[发明专利]一种高铁环境下多普勒频偏估计方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及高铁通信服务领域，更具体地，涉及一种高铁环境下多普勒频偏估计方法和系统。

背景技术

高速列车作为现代重要交通工具，与人们的生活息息相关。当前我国高速铁路正在大规模建设并投入运营，列车时速可达350km/h，未来运行速度可达500km/h甚至更高，这使人们的生活更加便捷高效。在乘坐高速列车的几个小时中，乘客需要处在实时“信息在线”状态，高速列车不能成为“信息孤岛”，所以乘客必须能够通过手机、笔记本等无线终端实时与外界保持联系，这就要求在高速移动条件下，高速铁路为乘客提供可靠有效的数据业务。然而，由于高速列车的高速移动，列车上的用户无法享受到低速环境下平稳流畅的通信服务，车体穿透损耗大、多普勒频移和小区间频繁切换为高铁信息化进程中面临的三大严峻考验。高速带来的多普勒频移会破坏OFDM子载波的正交性，导致基站和移动终端的相干解调性能降低，直接影响网络性能，用户感知变差；频繁的小区重选和切换会导致成功率下降，甚至因切换不及时而导致掉话，频繁的小区重选也将影响PS业务速率等指标；无线信号穿透车体穿透损耗大，影响车内无线覆盖。

目前，高速铁路的速度在300km/h以上，以高速铁路的速度为400km/h进行分析，多普勒频移的公式可以表示为Δf＝(f×v)/c，其中f为载波频率，v是终端与信号发射端之间的相对速度。当v＝400km/h，f＝2.5G时，最大多普勒频移f_m≈740Hz，相对于OFDM子载波带宽15kHz，频偏约为5％。具体说来，当移动终端离基站越来越近时，频偏减小，而频偏的变化更剧烈，相反，当移动终端离基站越来越远时，频偏增加，而频偏的变化更缓慢。OFDM系统同步包括时间同步和频率同步，时间同步包括精确地找到每个OFDM符号开始的时间。频率同步则是为了找到并且纠正由于在移动信道环境下的多普勒频移造成的接收端和发送端振荡器的不同步。同步产生的错误会大幅影响OFDM子载波之间的正交性，产生载波间干扰ICI，影像系统的性能。为了保持OFDM系统的同步，必须对频偏进行补偿。目前的频偏补偿算法主要基于OFDM系统的导频信息和CP统计特性。现有的基于OFDM系统的导频信息和CP统计特性的频偏估计算法都是利用接收信号的相位变化信息，或用已知的导频和判决数据，或利用数据的重复性来提取频偏值，然而，利用CP的频偏估计算法性能最差，利用已知导频的算法性能虽然好一些，但其复杂度高。

发明内容

本发明提出了一种铁环境下多普勒频偏估计方法和系统，其运算复杂度低、精度高，能够有效消除频偏突跳，释放了射频拉远单元的负荷，系统结构简单、成本低。

本发明所提供的高铁环境下多普勒频偏估计方法，包括如下步骤：

步骤10，获取时域信道估计，其中步骤10具体包括：

步骤101，提取频域接收信号中的OFDM导频信号，并利用该接收信号中的导频符号和发送信号中的导频符号进行信道估计，得到导频位置频域信道响应：

H^(mp,kp)=Y(mp,kp)X(mp,kp)]]>公式(1)