探析信道估计及dcf算法在旅客列车无线internet接入中的应用研究

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1、中南大学博士学位论文信道估计及DCF算法在旅客列车无线Internet接入中的应用研究姓名：彭春华申请学位级别：博士专业：交通信息工程及控制指导教师：蒋新华201010摘要随着我国高速铁路的迅猛发展，为旅客提供无线Internet接入服务，不仅是铁路部门提升自身服务质量的需求，也是扩大需求市场，促进经济发展的需求。为此，论文对旅客列车无线宽带接入中的相关技术进行了详细分析。论文首先分析了列车高速移动时无线信道的特征，提出了IEEE802．11a在列车高速移动下的简化信道模型，并讨论了多普勒频移、相干时间等主要参数的变化特性。为实现高速移动移动信

2、道的准确估计，论文提出了一种基于Kalman滤波器的估计方法。把基于训练序列的信道估计值利用Kalman滤波算法进行递推计算，并将计算结果作为滤波器的观测量，并利用导频序列得到的信道估计值来求解Kalman滤波器参数，实现在时间上对信道的跟踪。Kalman滤波算法不但能反映移动信道在频率上的变化，而且能反映信道在时间上的变化。与仅用训练序列或导频的估计方法相比，大大提高了估计精度。为减少Kalman滤波估计在时变信道所带来的误差，论文还提出了在IEEE802．11a帧结构中对前训练序列进行复制，把复制的序列插入随后的数据域作为中导码，并利用中导

3、码来实时修正Kalman滤波器参数，减少估计误差的方法。为研究IEEE802．1laDCF算法在列车高速移动中应用特性，论文分析了系统吞吐量和介质访问时延与AP、竞争窗口初始值、T最大退避阶数、数据分组大小等参数的关系，并提出了高速移动列车无线接入系统的DCF传输方式采用基本接入方式的建议。为提高移动网络的吞吐量，论文提出了DCF算法的改进方法。通过改进AP和STA的退避算法，提高了AP的优先级，并利用二维离散时间Markov模型对改进算法作了定量分析。仿真证明这一算法较好地解决了接入点瓶颈问题，提高了网络整体吞吐量。为进一步提高网络的性能，论

4、文还提出了自适应X进制退避算法。系统中各节点在退避过程中不只是采用二进制，而是根据节点数的多少，自适应选择较合理的进制，仿真证明了这一改进的有效性。关键词：无线宽带接入，IEEE802．1la，Kalman滤波器，中导码，退避算法，X进制llABSTRACTWiththerapiddevelopmentofhigh—speedrailway，thehigh-speedwirelessInternetaccessserviceforpassengersisnotonlyessentialinthedemandtoenhancerailwayser

5、vicequality，butalsonecessarytoexpandthemarketandtopromoteeconomicdevelopment．Thisdissertationanalyzesthewirelessbroadbandaccesstechnologiesforpassengertrains．Firstly,thecharacteristicsofhigh-speedrailwaywirelesschannelsareanalyzedandasimplifiedchannelmodelinhigh—speedrailway

6、forIEEE802．1laisproposed．Meanwhile，thecharacteristicsofseveralparameterssuchasDopplershiftandcoherencetimearediscussed．Toachieveaccuratehigh-speedmobilechannelestimation，AestimationmethodbasedonKalmanfilterisproposedinthedissertation．Thechannelestimationresultsbasedontrainin

7、gsequencesareusedbytheKalmanfilterforrecursivecalculations．Theobtainedresultsaretreatedasobservedfiltervalues．Theresultofpilotestimatesisusedtocalculatethefilterparametersandtrackchannelvariations．Theproposedalgorithmcanreflectboththevariationsofmobilechannelinthefrequencydo

8、mainandtimedomain，Furthermore，itimprovestheestimationaccuracycomparedwithth