[发明专利]一种高速环境下的多普勒频率估计方法

摘要

一种高速环境下的多普勒频率估计方法，其特征是方法为：首先，高速终端和基站都有GPS功能，运用GPS每隔1秒测量一次高速终端的移动速度ν、高速终端到基站的距离l和载波到达方向与接收机运动方向的夹角θ，然后，根据上述测量值对多普勒频率进行估计。本发明的技术效果是：适用于高速环境下的无线蜂窝移动通信网络中，解决了现有技术邻近基站时多普勒频率估计误差大、难以消除载波间干扰的弊端，提高了高速终端离基站比较近时多普勒频率估计的精度，避免了多普勒频率测不准现象。

主权项

1.一种高速环境下的多普勒频率估计方法，其特征是方法为：首先，高速终端和基站都有GPS功能，运用GPS每隔1秒测量一次高速终端的移动速度ν、高速终端到基站的距离l和载波到达方向与接收机运动方向的夹角θ，然后，根据上述测量值对多普勒频率进行估计；在高速终端离基站比较远时，多普勒频率的估计值为：（1）在高速终端离基站比较近时，采用折线段近似拟合方法估计多普勒频率，在高速环境下，当高速终端经过基站时，在高速终端离基站的距离在几百米以内，假设ν的方向基本保持不变，此时，cosθ的表达式可写为：（2）其中，l是接收天线离基站的距离，h是基站天线离高速终端天线的最短距离，此时多普勒频率为0，称为补偿零点；用GPS测量l的误差记为Δl，该误差会影响到cosθ的测量精度，进而影响到f_D的测量精度；以距离补偿零点d米为时间起点（t=0），开始用折线段近似描述cosθ，折线的段数为（2n+1），d的取值应满足：（1）保证ν的方向基本保持不变（d不能太大）；（2）用折线段近似拟合方法估计的多普勒频率与在该点用GPS测量计算的多普勒频率的差值要小，在0.1%以内，当高速终端离基站的距离小于d时，采用折线段近似描述cosθ估计多普勒频率，记x为从t=0时刻起高速终端的移动距离，则（3）此时，多普勒频率近似为（4）从式（4）可以看出，此时多普勒频率的估计只跟载波频率、高速终端速度和时间t有关，而与测量的距离l无关，从而有效地避免了多普勒频率测不准现象；（2n+1）条折线段的端点从左至右依次取为：（5）各个端点对应的x的取值记为x_i，则x_i的值为（6）则在的区间内，多普勒频率的估计值为（7）在的区间内，多普勒频率的估计值为（8）也就是说，计算出区间内的多普勒频率后，只需要对折取反就可以得到区间内的多普勒频率，在实际使用中，确定n的值之后，先根据公式（6）计算出各折线段的端点，再按公式（7）和公式（8）对多普勒频率进行估计。