高铁场景多普勒频移计算
最近写了好几篇关于高铁场景的5G网络文章，这里主要介绍在5G网络中，什么条件才是高铁场景。下面是HST（High speed train）的条件： ? ?
Scenario 1-NR350 / Scenario 1-NR500:: Open space Scenario 3-NR350 / Scenario 3-NR500:: Tunnel
测试基带性能的高速列车条件是两个非衰落信道。对于具有接收分集的基站，每个天线在每个时刻的多普勒偏移（Doppler shift）时间变化是相同的。 两种情况下的多普勒频移由以下公式得出：
fs?t??fdcos??t? ---------公式1
其中，fs?t?多普勒偏移，fd是最大多普勒频率，??t?角的余弦由下面的公式给出（根据角度不同，计算公式也不一样）
cos??t??Ds2?vt2Dmin??Ds2?vt?2,
0?t?Dsv -------公式2
Dsv?t?2Dsv -----公式3
cos??t???1.5Ds?vtDmin???1.5Ds?vt?22,
cos??t??cos??t mod (2Dsv)?, t?2Dsv ------公式4
Ds2为列车与BS的初始距离，Dmin为BS到轨道的距离，均以米为单位；v为
列车速度，单位为m/s，t为时间，单位为秒。
表1和2列出了350KM/h和500KM/h所需的输入参数。。图1、2、3和4所示为350km/h时变多普勒频移，图5、6、7和8所示为500km/h时变多普勒频移。对于350km/h的情况，基于15kHz SCS，对于n1频带，基于30kHz SCS的n77频段，推导出多普勒频移。对于500km/h的情况，基于15kHz SCS的n3频带和30kHz SCS的n77频带，推导出多普勒频移。然而，无论基站的工作频率如何，都适用相同的多普勒频移要求，因此对于较低频率，支持的速度较高。
表1: Parameters for high speed train conditions for UE velocity 350 km/h
Parameter Scenario 1-NR350 700 m 150 m 350 km/h 1340 Hz for 15kHz SCS 2334 Hz for 30kHz SCS Value Scenario 3-NR350（隧道） 300 m 2 m 350 km/h 1340 Hz for 15kHz SCS 2334 Hz for 30kHz SCS Ds Dmin v fd
表2: Parameters for high speed train conditions for UE velocity 500 km/h
Parameter Scenario 1-NR500 700 m 150 m 500 km/h 1740 Hz for 15kHz SCS 3334 Hz for 30kHz SCS Value Scenario 3-NR500（隧道） 300 m 2 m 500 km/h 1740 Hz for 15kHz SCS 3334 Hz for 30kHz SCS Ds Dmin v fd 所以，给出的条件是列车与基站的距离700米（可以理解为站间距1.4公里，这个距离已经很大了，目前LTE高铁专网的站间距都是600—800米），基站离铁轨150米（这个也很远）
图1: Doppler shift trajectory for scenario 1-NR350 (15 kHz SCS)
图2: Doppler shift trajectory for scenario 3-NR350 (15 kHz SCS)
图1和图2显示，在子载波间隔15khz的情况下，频率是n1，多普勒频移已经达到1khz了。
图3: Doppler shift trajectory for scenario 1-NR350 (30 kHz SCS)
图4: Doppler shift trajectory for scenario 3-NR350 (30 kHz SCS)
图3和图4显示，在SCS=30khz，使用n77频谱（电联就用的这个频段），时速350km空旷场景和隧道场景多普勒频移到达了2khz，貌似该参数满足不了使用。
图5: Doppler shift trajectory for scenario 1-NR500 (15 kHz SCS)
图6: Doppler shift trajectory for scenario 3-NR500 (15 kHz SCS)
图7: Doppler shift trajectory for scenario 1-NR500 (30 kHz SCS)
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