化，导致同一外场环境不同时刻的无线信道参数存在差异，也就是说，事先测得的无线信道参数其实是不能代表后面进行仿真高速无线通信测试时的无线信道参数的，会影响仿真高速无线通信测试的精度。此外，该方法不便于快速灵活变换外场测试环境，在变换外场测试环境时，需要先测试无线信道参数，影响仿真高速无线通信测试效率。

发明内容

本发明的目的在于，基于新的不同于现有技术的仿真原理，提供一种模拟高速移动环境下无线通信频偏的方法。

本发明的目的主要通过以下技术方案实现：

一种模拟高速移动环境下无线通信频偏的方法，所述方法包括以下步骤：

S1，根据实际速度和模拟速度的关系，计算出通信收发数N，根据通信收发数N计算出变频收发单元数量C；