[发明专利]高速铁路中多天线接收系统的多普勒估计和校正方法

权利要求书

1.一种高速铁路中多天线接收系统的多普勒估计和调整方法，在列车的各节车厢上分别设置一天线，所述的天线呈线性阵列状排布，其特征在于：实时计算各个所述天线的多普勒偏移值，基于各所述天线的多普勒偏移值、列车的移动速度以及接收天线的随机相位对所述天线的接收信号进行调整，其中第n节车厢上所述天线在时刻t的多普勒频偏值由如下公式计算得到：

Dn(t)=fcvccosθn(t)]]>

其中，D_n(t)基站在时刻t的多普勒频偏值；

v为列车的移动速度；

c为光速；

f_c为系统载波频率；

θ_n(t)为第n节车厢上的天线的方向角，所述方向角为基站与天线的连线该连线与基站到铁轨垂线之间的夹角；

cosθn(t)=a+nb-vt(a+nb-vt)2+d2]]>

其中，由基站向铁轨延伸的直线与铁轨的交点为o点，d为基站与铁轨之间的直线距离；

a为列车的第一节车厢上的天线至o点的距离；

b为单节车厢的长度。

2.根据权利要求1所述的高速铁路中多天线接收系统的多普勒估计和校正方法，其特征在于：所述的基站在时刻t的多普勒偏移值的计算方法具体包括：

针对天线的信号接收模型建立等效基带模型，其中所述等效基带模型为：

xn(m)=s(m)·hnlnα·ej2πDnmTs+wn(m)n=0,1...N;m=0,1,...,M-1]]>

其中，s(m)为第m时刻插入导频信号，取值为1或-1；

为信道小尺度衰落系数；

j=-1;]]>

T_s为采样符号间隔；

N为天线数；

M为每帧符号个数；

l_n＝a+nb，α为路径损耗指数；

w_n(m)为加性高斯白噪声；

对所述基带接收信号进行进一步整理，得到下述基带接收信号：

xn(m)=Anej(Bn(m)+φn)+wn(m)]]>

其中An=rnlnα,]]>Bn(k)=2πDnkKMTs]]>

K为一个符号帧中插入导频符号的数目；

测量列车至o点的距离；

估计信道衰落系数，所述信道衰落系数估计公式如下：

σ为高斯白噪声的功率谱密度，f_R(r)为信道衰落幅度(小尺度衰落)的分布密度函数，对于Rice衰落信道有

f(r)=2(κ+1)r exp(-r2+κ/κ+11/κ+1)·I0(2κ(κ+1)r)]]>

其中κ为Rice系数；

估计列车移动速度，所述列车移动速度的估计公式如下：

估计列车移动速度

v^=arg max abs[Σn=0NAnΣk=1Kxn(k)e-jBn(k)]]]>

估计每个天线对应的多普勒频偏

D^n=fcv^ca^+nb-v^t(a^+nb-vt^)2+d2]]>

估计随机相位估计

φ^n0=angle[Σk=1Kxn(k)e-jBn0(k)]]]>

基于列车速度、天线的多谱勒偏移和天线的随机相位三个参数，利用信号最大比合并方法和最大似然解码算法进行信号解调。