高移动通讯抗多普勒效应的方法探究

　　摘   要：　随着科学技术的发展, 人们对信息的需求随着社会的进步在不断增加, 移动通信技术在这样的情况下得到了很大的进步和发展, 高速铁路的建设给我国的经济发展带来了很多益处, 在高速公路的建设中, 高移动通信工程的建设是其中很重要的一个组成部分, 可以满足现代社会人们对铁路通讯技术的要求, 因此高移动通讯技术的稳定和高效的服务是当下人们非常注重的问题, 在实际的高移动无线通讯运行过程中, 多普勒效应是高移动通讯系统中存在的一个很大的问题, 急需解决, 下面笔者针对高移动通讯中多普勒效应的相关问题进行分析, 供相关人士参考。

　　关键词：　高移动通讯; 多普勒效应; 研究; 实际应用;
 

　　随着科学技术的不断进步和发展, 在高速移动通讯领域, 引进先进的信息技术已经成为通讯事业当下的主流发展方向, 高移动无线通讯技术与先进的信息技术相结合, 给高移动通讯技术的发展带来了很多变革和挑战, 高移动通讯技术的商业化发展, 使移动通讯的服务质量和运行效率得到了很大的提高, 并向专业化趋势发展, 由于多径传播产生了时延扩展效应, 对通讯过程中接收效果产生了误差, 造成了接受信号的延迟和不准确, 在高移动通讯中最主要的问题是多普勒效应对信道产生了不利的影响, 影响了高移动通讯传播的速率和质量, 多普勒效应和多径效应给高无线通讯带来的影响已经引起相关部门的重视, 下面针对这一问题进行具体的研究和讨论。

　　1、 高移动通讯中多普勒效应的基本原理分析

　　根据相关专家研究得出, 当波源与观察者相对于媒介物质运动的时候, 或者波源与观察者进行相对运动的时候, 这时观察者接收到的信号频率和波源棘手的信号震动频率之间有一些误差和不同, 这种差异的现象被称为多普勒效应, 声音发源处和声音接收者的相对速率扩大到和声音的速度一样时, 听者可以明显的感觉到声音的频率, 我们举个简单的生活中的例子, 当人们坐火车的时候, 可以清晰的听到远处火车的汽笛声, 声音由远及近的, 火车的汽笛声的音调变化越来越高, 当火车向远处离去, 汽笛声变得越来越小, 声音频率也在逐渐降低, 由此看出, 火车的汽笛声音相对于听者来说不是一成不变的, 其原因就是人们所接收的声音声源与听者之间的距离是变化的, 所以造成了音频的变化。多普勒效应的物理定量关系我们可以通过下面的公式进行了解[1]。

　　在公式中, 对声波的传播方向进行假定, v1和v2分别代表波源和接受器的速度运动, α和β分别代表v1和v2与接收器之间的连线夹角, f0代表波源产生的频率, 接收器收到的频率用f表示, 而声波在媒介中的传播速率用字母μ来表示。我们动过以上的公式对多普勒现象的各个物理量之间的关系进行了分析。

　　2、 在高移动无线通信中多普勒效应对其产生的影响分析

　　在无线通讯领域, 相对运动所引起的高移动无线通讯信号频率的差异和误差被称为多普勒效应, 多普勒效应的运动规律和速率与高移动用户的讯号传输速率成正比例关系, 我们结合图1进行简要的分析和探究[2]。

　　通过对图1的分析, 结合 定量关系公式, 我们知道, 波源在定点S处不动的情况下, 发出固定频率的f0, 接收器通过0点和0S的直线在垂直情况下, V2以恒定不变的速率在运动, 当波源t=t, t=t+T0时, 产生两个相邻的波频高峰, 接收器接收这两个波频高峰的时间分别是t1=t+r/u与t2=T0+rt/u, 结合图一我们可以得出下面的公式:, 通过对公式的分析, 在已有的条件和情况下, 多普勒效应影响下的高移动通讯速度和波达方向之间有密切的关系, 当移动台的方向朝入射波方向靠拢时, 多普频移动接收率出现上升的情况, 当移动台的方向与入射波方向相反时, 多普频移动接收率出现下降的情况。现阶段, 随着我国通讯技术的不断发展, 高移动通讯系统正在发挥着其不可替代的作用, 多普勒效应的存在是高移动通讯运行中无法避免的问题, 需要相关人士对这一问题进行深入的研究, 并找到一些应对措施, 找出一些影响因素, 在高移动通讯移动速度增大的情况下, 多普勒效应的一些解决方法将会引起更多人的关注[3]。

　　图1 接受器运动解析图

　　3、 高移动无线通信抗多普勒效应技术的研究及实际应用分析

　　1) 高移动无线通信抗多普勒效应技术的研究。多普勒效应对高移动通讯的影响程度非常严重, 可以造成信号传输延迟、数据的传输效率和传输容量不断的恶化, 还会造成误码率, 使计算变得更加复杂。基于以上的分析, 为了提高高移动通讯质量, 克服波频偏移的现象, 可以确定抗多普勒效应的基本方向是提高预防, 降低以及利用等几个方面进行改良。我们通过表1对抗多普勒效应的策略进行分析。

　　表1 高移动通讯抗多普勒效应策略分析

　　通过表1的分析和总结, 我们发现抗多普勒效应的方法主要是从系统规划入手, 对一些参数进行合理的配置, 通过这些技术的运用可以直接的避免多普勒效应带来的影响。多普勒效应的影响程度是由多普勒频移和符号周期来确定的, 多普勒频移对高移动通讯信道的快衰程度有着不利的影响, 可以决定信道的衰落速度, 那么对多普勒符号周期进行设定和控制, 对减弱高移动信道衰落速度有一定的效果, 从原理上分析我们知道这样的方法十分有效, 但是在实际的工作中, 对系统的重新规划和对参数的重新配置, 有很多限制因素, 相关的操控技术也很难达到预想的效果。通过表1分析, 我们知道通过估计和补偿的方法对多普勒效应也具有一定的改善作用[4]。

　　2) 高移动通讯抗多普勒效应技术的实际应用简介。随着我国通信技术的不断发展, 高移动无线通讯在实际的应用中正面临着诸多的问题和挑战, 这些问题对高移动通讯的传播速率和传播质量产生诸多不利的影响, 通过一些专家的最新研究, 我们了解到高移动通讯在运用中主要面临的问题主要包括以下几个方面, 他们分别是多普勒效应、高穿透产生的损耗、快速切换带来的速率影响等等。这些问题和现象严重影响了高移动通讯的传播速率和传播效果。现实中, 为了防范这些问题的影响, 很多领域采取了一些应对的措施, 应用在实际的生产领域, 比如高速移动的车厢外壳采用承受力很强的金属材质, 这类材质对信号具有一定的阻断作用, 这也是这种技术的弊端所在, 当信号源与车厢的距离逐渐变远时, 所能接收的信号强度就会变的越来越弱, 对通讯的质量产生很大的影响, 在这样的情况下, 在一定的区域范围内设立一些信号服务基站, 通过不同的基站服务切换, 可以实现通讯的服务连接不间断, 这种技术通常被称为小区切换[5]。

　　4、 束语

　　通过以上的介绍, 我们对高移动通讯抗多普勒效应的方法进行了一些简要的分析, 对其实际的应用效果进行了总结, 在抗多普勒效应的问题和技术研究中, 仍然需要相关的人士进行不断的讨论和研究, 合理的运用抗多普勒效应的相关技术, 优化高移动通讯的质量和运行速率, 促进我国的通讯事业进一步发展。

　　参考文献：

　　[1]许晶.高移动无线通信抗多普勒效应技术研究进展[J].移动信息, 2016, (7) :00016-00017.
　　[2]范平志, 周维曦.高移动无线通信抗多普勒效应技术研究进展[J].西南交通大学学报, 2016, 51 (3) :405-417.
　　[3]窦超.基于FRFT--OFDM技术的高移动无线通信抗多普勒效应研究[D].西南交通大学, 2016.
　　[4]刘勃.高速移动环境下宽带无线视频通信系统及其抗干扰技术研究[D].上海交通大学, 2010.
　　[5]周维曦.非完备信道估计条件下高移动无线通信多普勒分集传输技术[D].西南交通大学, 2015.