一种高铁环境下多普勒频偏估计方法和系统的利记博彩app
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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0FDM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。
[0003] 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Af= (fXv)/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，最大多普勒频移圪~740Hz，相对于0FDM 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。 0FDM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0FDM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0FDM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0FDM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0FDM系统的导频信息和CP统计特性。现有的基于0FDM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】
[0004] 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。
[0005] 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：
[0006] 步骤10,获取时域信道估计，其中步骤10具体包括：
[0007] 步骤101，提取频域接收信号中的0FDM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：
[0008]
[0009] 在公式⑴中，mp为带有导频符号的标识，kp为导频子载波位置的标识，Y(mp，kp) 为位置（mp，kp)处的频域接收信号，X(mp，kp)为位置（mp，kp)处的频域发送信号，P为大于1 的整数；
[0010] 步骤102,对导频位置频域信道响应进行内插，得到整个导频符号上其 他数据子载波上的信道频域响应//(%,,&)_d为大于1的整数；
[0011] 步骤103,对频域信道响应进行IFFT变换处理，得到时域信道估计值：
[0012]
[0013] 在公式⑵中，^?v，o):是时域信道第一径系数的估计值，&是时域信 道第L-1径系数的估计值，L为发射天线和接收天线之间莱斯径的记忆长度，L为大于1的 整数；
[0014] 步骤20,分离含L0S径信道估计值，具体为从时域信道估计值中提取带有L0S 分量的径，即第一径
[0015] 步骤30,进行频偏估计，具体为利用不同位置信道有L0S分量的径进行频偏估计：
[0016]
[0017] 在公式⑶中，#为频偏估计值，Kp为带有导频0FDM符号位置集合，D为两个进行 相关处理带有导频的0FDM符号间隔的符号数，&为进行相关处理的0FDM组数，每组2个符 号进行相关处理，D和m为大于1的整数。
[0018] 优选的，在所述步骤30之后还包括如下步骤：
[0019] 步骤40,检测多普勒频移突跳点，如果检测到频偏突跳0FDM符号则进入步骤50， 反之，如果检测到非频偏突跳0FDM符号，则进入步骤60 ;
[0020] 步骤50，计算频偏突跳0FDM符号上的频偏估计值；
[0021 ] 步骤60，计算非频偏突跳0FDM符号上的频偏估计值。
[0022] 优选的，所述步骤40具体包括如下步骤：
[0023] 步骤401，计算当前0FDM符号上的频偏估计值的绝对值与前一 0FDM符号利用锁相 环跟踪后的频偏估计值的绝对值的差值，这里令第i个0FDM符号上的频偏差值为
[0024]
[0025] 在公式⑷中，I为第i_l个OFDM符号上利用锁相环跟踪后的频偏估计值，i为 大于2的整数，L可由公式（5)得到
[0026] ￡,._| = + (1 -?)'f,_|公式（5)
[0027] 其中，1:1是第i_l个0FDM符号上利用前一0FDM符号锁相环跟踪后的频偏值i;_2 补偿后还剩余的频偏，a为锁相环跟踪因子，a取值范围为0.9-1;
[0028] 步骤402,将设定的突跳判决阈值与步骤401中得到的频偏差值A1进行比较，若 第一次出现频偏差值大于突跳判决阈值时，则判断该频偏差值对应的0FDM符号为频偏突 跳符号，反之，则判断该频偏差值对应的0FDM符号为非频偏突跳符号。
[0029] 优选的，设定多个突跳判决阈值的初始值，计算在所述多个突跳判决阈值的初始 值时没有突跳出现时误判为突跳的概率与正确检测到突跳的概率，选取没有突跳出现时误 判为突跳的概率最小的突跳判决阈值的初始值，以及选取正确检测到突跳的概率最大的突 跳判决阈值的初始值，将选取出来的两个突跳判决阈值的初始值的中间值作为突跳判决阈 值。
[0030] 优选的，所述步骤50具体包括如下步骤：
[0031] 步骤501，利用所述步骤40的方法进行频率突跳点检测后，若判断得到第j+1个 0FDM符号上出现频偏突跳，则对其直接补偿m倍的前一 0FDM符号经过锁相环跟踪后的频偏 值，这里令第j+1个0FDM符号上得到的频偏估计值为&:+1，第j个0FDM符号的经过锁相环 跟踪后的频偏估计值为& ?则倍数m的取值如下：
[0034] 其中，pi表示向上取整，卜」表示向下取整，余数￡表示取1的余数； J)
[0035] 步骤502,利用步骤501获得的m值通过公式（6)获得第j+1个0FDM符号上的频 偏估计值
[0036]
[0037] 优选的，所述步骤60具体为：利用上述公式（5)