移动通信多普勒频移计算
多普勒效应及其应用1
多普勒效应及其应用中文摘要：本文介绍了多普勒效应的发展过程和理论解释，通过具体例子重点讲述了声波和光波的多普勒效应, 并且介绍了多普勒效应在各领域中的应用及多普勒效应的应用原理。
说明了多普勒效应在生活中的普遍性以及研究多普勒效应的重要性主题词:多普勒效应; 原理，应用正文:引言：在日常生活中，我们有过这样的经验，在铁路旁听行驶中火车的汽笛声，当火车鸣笛而来时，人们会听到汽笛声的音调变高．相反，当火车鸣笛而去时，人们则听到汽笛声的音调变低．像这样由于波源或观察者相对于介质有相对运动时，观察者所接收到的波频率有所变化的现象就叫做多普勒效应．这种现象是奥地利物理学家多普勒（1803～1853）于1842年首先发现的，因此以他的名字命名．多普勒效应的正式提出是1842年在布拉格举行的皇家波西米亚学会科学分会会议上的论文《论天体中双星和其他一些星体的彩色光》。
该论文的主要结论是：（1）如果一个物体发光，在沿观察者的视线方向以可与光速相比拟的速度趋近我们，或后退，那么这一运动必然导致光的颜色和强度的变化。
（2）如果在另一方面一个发光物体静止不动。
而代之以观察者直接朝向或者背离物体非常快速的运动，那么所有的这些频率变化都会随之发生。
（3）如果这一“趋向”和“背离”不是按照上述假定的那样，沿着原来视线的方向，而是与视线成一夹角的方向，那么除了颜色和光强的变化，星体的方向也要变化，这样一星体同时会在位置上发生明显变化。
[1]论文首次发表出来因为没有足够的实验数据和理论依据，因此被很多人质疑和批评。
1845年在荷兰进行的火车笛声实验验证了多普勒效应的正确性，多普勒效应才开始得到广泛重视并应用于实际。
多普勒效益的第一次应用始于战争服务，第一次世界大战末期，军用飞机开始出现，英国由于国土面积小在遭遇空袭预警能力很弱，饱受了来自空中的洗劫。
第二次世界大战前期，英国物理学家罗伯特·沃森-瓦特根据多普勒效应的原理研制出了最早期的雷达，在英国的东海岸建立了对空雷达警戒网，该雷达墙天线有100米高，能测到160千米以外的敌机，依靠这个雷达墙，英国总能及时准确的测出德国飞机的架数、航向、速度和抵达英国本土的时间，牢牢把握住了战争主动权，有效的降低了德国空军的杀伤力，在这场英国保卫战中扮演着不可替代的决定性的作用。
频域多普勒频移推导
频域多普勒频移推导频域多普勒频移是一种用来描述信号或者波动源运动引起的频率变化的现象。
在物理学中，多普勒效应是指当波源相对于接收器运动时，由于相对速度的变化而导致的频率的变化。
在频域中，多普勒频移可以用数学公式来描述。
首先，我们假设有一个静止的观测者和一个移动的波源。
波源的速度为v，观测者与波源的距离为r，波的速度为c。
假设波的频率为f，观测者接收到的波的频率为f'。
根据多普勒效应的原理，我们可以推导出多普勒频移的数学公式。
根据波的速度和频率的关系，我们知道波的速度可以表示为波的频率乘以波长（c = λf）。
根据这个关系，我们可以得到波长的变化。
由于波源运动，波的频率会发生变化。
当波源靠近观测者时，波的频率会变高；当波源远离观测者时，波的频率会变低。
这个变化可以用多普勒频移公式来表示：f' = (c + v) / (c - v) * f其中，f'为接收到的波的频率，c为波的速度，v为波源速度。
当波源向观测者靠近时，v为正值；当波源远离观测者时，v 为负值。
根据这个公式，我们可以看出，多普勒频移的大小与波源速度的大小有关。
当波源速度接近波的速度时，多普勒频移的效应会更加明显。
多普勒频移在实际应用中具有广泛的应用。
例如，它被用于雷达系统中的目标探测和跟踪。
雷达系统中，通过测量接收到的回波信号的频率变化，可以推断出目标的运动状态和速度。
此外，多普勒频移也被用于血流测量和天体物理学等领域的研究中。
综上所述，多普勒频移是由波源和观测者之间的相对运动引起的频率变化现象。
频域多普勒频移可以通过数学公式来描述，这个公式由波源速度和波速决定。
多普勒频移在实际应用中有着广泛的应用，在雷达系统、医学和天文学等领域都起着重要的作用。
移动通信多普勒频移计算
移动通信多普勒频移计算
当移动终端在运动中，特别是在高速情况下通信时，移动终端和基站接收端的信号频率会发生变化，称为多普勒效应。
多普勒效应所引起的频移称为多普勒频移，其计算公式下式所示：
其中：θ为移动台移动方向和入射波方向的夹角；v是移动台运动速度；c为电磁波传播速度C=3×105Km/s；f为载波频率。
从上式可以看出:用户移动方向和
电磁波传播的方向相同时，多普勒频移为正；完全垂直时，没有多普勒频移。
在移动台远离基站方向移动时，频率为负；在移动台向基站方向移动时，频率升高。
下图展示了多普勒频移对移动通信系统的影响，其中fo是发射频率，fd为多普勒频移。
从图中可以看出，在未加频偏校正的情况下，基站发送频率和接收（移动台发射的）频率和之间有2倍频偏。
图多普勒频移的影响
表1为典型情况下的最大多普勒频移（即假设θ=0）。
f f
d
cos
⨯
⨯
=
θ
v
C。
卫星移动通信系统的多普勒性能分析研究-通信工程
第1章绪论1.1课题研究目的和意义及国内外研究现状1.1.1课题研究的目的和意义本课题所研究的内容是对卫星移动通信系统中的多普勒效应进行分析，如果卫星与卫星之间或者卫星与移动用户终端之间或者卫星与地面基站之间存在相对运动，那么接收端所接收到的到的发射端载频会产生一定的频移，由于卫星与基站之间的相对运动所引起的附加频移被称为多普勒频移。
采用相关解调的数字通信受多普勒频移的影响相对较大。
如果相对运行速度较小，多普勒频移较小，此影响可以忽略不计。
如果存在着很大的相对径向运动，会产生较大的多普勒频移，这种情况就必须考虑多普勒效应对移动通信系统的影响，而且由于目前的移动通信网络中所使用的频段正在慢慢加大，频率的提高（即波长的减小）也会使多普勒频移增大，这些原因导致多普勒频移成为影响移动卫星通信系统的一个关键因素。
在卫星移动通信系统中，如果接收端接所接收到的频率与波源所产生的的实际频率之间发生了较大的多普勒频移，会使得接收端没有办法进行正确的解调，而使通信系统的效率下降。
为了解决通信系统被多普勒频移所影响这一问题，就需对多普勒效应的特点和变化的规律进行深入的研究，进而得出相应的解决方法。
1.2国内外研究现状1.2.1卫星移动通信的多普勒效应国内外的研究现状（1）国外研究现状文献[1]直接运用了几何分析法对通信卫星和地面移动终端的相对移动速度进行了计算,从而得出多普勒的频移值和变化率，这种方法被国内外对多普勒效应的研究所引用，但是这个文献中所给出的多普勒公式并不适用于所有的椭圆轨道，也没有体现多普勒频移的大小与卫星的参数之间的关系。
文献[2]首先研究的是用户仰角、卫星的轨迹与卫星到地面基站之间距离的时变关系，然后计算出可视时间段内不同用户仰角下的多普勒频移的大小，这种方法非常直接的展示了在可视时间段内的多普勒“S”型变化曲线，但是这种方法需要以最大用户仰角作为参数，并不能得出卫星运行一段时间内的多普勒辩护率。
移动通讯考试试卷2及答案
一．填空题（30×1=30分）1．已知移动台运动速度v、工作频率f和电波到达角θ，则多普勒频移为fd=v/fcosθv*f*cosθ/c 。
2．移动通信按照用户的通信状态和频率使用的方法有三种工作方式，分别是单工制、半双工制、全双工制。
3．常用的分集技术包括空间分集、时间分集、频率分集和极化分集。
4．在移动通信系统中，无线信道通常有控制信道和话音信道这两种类型。
5．移动通信中的传播方式主要有直射波、发射波和地面表波等传播方式。
6．空闲信道的选取方式主要可以分为两类：一类是专用呼叫信道方式；另一类是标明空闲信道方式。
7．按信令通道与用户信息通道在物理上是否独立，信令分为共路信令及随路信令。
8．在实际应用中，用得最多的两类数字调制方式是线性调制技术和恒定包络调制技术9．π/4-QPSK信号的差分解调有基带差分检测、中频延迟差分检测和鉴频器检测。
10．一个典型的数字蜂窝移动通信系统有主要功能实体组成有移动台、基站分系统、移动交换中心、原籍归属位置寄存器、访问位置寄存器、设备标识寄存器、认证中心和操作维护中心。
11．码分多址是以扩频技术为基础的，利用不同码型实现不同用户的信息传输。
12．CDMA2000定义了哪四种特定的PLDCF ARQ方式：(1) 无线链路协议、(2) 无线突发协议、(3) 信令无线链路协议、(4) 信令无线突发协议。
二．问答题（5×8=40分）1．简述移动通信下的该如何减少互调干扰。
答：互调干扰分为发射机互调干扰和接收接互调干扰两类。
减少发射机互调干扰的措施有：（1）加大发射机天线之间的距离。
（2）采用单向隔离器件和采用高Q谐振腔。
（3）提高发射机的互调转换衰耗。
减少接收机互调干扰的措施有：（1）提高接收机前端电路的线性度。
（2）在接收机前端插入滤波器，提高其选择性。
（3）选用无三阶互调的频道组工作。
蜂窝移动通信网中。
由于需要频道多和采用空腔谐振式合成器，只有采用互调最小的等间隔频道配置方式，并依靠设备优良的互调抑制指标来抑制互调干扰。
多普勒频移计算公式推导
多普勒频移计算公式推导多普勒频移，这可是物理学中一个挺有趣的概念。
咱先来说说啥是多普勒频移。
想象一下，你站在路边，一辆鸣笛的警车飞驰而过。
当警车朝你开过来的时候，警笛声听起来很高亢；等它开过你身边继续远去，这警笛声就变得低沉了。
这种声音频率的变化，就是多普勒频移。
那多普勒频移的计算公式是咋来的呢？咱们一步一步来推导。
假设声源（比如那辆警车）的频率是 f0 ，声源的速度是 v_s ，观察者（也就是站在路边的你）的速度是 v_o ，声音在介质中的传播速度是 v 。
当声源朝着观察者运动时，在单位时间内，声源发出的波数不变，但是因为声源在移动，所以波被压缩了。
这就好比声源在追着自己发出的波跑，使得观察者接收到的波的频率变高了。
在这段时间 t 内，声源移动的距离是 v_s * t ，而声音传播的距离是v * t 。
那么观察者接收到的波数就等于声源发出的波数加上因为声源移动而多出来的波数。
声源发出的波数是 f0 * t ，多出来的波数是 v_s * t / λ （λ 是波长）。
因为v = f0 * λ ，所以λ = v / f0 。
那么观察者接收到的频率 f1 就等于：f1 = f0 * (v + v_s) / v当声源远离观察者运动时，情况正好相反，波被拉长了，观察者接收到的波的频率变低了。
同样在时间 t 内，声源移动的距离是 v_s * t ，声音传播的距离是 v* t 。
但这时候观察者接收到的波数就等于声源发出的波数减去因为声源移动而少掉的波数。
观察者接收到的频率 f2 就等于：f2 = f0 * (v - v_s) / v这就是多普勒频移的计算公式啦。
我记得有一次，我在路上走着，正好有一辆摩托车呼啸而过。
当时我就明显感觉到摩托车靠近我的时候声音很尖锐，离开的时候声音一下子就低沉了下去。
我就立马想到了多普勒频移这个概念。
那一瞬间，我觉得物理学真的是无处不在，连这么平常的一个现象背后都藏着这么有趣的原理。
通信中多普勒效应的解决方案
由于通信双方的相对运动，使接收信号的频率发生变化的现象称为多普勒效应。
由多普勒效应所引起的附加频移称为多普勒频移，可用下式表示从式(2．8)中可以看出，工作波长越短(或工作频率越高)或者径向速度越高，多普勒频移就越大。
在卫星通信系统中，移动站和卫星都可能是运动的，因此，卫星和移动站在接收信号时都会产生多普勒频移。
由于多普勒频移的存在，卫星接收到固定地球站发来的信号，频谱发生偏离。
同样，卫星转发给移动站的信号，在移动站收到后，也会产生一个频率偏移。
运动中的卫星和移动站接收信号所产生的多普勒频移的符号决定于收、发双方之间的相对位置和运动方向。
1)多普勒频移非地球同步轨道卫星运动引起的多普勒频移比较大。
多普勒频移对采用相干解调的数字卫星通信影响较大。
在非地球同步轨道(GsO)卫星通信系统中，由于卫星的运动，使得多普勒频移的变化范围较大，并且其大小与卫星轨道高度、轨道类型、地球站纬度和卫星覆盖区的位置等有关。
当地球站看到卫星从地平面升起时，有最大的正多普勒频移；当卫星通过地球站正上方时，多普勒频移为零；当卫星从地平面消失时，有最大的负多普勒频移。
对于圆轨道而言，多普勒频移可以用下式来计算：2)抗多普勒频移的措施多普勒效应使得信号的载波频率发生偏移。
如果两个信号的发射频率间隔；下够大(小于最大可能的多普勒频移)，则接收端会产生相互干扰；同时，多普勒效应会使载波偏离接收机滤波器中心频率，从而使输出信号幅度下降(窄带滤波器)：另外，它也会造成信号在—个码元的持续时间内有较大的相位误差。
我们可以采用下列措施来减小多普勒频移；·地球站一卫星采用闭环频率控制；·卫星上多普勒频移预校正；·接收机频率的预校正；·发射机频率的预校正；·进行系统设计时，工作频率可适当选低一些；·普遍采用差分调制，并且不用相干检测；·选取具有较正多普勒效应功能的解调器。
高速移动通信中的多普勒频移问题.
北京交通大学硕士学位论文高速移动通信中的多普勒频移问题姓名：解坤申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：朱刚20060201Ｙ北京变埔天学硕士学位论文Ｓ？９｛主｛摘要摘要旋光线逶售系统串，痞遘静衰落薅薤燕袋翻移动运稿系统性筑挺菇戆一个主要囡素，主骥表现为时豫扩展、多酱勒扩展以及慢衰落。
而随着社会进步，将无线通馈应用于高速移动环境鼹～个必然的趋势，因此，研究高速移韵带来鹩多普勒效应鹩影响及解决怒一个重要谦题。
本文首先研究光线信道的物理特性和数学模型，描述各种衰落信道的特性，分辑信遒戆｛ｌ聿变健对传输信号频谱豹影响。
避避对大量文献豹深入理解，对解决多营勒频移问题的主流技术谶行分析，特别介绍了多普勒分集技术，势螟述了其谯缺点。
在高速移动通倍中，多普勒频移是影响系统误码率的重要因索之一。
本文基予目前移动通信中广泛谴用的ＧＳＭ窳统，对通过多普勒扩展瑞剃衰落信遴差分解谓系统的误码率避行了公式推导，并对不隅多普勒颡移条件下，误码率随接收端信噪比的变化进行仿冀，结果表明，当存在多酱勒频穆时，饺靠增丈发饕｜功率来改篱误玛蛙戆燕不够兹。
分集接收技术是抗衰落的艘有效的方法，其原理是将接收到的多径信号分离，然磊按一定规则合弗越来，从薅掇麓接收蠛的信噪比，障低数字信号的谈码率。
本文∞另一个黧要工作是擐苷了选择性分集和等增箍合并方式接收的误码率计算公式，并对多普勒频移取相同饿，分集数不同时，误码搴隧接收藕镶矮毙瓣交毪遴舒了蕊龚努辑。
关键词：多普勒频移多径衰落多普勒分集误码率选择性分黛等增益台势北京交遄太学硕士学位谚文ＡＢＳｎＵ岍＾ＢＳＴＲＡＣＴｌｎｍｅｗｉＩｅＩｅｓｓ∞ｍ删ｎｉ翎主ｉｏｎｓｙｓｔｅｍ，ｏ珏ｅｍａｊｏｒｆａ瓣曲丑ｔ如ｇｒａｄｅｓｔｌＩｅｐｅ哟ｍｌａｎｃｅｏｆｍｏｂｉｌｅｉｓｃｈａｎｎｃｌｆａｄｉｎ舀ｗｈｉｃｈｉⅡｄｕｄ髂岫ｅｄｅｌａｙｓｐｆｅａｄ，Ｄ嘲融ｓｐ掉醛鞠ｄｌｏＷ蠡黥磐Ｗｉｆｅｌ髂ｓ∞Ｈ疆蹦孰ｌ铡ｌ§畦Ⅺｓ＃硅遮氇ｅｈｉ曲一ｓｐｏｅｄｃｎｖ的ｎｍｅｍｓｉｓａ∞ｎａｉｎｔｅｎｄｅｎｃｙ．ｓｏ，ｔｏ粥ｓｃａ曲ｔｈｅｈ皿ｕｅｎｃｅａｎｄｔ№ｓｏｌｕ虹蚰ｆｏｒｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍ０ｆＤｏｐｐｌｅｆ娼ｈｉｆｔｉｓ蛆ｉｍ脚ｔｔａｓ妊．弧ｅ西，ｓｉｃ８ｌ矗ｎｄ描ａ磕，ｓ瓣ｏｄｅｌｓｏｆ也＃ｗｈｌｅｓｓ馥鑫ｎｎｄ黜羲随酶髓卸ｄｔｈｅｎｓｏｍｅｆｕｎｃｔｉｏⅡｓａ廿ｄｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．ＨａｖｉｎｇｓｔｕｄｉｅｄｔＩｌｅｆ氐∞赫ｃ搴ｐａ辨瓯辨锺ａｌｙｚｅ攮ｅｐｅ渤玎ｎａ魏ｃｃｏｆ摄ｅｃｕ糊ｌａｐｐ黼粒ｈｅｓ艳Ｄ叩ｐｌｏｒｓｈｊｆｔ，锄ｄＤｏｐｐｌｃｒｄｉＶ尊ｆｓｉｌｙｉｓｄｃｓ州ｂｅｄ。
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移动通信多普勒频移计算
当移动终端在运动中，特别是在高速情况下通信时，移动终端和基站接收端的信号频率会发生变化，称为多普勒效应。
多普勒效应所引起的频移称为多普勒频移，其计算公式下式所示：
其中：θ为移动台移动方向和入射波方向的夹角；v是移动台运动速度；c为电磁波传播速度C=3×105Km/s；f为载波频率。
从上式可以看出:用户移动方向和
电磁波传播的方向相同时，多普勒频移为正；完全垂直时，没有多普勒频移。
在移动台远离基站方向移动时，频率为负；在移动台向基站方向移动时，频率升高。
下图展示了多普勒频移对移动通信系统的影响，其中fo是发射频率，fd为多普勒频移。
从图中可以看出，在未加频偏校正的情况下，基站发送频率和接收（移动台发射的）频率和之间有2倍频偏。
图多普勒频移的影响
表1为典型情况下的最大多普勒频移（即假设θ=0）。
f f
d
cos
⨯
⨯
=
θ
v
C。