[發明專利]高速鐵路環境下對接收信號的載波頻偏補償方法

無效

• 申請號: 201210105086.5
• 申請日: 2012-04-11
• 公開（公告）號: CN102647226A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: 熊箭;邱晨;歸琳;劉勃;侯金鑫
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H04B7/26
• 分類號: H04B7/26;H04L25/03
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術領域：

本發明涉及無線通信技術領域，特別是一種高速鐵路環境下基站向高鐵列車進行下行通信時，高鐵列車對接收信號進行載波頻偏補償的方法。

背景技術：

我國鐵路經過幾次大幅度的提速后，列車運行速度越來越快。目前正在運行的高速鐵路列車速度已經達到并超過了350km/h，對高速環境下通信服務的種類和質量的要求也越來越高，這無疑對鐵路無線通信提出了更為苛刻的要求。

在高速移動通信中，多普勒頻移是影響系統性能的重要因素之一。當電磁波發射源與接收機發生相對運動的時候，會導致接收到的傳播頻率發生改變。當運動速度達到一定閥值時，引起傳輸頻率的明顯改變，這稱之為多普勒頻移。在多徑環境下，接收信號的頻譜結構中會產生不同的多普勒頻移，造成多普勒擴展。當多普勒擴展大于信號帶寬時，信道會出現時間選擇性衰落，對系統的誤碼性能造成非常大的影響。

目前，解決多普勒頻移問題的方法一般主要有兩種：補償法和反饋法。前者由接收機采用信道估計計算出頻偏值，然后再用均衡或者同步的方法進行頻率偏差的補償，該方法不需要控制信道的幫助；后者由接收機將估計得到的頻率偏差反饋至發射端，由發射端自動調整其發射信號的頻率。然而這些方法都需要準確的信道估計，在接收機移動速率很大，信道處于快衰落的情況下，要實現快速信道估計非常困難。

發明內容：

針對現有技術存在的問題，本發明的目的在于提出一種高速鐵路下對接收信號進行載波頻偏補償的方法，該方法能夠快速的估計出頻率偏差值，通過接收機直接補償的方式解決由于列車高速移動引起的多普勒頻移。

本發明的主要想法是：由于高鐵列車能夠通過GPS定位或輪軌定位等技術獲取當前列車的位置信息，因此可以使用位置信息而不是信道估計的方式計算出當前需補償的載波頻偏值，保證載波頻偏補償的實時性。

根據上述想法，本發明采用下述技術方案：

一種高速鐵路下對接收信號進行載波頻偏補償的方法，其特征在于，該方法包括如下具體步驟：

(1)在高速鐵路通信系統當中，高鐵列車能夠通過GPS定位或輪軌定位等技術獲取當前列車的位置信息。當高鐵列車接收到基站發來的下行通信數據的第i個符號y_i時，根據當前列車的位置信息計算出此時列車與基站的水平距離d_i；

(2)計算當前需補償的載波頻偏值f_d，計算式為：

fd=f·vc·didi2+hi2---(1)]]>

其中，f表示接收信號的中心頻點，v表示當前列車的行駛速度，d_i表示列車與基站的水平距離，h_i表示當前基站的高度，c表示光速。當列車行駛方向為面向基站時，v取正值，此時載波頻移為正，接收頻率上升，當列車行駛方向為背向基站時，v取負值，此時載波頻移為負，接收頻率下降；

(3)根據得到的載波頻偏值f_d，高鐵列車的接收機對接收到的信號進行直接載波頻偏補償：