高速鐵路中多天線接收系統(tǒng)的多普勒估計(jì)和校正方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種高速鐵路中多天線接收系統(tǒng)的多普勒估計(jì)和校正方法。所述方法包括實(shí)時(shí)計(jì)算各個(gè)天線的多普勒偏移值，基于各個(gè)天線的多普勒偏移值對(duì)所述天線的接收信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，其中第n根所述天線在時(shí)刻t的多普勒頻偏值由如下公式計(jì)算得到：本發(fā)明計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確。
【專利說(shuō)明】高速鐵路中多天線接收系統(tǒng)的多普勒估計(jì)和校正方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種高速鐵路中多天線接收系統(tǒng)的多普勒估計(jì)和校正方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著高速鐵路的迅速發(fā)展和地面移動(dòng)通信技術(shù)的快速增長(zhǎng)，人們對(duì)高鐵移動(dòng)通信的需求，特別是高數(shù)據(jù)速率的需求，日益增強(qiáng)。然而，當(dāng)前的高鐵移動(dòng)通信系統(tǒng)GSM-R只能支持200kbps的比特率，而且以面向信令為主。此外，依賴地面2G/3G通信的蜂窩覆蓋支持單用戶的通信模式，在高鐵移動(dòng)場(chǎng)景下常常導(dǎo)致語(yǔ)音通信的中斷，短數(shù)據(jù)通信的連續(xù)重發(fā)，這些問題嚴(yán)重困擾著眾多的高鐵乘客，因此很需要針對(duì)高速鐵路環(huán)境設(shè)計(jì)合理的寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)，提升人們?cè)诟咚僖苿?dòng)場(chǎng)景下對(duì)高質(zhì)量通信的體驗(yàn)，滿足人們的通信需求。
[0003]高鐵環(huán)境下的信息傳輸存在很多問題，其中之一就是信號(hào)的傳播損耗，尤其是信號(hào)穿過(guò)車體時(shí)的損耗，為了解決這一問題，本發(fā)明針對(duì)兩跳的傳輸模式，即車廂內(nèi)的用戶首先接入廂內(nèi)的接入點(diǎn)，接入點(diǎn)通過(guò)車廂外的多天線系統(tǒng)與基站聯(lián)系，從而避免廂體損耗。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供一種計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確，列車的移動(dòng)速度對(duì)多普勒估計(jì)結(jié)果的誤差影響小的高速鐵路中多天線接收系統(tǒng)的多普勒估計(jì)和校正方法。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明高速鐵路中多天線接收系統(tǒng)的多普勒估計(jì)和調(diào)整方法，在列車的各節(jié)車廂上分別設(shè)置一天線，所述的天線呈線性陣列狀排布，實(shí)時(shí)計(jì)算各個(gè)所述天線的多普勒偏移值，基于各所述天線的多普勒偏移值、列車的移動(dòng)速度以及接收天線的隨機(jī)相位對(duì)所述天線的接收信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，其中第η節(jié)車廂上所述天線在時(shí)刻t的多普勒頻偏值由如下公式計(jì)算得到:

【權(quán)利要求】
1.一種高速鐵路中多天線接收系統(tǒng)的多普勒估計(jì)和調(diào)整方法，在列車的各節(jié)車廂上分別設(shè)置一天線，所述的天線呈線性陣列狀排布，其特征在于:實(shí)時(shí)計(jì)算各個(gè)所述天線的多普勒偏移值，基于各所述天線的多普勒偏移值、列車的移動(dòng)速度以及接收天線的隨機(jī)相位對(duì)所述天線的接收信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，其中第η節(jié)車廂上所述天線在時(shí)刻t的多普勒頻偏值由如下公式計(jì)算得到:
其中，Dn(t)基站在時(shí)刻t的多普勒頻偏值； V為列車的移動(dòng)速度； C為光速； f。為系統(tǒng)載波頻率； Θ n(t)為第η節(jié)車廂上的天線的方向角，所述方向角為基站與天線的連線該連線與基站到鐵軌垂線之間的夾角；
其中，由基站向鐵軌延伸的直線與鐵軌的交點(diǎn)為O點(diǎn)，d為基站與鐵軌之間的直線距離； a為列車的第一節(jié)車廂上的天線至ο點(diǎn)的距離； b為單節(jié)車廂的長(zhǎng)度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速鐵路中多天線接收系統(tǒng)的多普勒估計(jì)和校正方法，其特征在于:所述的基站在時(shí)刻t的多普勒偏移值的計(jì)算方法具體包括: 針對(duì)天線的信號(hào)接收模型建立等效基帶模型，其中所述等效基帶模型為
其中，s(m)為第m時(shí)刻插入導(dǎo)頻信號(hào)，取值為I或-1 ; K=?為信道小尺度衰落系數(shù)；
.Ts為米樣符號(hào)間隔； N為天線數(shù)； M為每幀符號(hào)個(gè)數(shù)； In = a+nb，α為路徑損耗指數(shù)； wn (m)為加性高斯白噪聲； 對(duì)所述基帶接收信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步整理，得到下述基帶接收信號(hào):
K為一個(gè)符號(hào)幀中插入導(dǎo)頻符號(hào)的數(shù)目； 測(cè)量列車至O點(diǎn)的距離； 估計(jì)信道衰落系數(shù)，所述信道衰落系數(shù)估計(jì)公式如下: σ為高斯白噪聲的功率譜密度，fE(r)為信道衰落幅度(小尺度衰落)的分布密度函數(shù)，對(duì)于Rice衰落信道有
其中κ為Rice系數(shù)； 估計(jì)列車移動(dòng)速度，所述列車移動(dòng)速度的估計(jì)公式如下: 估計(jì)列車移動(dòng)速度
估計(jì)每個(gè)天線對(duì)應(yīng)的多普勒頻偏
估計(jì)隨機(jī)相位估計(jì)
基于列車速度、天線的多譜勒偏移和天線的隨機(jī)相位三個(gè)參數(shù)，利用信號(hào)最大比合并方法和最大似然解碼算法進(jìn)行信號(hào)解調(diào)。
【文檔編號(hào)】H04L25/02GK104202275SQ201410485912
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月22日
【發(fā)明者】樊平毅, 楊耀青 申請(qǐng)人:清華大學(xué)