一种基于OFDM系统的多普勒频偏补偿方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种基于OFDM系统的多普勒频偏补偿方法。

背景技术

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。

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。

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。

发明内容

本发明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。

本发明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。

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

；

其中，

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。

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，

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。

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，

本发明的有益效果在于：本发明通过调整发射机的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。具体来说本发明与现有技术相比有以下优点：

1. 抗多普勒频偏效果更好：本发明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。

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，本发明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

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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。

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

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

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。

下面结合附图，对本发明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。

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

。

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（

，/>

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，本发明按照以下步骤实施：

S1：获取当前的多普勒缩放因子：已知卫星的运动速度

；其中，其中/>

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

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

。

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（

；/>

其中

基于上述实施例，本发明至少具有以下技术效果：本发明的方法通过调整发射机的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。

需要说明的是，对于前述的实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某一些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本申请所必须的。

上述实施例中，描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。