LTE（Long Term Evolution）作为下一代移动通信技术的长期演进,具有传送速率高、时延低、可靠性高、载波带宽可灵活配置等特点。然而高速铁路电磁环境复杂,电气化列车运行时弓网离线放电现象频发,其主要频谱能量范围可达几百MHz,是干...
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LTE（Long Term Evolution）作为下一代移动通信技术的长期演进,具有传送速率高、时延低、可靠性高、载波带宽可灵活配置等特点。然而高速铁路电磁环境复杂,电气化列车运行时弓网离线放电现象频发,其主要频谱能量范围可达几百MHz,是干扰铁路移动通信系统正常工作的主要骚扰源。此外,根据我国现有的频谱资源分布,需要考虑LTE-R在400MHz范围内的适用性,因此有必要研究分析弓网离线辐射骚扰对LTE-R系统通信质量的影响。本文主要研究耦合到LTE-R天线端口的弓网离线辐射骚扰大小,并分析了该骚扰对LTE-R系统通信质量造成的影响。首先介绍了LTE-R物理层下行链路的信道、传输资源和关键技术,并根据LTE-R的系统特性、工作原理以及工作频段,分析了高速铁路环境中可能会影响LTE-R通信质量的电磁骚扰,并得到主要骚扰方式是弓网离线辐射骚扰。其次分析了铁路实际测试采集到的弓网离线放电的时域和频域特性,并根据统计方法得到弓网离线连续放电发生时连续两脉冲的时间间隔,结合单个脉冲持续时间,模拟了典型弓网离线连续放电信号。进一步,基于弓网离线电磁骚扰的产生机理以及行波天线理论,建立弓网离线辐射场的等效天线计算模型,分析弓网离线辐射骚扰纵向传播特性,得到LTE-R天线处的辐射电场大小。此外,利用电磁软件仿真弓网离线辐射骚扰在车顶天线处的耦合,得到辐射电场的频谱分布,验证行波天线模型的准确性。最后,搭建LTE-R物理层下行链路仿真模型,并将仿真得到的在LTE-R天线处的弓网离线辐射噪声加入LTE-R系统中,分析弓网离线辐射骚扰对LTE-R系统通信质量的影响。同时结合在高铁环境中实际测试得到的LTE-R吞吐量数据,验证仿真结果的有效性。理论分析和仿真结果表明,当LTE-R受到弓网离线连续放电辐射噪声干扰时,在信噪比较差的情况下误块率上升到10-1,吞吐量平均下降了21%。也就是说,弓网离线辐射骚扰不会导致工作在400MHz的LTE-R系统完全不可用,但会影响LTE-R的通信质量,降低系统的可靠性和有效性。
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