[发明专利]一种用于OFDM系统的多普勒变化率估计方法与系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种用于OFDM系统的多普勒变化率估计方法与系统。

背景技术

正交频分复用（OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing）是目前主流的无线宽带通信技术，已作为诸如LTE和Wimax等众多移动通信标准中物理层的核心技术。为了使基于OFDM技术的系统能够在一些高移动性的应用场景中提供宽带无线通信，比如：低轨卫星通信场景，毫米波交通辅助和控制系统，以及高速铁路通信系统，需要设计基于OFDM系统的多普勒变化率估计方法。在这些场景中，接收信号会受到快速时变的多普勒频移的影响。为保证信号的正确接收，需要对多普勒频移和多普勒变化率进行估计和补偿。例如，在低轨卫星通信场景中，需要多普勒变化率的参数来进行卫星轨道的预测和控制；在毫米波交通辅助和控制系统中，多普勒变化率可以用来估计交通工具的运动加速度，从而对交通工具的运动情况进行预测；在高速铁路通信系统中，获得多普勒变化率有助于多普勒频移变化趋势的预测，并且多普勒频移的正确估计是保证通信系统可靠运行的频率同步的重要过程。因此，需要设计基于OFDM系统的多普勒变化率估计方法。

现有技术中，用于估计多普勒变化率的方法包括：最大似然的多普勒频移和多普勒变化率联合估计的方法，该方法定义了一个多普勒频移和多普勒变化率二维联合优化的目标函数，然后进行二维搜索，复杂度非常高以至于难以实用；仅用于多普勒变化率估计的最大似然方法，该方法通过积分的手段，去掉了初始相位和多普勒频移对多普勒变化率估计的影响，该多普勒变化率估计方法对多普勒频移的鲁棒性较强，且复杂度较低；以及FREFE(Frequency Rate Estimation through Frequency Estimation)方法，该方法假设在一个突发传输的数据包传输的过程中，多普勒频移是线性变化的，多普勒变化率可以通过两端导频的多普勒频移估计结果来计算。

现有技术存在的问题是以上这些方法只适用于单载波场景，并不适用于多载波的OFDM场景，上述方法需基于一个未调制的载波来估计多普勒变化率。然而在现有的OFDM系统中，如LTE，WiMax，ISDB-S等，由于信道估计等的需求，导频是离散地放在特定的时间频率资源块上，而不是放在整个OFDM符号或者子载波上，从而无法获得未调制的载波，无法使用上述现有方法来估计多普勒的变化率。而且，现有技术大多没有考虑初始多普勒偏移，且对大的多普勒频移非常敏感，即多普勒频移会对该多普勒变化率的估计造成很大影响。

因此，需要一种能够估计OFDM系统中的多普勒变化率，以及对初始多普勒频移不敏感的方法。

发明内容

根据本发明的一个实施例，提供一种用于OFDM系统的多普勒变化率估计方法，包括：

步骤1）、获得一个OFDM符号的基带数字信号采样点数据；

步骤2）、将所述OFDM符号循环前缀中的采样点与其在所述OFDM符号末尾的对应采样点进行自相关操作得到的结果，和该采样点的下一个采样点与该下一个采样点在所述OFDM符号末尾的对应采样点进行自相关操作得到的结果，进行自相关操作得到相关值；

步骤3）、根据所述相关值得到用于OFDM系统的多普勒变化率。

在一个实施例中，步骤2）包括：

步骤21）、根据下式对采样点与其在所述OFDM符号末尾的对应采样点进行自相关操作，得到P_corr(k)：

Pcorr(k)=rkrk+N*,]]>

其中，k是采样点序号且k∈[0,L-2]，L是循环前缀的采样点数，N是有效OFDM符号的采样点数，r_k表示第k个接收信号，表示r_k+N的共轭；

步骤22）、对下一个采样点与该下一个采样点在所述OFDM符号末尾的对应采样点进行自相关操作，得到P_corr(k+1)；