[发明专利]高速铁路环境下对接收信号的载波频偏补偿方法

说明书

技术领域：

本发明涉及无线通信技术领域，特别是一种高速铁路环境下基站向高铁列车进行下行通信时，高铁列车对接收信号进行载波频偏补偿的方法。

背景技术：

我国铁路经过几次大幅度的提速后，列车运行速度越来越快。目前正在运行的高速铁路列车速度已经达到并超过了350km/h，对高速环境下通信服务的种类和质量的要求也越来越高，这无疑对铁路无线通信提出了更为苛刻的要求。

在高速移动通信中，多普勒频移是影响系统性能的重要因素之一。当电磁波发射源与接收机发生相对运动的时候，会导致接收到的传播频率发生改变。当运动速度达到一定阀值时，引起传输频率的明显改变，这称之为多普勒频移。在多径环境下，接收信号的频谱结构中会产生不同的多普勒频移，造成多普勒扩展。当多普勒扩展大于信号带宽时，信道会出现时间选择性衰落，对系统的误码性能造成非常大的影响。

目前，解决多普勒频移问题的方法一般主要有两种：补偿法和反馈法。前者由接收机采用信道估计计算出频偏值，然后再用均衡或者同步的方法进行频率偏差的补偿，该方法不需要控制信道的帮助；后者由接收机将估计得到的频率偏差反馈至发射端，由发射端自动调整其发射信号的频率。然而这些方法都需要准确的信道估计，在接收机移动速率很大，信道处于快衰落的情况下，要实现快速信道估计非常困难。

发明内容：

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提出一种高速铁路下对接收信号进行载波频偏补偿的方法，该方法能够快速的估计出频率偏差值，通过接收机直接补偿的方式解决由于列车高速移动引起的多普勒频移。

本发明的主要想法是：由于高铁列车能够通过GPS定位或轮轨定位等技术获取当前列车的位置信息，因此可以使用位置信息而不是信道估计的方式计算出当前需补偿的载波频偏值，保证载波频偏补偿的实时性。

根据上述想法，本发明采用下述技术方案：

一种高速铁路下对接收信号进行载波频偏补偿的方法，其特征在于，该方法包括如下具体步骤：

(1)在高速铁路通信系统当中，高铁列车能够通过GPS定位或轮轨定位等技术获取当前列车的位置信息。当高铁列车接收到基站发来的下行通信数据的第i个符号y_i时，根据当前列车的位置信息计算出此时列车与基站的水平距离d_i；

(2)计算当前需补偿的载波频偏值f_d，计算式为：

fd=f·vc·didi2+hi2---(1)]]>

其中，f表示接收信号的中心频点，v表示当前列车的行驶速度，d_i表示列车与基站的水平距离，h_i表示当前基站的高度，c表示光速。当列车行驶方向为面向基站时，v取正值，此时载波频移为正，接收频率上升，当列车行驶方向为背向基站时，v取负值，此时载波频移为负，接收频率下降；

(3)根据得到的载波频偏值f_d，高铁列车的接收机对接收到的信号进行直接载波频偏补偿：