[发明专利]一种用于TD-LTE系统的多普勒偏移补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其是涉及一种用于TD-LTE系统的多普勒偏移补偿方法。

背景技术

目前，3G(3^rd Generation，第三代移动通信系统)网络在国内已经商用并迅速普及，而在4G(4^th Generation，第四代移动通信系统)标准方面，拥有我国自主知识产权的TD-LTE标准的商用也已经提上了日程，因此为TD-LTE网络的建设寻找一种高效的规划和优化方法是备受关注的问题。

在移动无线传播环境中，由于终端的不断运动，到达接收端的多径信道是时变的，各多径信号分量的频率产生了变化，这就是多普勒频移。它会给以OFDM/FDMA为核心技术的TD-LTE系统引入子信道间干扰(ICI)，带来非常严重的地板效应，因此如何克服多普勒效应对研究TD-LTE系统具有非常重要的意义。

从TD-LTE高铁覆盖特点来看，为了保证小区间的可靠切换，需要增加小区的覆盖范围，减小小区切换次数。为了扩大小区覆盖范围，采用RRU(射频拉远单元)的网络覆盖方案，将多个RRU组网，利用基带合并技术组合到一个小区内。属于同一小区的RRU沿高速铁路部署，从而减少切换频率以提高网络性能，在下行方向，基站相当于多个站点同频分集发射，每个RRU的发射信号是相同的。手机可以在多RRU的覆盖重叠区得到接收增益，增强了下行信号的接收效果。

对于TD-LTE系统，为了满足移动终端的速度达到350km/h以上时，仍有较好的通信质量，需要考虑以下问题：

1、高速状态下的列车使多普勒频移更加明显。

2、多普勒频移的线性增加导致信号快速衰落，误码率大幅增加。

3、终端的频繁切换使得掉话更加显著。

终端移动的速率越高，系统的同步性也就越差，这就对多普勒频偏估计提出了更高的要求，需要一种更加有效、快速、便捷的方式来较准确地计算频移值。而且用户天线在下行RRU进行切换时，会产生多普勒频偏的瞬间跳动，即便采用锁相环跟踪方法也会使该段时间OFDM符号的误码率大幅增加，这也就要求在瞬变时进行直接补偿，避免切换过程出现掉话现象。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种准确性较好的用于TD-LTE系统的多普勒偏移补偿方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于TD-LTE系统的多普勒偏移补偿方法，包括以下步骤：

1)对接收到的TD-LTE系统的信号进行预处理，获得包含多普勒频移以及循环前缀的信号；

2)利用循环前缀得出信号中OFDM符号的频偏值；

3)根据公式计算频偏差值，所述的公式为：其中，Δε_i为当前OFDM符号的频偏值，为前一个OFDM符号通过预测模型跟踪后得到的频偏值，Δ_i为频偏差值；

4)将差值与门限值比较，判断是否在当前OFDM符号处出现频偏瞬变，若为是，则执行步骤5)，若为否，则执行步骤6)；

5)对出现频偏瞬变的OFDM符号进行频偏瞬变补偿；

6)对未出现频偏瞬变的OFDM符号进行常规的频偏补偿。

步骤1)中的信号模型根据时变瑞利信道的冲激响应以及普通多普勒频移公式得到包含多普勒频移以及循环前缀的信号模型。

步骤2)包括以下步骤：

A)通过比较循环前缀与当前OFDM符号相同的数据部分得出相位差；

B)根据相位差得到频偏估计值；

C)对频偏估计值在频域区间内进行统计平均，得出频偏值。

步骤3)中每个OFDM符号的频偏值均采用一阶滤波器进行平滑处理。

步骤4)中门限值通过统计相邻的两个OFDM符号的频偏值经过预测模型跟踪的差值分布来确定。

步骤5)中的频偏瞬变补偿包括以下步骤：

a)对当前OFDM符号的频偏值进行整数倍的直接补偿；

b)对进行直接补偿后的OFDM进行频偏估计，得到残余频偏值；

c)通过预测模型对直接补偿后的OFDM进行跟踪处理，并对残余频偏值进行补偿。

步骤a)中直接补偿的倍数为当前OFDM符号的频偏值与前一个OFDM符号经预测模型跟踪得到的频偏值相除后，再进行四舍五入得到的值。

步骤6)中常规的频偏补偿为：对步骤2)获得频偏值以时间为周期进行动态IIR滤波。