一种基于OFDM系统的多普勒频偏补偿方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于OFDM系统的多普勒频偏补偿方法，涉及无线通信技术领域，该方法包括如下步骤：S1：获取多普勒缩放因子；S2：使用多普勒缩放因子调整信号的发射端或接收端。本发明专利技术通过调整发射机的IDFT或者接收机的DFT运算改变OFDM系统中不同子载波数字域频率，其效果为调整发射或者接收信号在时间维度的尺度，调整后的不同子载波频率变化量可与多普勒频偏相互抵消，达到抗多普勒频偏的效果。达到抗多普勒频偏的效果。达到抗多普勒频偏的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于OFDM系统的多普勒频偏补偿方法


[0001]本专利技术涉及无线通信
，尤其涉及一种基于OFDM系统的多普勒频偏补偿方法。

技术介绍

[0002]当前以LTE（长期演进，即第四代移动通信技术）、NR（新空口，即第五代移动通信技术）为代表的无线接入网均使用OFDM（正交频分复用）作为空口传输关键技术，在高速运动场景信号收、发端的高速相对运动产生的多普勒频偏会使系统性能严重恶化。
[0003]多普勒频偏的本质为电磁波信号在时间维度上的尺度变化，具体来说，如果信号收、发端相向运动时信号在时间维度上被按照比例压缩；如果信号收、发端反向运动时信号在时间维度上被按照比例拉长，这种信号在时间维度上的尺度的变化产生了多普勒效应，其中信号尺度变化的比例被称为多普勒缩放因子。
[0004]现有的多普勒频偏纠正技术通常认为OFDM系统不同子载波的多普勒频偏相同来设计频偏估计与纠正算法，这种方法在低速或者窄带OFDM系统中效果较好，但是按照前文分析在宽带OFDM系统中不同子载波的实际发射频率不同，所以高速运动导致的信号在时间维度的尺度发生变化会使不同子载波的多普勒频偏有明显差异，这时现有技术存在明显的性能损失。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种基于OFDM系统的多普勒频偏补偿方法，以解决现有技术抗多普勒频偏效果较差的技术问题。
[0006]本专利技术是采用以下技术方案实现的：一种基于OFDM系统的多普勒频偏补偿方法，包括如下步骤：S1：获取多普勒缩放因子；S2：使用多普勒缩放因子调整信号的发射端或接收端。
[0007]进一步的，通过测量或系统预设参数信息获取多普勒缩放因子，则经多普勒效应缩放后的信号为：；其中，为经多普勒效应缩放后的信号，为原时域信号，为多普勒缩放因子。
[0008]进一步的，步骤S2为：使用多普勒缩放因子调整发射端的IDFT反离散傅里叶变换。
[0009]进一步的，发射端通过以下IDFT运算将数字域频域发射数据转化为数字域时域发射数据：
；；其中，表示发射端在子载波的频域发射数据，表示发射端在时域样点的数字域时域发射数据，表示系统IDFT点数，表示自然常数，表示虚数单位。
[0010]进一步的，步骤S2为：使用多普勒缩放因子调整接收端的DFT离散傅里叶变换。
[0011]进一步的，接收端通过以下DFT运算将数字域时域接收数据转化为数字域频域接收数据：；；其中，表示接收端在时域样点的数字域时域接收数据，表示接收端在子载波处的频域接收数据，表示系统DFT点数，表示自然常数，表示虚数单位。
[0012]本专利技术的有益效果在于：本专利技术通过调整发射机的IDFT或者接收机的DFT运算改变OFDM系统中不同子载波数字域频率，其效果为调整发射或者接收信号在时间维度的尺度（该效果等效为调整发射或者接收信号不同子载波的数字域频率），调整后的不同子载波频率变化量可与多普勒频偏相互抵消，达到抗多普勒频偏的效果。具体来说本专利技术与现有技术相比有以下优点：1. 抗多普勒频偏效果更好：本专利技术的方法考虑了高速宽带OFDM系统不同子载波多普勒频偏不同的特点，将不同子载波的频率按照给定比例进行调整，调整后不同子载波的数字域频率变化量可抵消该子载波的实际多普勒频偏，与传统技术相比可获得更好的抗多普勒频偏效果。
[0013]2. 实现较简单且补偿精度较高：当前也有其他在时间维度调整信号尺度的方法，此类方法往往需要调整系统晶振频率或者需要复杂的数字滤波器运算，前者依赖高精度锁相环且需要一定的收敛时间才能完成晶振频率调整，这导致实现难度较高；后者的多普勒缩放因子调整精度较低（如果要求较高的调整精度，运算复杂度往往无法接收）难以达到实际应用需求。与上述现有方案相比，本专利技术仅需要调整基带信号处理算法不需要改动系统其他模块实现较简单，而且调解精度不受限制。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0015]图1为实施例1流程图；图2为实施例2流程图。
具体实施方式
[0016]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0017]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0018]下面结合附图，对本专利技术的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0019]实施例1参见图1，一种基于OFDM系统的多普勒频偏补偿方法，包括如下步骤：S1：获取当前的多普勒缩放因子：通过测量或者系统预设参数信息获得多普勒缩放因子，假设原时域信号为，经多普勒效应缩放后变成信号，那么有： 。
[0020]S2：使用多普勒缩放因子调整信号的发射：在信号发射端通过以下IDFT运算将数字域频域发射数据转化为数字域时域发射数据（ 时退化为标准IDFT）：，，其中表示发射端在子载波的频域发射数据，表示发射端在时域样点的数字域时域发射数据，表示系统IDFT点数，表示自然常数，表示虚数单位，可见其效果为模拟调整发射信号在时间维度的尺度，也相当于调整发射信号不同子载波的数字域频率。
[0021]以低轨卫星基站向地面静止终端发射信号的通信场景为例，本专利技术按照以下步骤实施：S1：获取当前的多普勒缩放因子：已知卫星的运动速度，卫星基站与地面终端之间连线与卫星基站运动方向之间的夹角为（卫星与终端可通过星历与信号波束方向获得以上信息），那么多普勒缩放因子为： ；其中，其中表示光速，表示卫星的运动速度。
[0022]S2：使用多普勒缩放因子调整卫星发射信号：卫星基站通过以下公式将数字域频域发射信号转化为数字域时域信号： ；；其中表示卫星基站在子载波的频域发射信号，表示卫星在时域样点的数字域时域发射信号，表示系统IDFT点数，表示自然常数，表示虚数单位。
[0023]实施例2参见图2，一种基于OFDM系统的多普勒频偏补偿方法，包括如下步骤：
S1：获取当前的多普勒缩放因子：通过测量或者系统预设参数信息获得多普勒缩放因子，假设原时域信号为，经多普勒效应缩放后变成信号，那么有：。
[0024]S2：使用多普勒缩放因子调整信号的接收：在接收端通过以下DFT运算将数字域时域接收数据转化为数字域频域接收数据（时退化为标准DFT）： ；；其中表示接收端在时域样点的数字域时域接收数据，表示接收端在子载波处的频域接收数据，表示系统I本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于OFDM系统的多普勒频偏补偿方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：获取多普勒缩放因子；S2：使用多普勒缩放因子调整信号的发射端或接收端。2.如权利要求1所述的一种基于OFDM系统的多普勒频偏补偿方法，其特征在于，通过测量或系统预设参数信息获取多普勒缩放因子，则经多普勒效应缩放后的信号为：；其中，为经多普勒效应缩放后的信号，为原时域信号，为多普勒缩放因子。3.如权利要求2所述的一种基于OFDM系统的多普勒频偏补偿方法，其特征在于，步骤S2为：使用多普勒缩放因子调整发射端的IDFT反离散傅里叶变换。4.如权利要求3所述的一种基于OFDM系统的多普勒频偏补偿方法，其特征在于，发射端通过以下IDFT运算将...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕磊，赵海鹏，殷春，杜广湘，
申请(专利权)人：四川创智联恒科技有限公司，
类型：发明
国别省市：