本發明涉及移動通信技術，特別是涉及長期演進系統中對高速移動用戶終端的接收信號進行頻偏校正方法。

背景技術：
用戶與基站建立無線鏈路時，會約定一個相互發送信號的基準頻率fRF，但由于用戶終端在運動中產生的多普勒效應，使得基站發送給用戶終端的信號頻率fRF與用戶終端實際接收到的頻率之間存在頻率偏差f，f即為多普勒頻偏，其值與用戶速度成正比，如下公式（1）所示：其中v表示用戶移動速度，c表示光速，θ表示用戶終端的無線信號與運動方向的夾角，fRF表示載波的頻率，即基站與用戶終端約定的互相發送信號的基準頻率F。對于高速移動的用戶，產生的多普勒頻偏較大，以500kmh的移動速度為例，將產生最大1200Hz左右的多普勒頻移，如果不能有效進行頻偏矯正，將會產生嚴重的子載波間干擾，對用戶終端的正確接收解調不利。現有的LTE系統的頻偏校正方法是，首先在小區搜索過程中，利用主同步符號進行粗頻偏估計并補償，之后在下行鏈路中根據鄰近的導頻符號之間的相位偏差來計算頻率偏移，將該結果作為細頻偏估計值對下行信號進行補償。對于高速移動的用戶，尤其是高速鐵路系統的用戶，其速度可能會達到500km/h，尤其是在分布式系統中高速列車處于兩個RRU中間時，會接收到兩個具有不同頻偏的信號，UE很難校正兩個信號疊加的混合信號頻偏。由于LTE協議的規定，同一頻段的導頻之間最小的時域間隔為兩個OFDM符號，其最大頻率捕捉范圍大約為±2300Hz，而對于時速為500km/h的高速鐵路系統，二倍多普勒頻偏跳變約為2407Hz，小區搜索過程中使用主同步信號完成粗頻偏估計殘留偏差較大，所以殘留頻偏與多普勒頻偏跳變之和有可能會超過細頻偏估計的最大捕捉范圍，使得此時無法完成細頻偏同步，最終導致接收機性能嚴重下降。由此可見，對于高速移動狀態下的終端，傳統的頻偏校正方法無法對其接收信號進行有效的頻偏補償。

技術實現要素：
有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種頻偏校正方法，該方法可有效實現對高速移動狀態下終端接收信號的頻偏補償。為了達到上述目的，本發明提出的技術方案為：一種頻偏校正方法，包括：預先將用戶終端的接收天線配置為二個以上的扇區天線；對于每個所述扇區天線上的接收信號，所述用戶終端進行多普勒頻移補償，將所述頻移補償后的信號移除循環前綴后，轉換為頻域信號，在頻域對所述頻域信號提取導頻信號并進行信道估計；將所有扇區天線的所述信道估計后的頻域信號進行合并，對合并后的信號進行信道均衡及解調處理，得到頻偏校正后的接收信號。綜上所述，本發明提出的頻偏校正方法，引入扇區天線進行信號的接收，并對每個扇區天線上的信號分別進行多譜勒補償、信道估計等處理后再進行合并、均衡及解調處理。這種基于扇區天線的信號處理方式，可以把快速時變信道轉化為慢速時變信道，使高速移動帶來的多普勒頻偏減少限定在較小的范圍內，避免多普勒頻偏過大而導致的無法實現有效的頻偏校正的問題。附圖說明圖1為四扇區天線接收的方向示意圖；圖2為四扇區天線各信道的多普勒功率譜示意圖；圖3為本發明實施例一的流程示意圖。具體實施方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例對本發明作進一步地詳細描述。在對本發明進行詳細說明之前，首先分析一下本發明的實現原理：根據廣義平穩非相關散射信道模型，離散時間信道第k時刻第l徑沖擊響應hl(k)表示為：其中，l＝0,…,L-1，L代表信道最大多徑擴展，Δt代表采樣間隔。公式（1）給出信道沖擊響應模型表明：信道沖擊響應第k時刻第l路徑響應由Ne個散射分量作用形成，其中，第μ個散射分量由幅度a(μ)、多普勒頻率f(μ)、延時l(μ)來描述；第μ個散射分量產生的多普勒頻率表示為：f(u)＝fD,maxcos(θ(u))(3)其中，θ(u)代表第μ個散射分量到接收天線的入射角度。假設接收天線為各向同性的全向天線，則第μ個散射分量到接收天線的入射角度θ(u)為0～2π內均勻分布的隨機變量，此時信道的多普勒功率譜呈現為標準“Jakes”功率譜：假設接收天線為扇區天線，此時扇區天線僅可接收入射角內的電磁波，第μ個散射分量到接收天線的入射角度θ(μ)將不再為0～2π均勻分布隨機變量，此時θ(μ)取值均勻分布于此時扇區天線信道的多普勒功率譜將是標準“Jakes”譜的一個子譜。例如，圖1給出了一個四扇區天線接收的方向圖。其中，S=0扇區天線僅接收[θ1,θ4]方向入射的電磁波；S=1扇區天線僅接收[θ1,θ2]方向入射的電磁波；S=2扇區天線僅接收[θ2,θ3]方向入射的電磁波；S=3扇區天線僅接收[θ3,θ4]方向入射的電磁波。圖2給出了一個四扇區天線各個信道的多普勒功率譜。由于接收機使用扇區天線，各個扇區天線僅能有效接收特定入射角度的電磁波，因此相應信道的多普勒頻率將局限在特定范圍內。例如扇區天線S=0接收到多普勒頻率位于功率譜呈現為非對稱的“Jakes”譜；扇區天線S=1與S=3接收到多普勒頻率位于功率譜呈現為對稱“Jakes”譜；扇區天線S=2接收到多普勒頻率位于功率譜呈現為非對稱“Jakes”譜。從圖2可以看出，通過接收機使用扇區天線，接收機僅接收特定入射角度的電磁波，減小了信道的多普勒擴展，進而可增加信道的相干時間，使得信道變化顯著降低。基于上述分析，本發明的核心思想是：利用扇區天線進行信號的接收，對每個扇區天線上的信號分別進行相應的頻移補償、信道估計處理后再進行合并、均衡及解調處理，如此，可以利用扇區天線信道的多普勒功率譜僅為全向天線的一個子譜的特點，來減小信道的多普勒擴展，從而可避免由于高速移動帶來的多普勒頻偏過大所導致的無法準確地進行頻偏校正的問題。圖3為本發明實施例一的流程示意圖，如圖3所示，該實施例主要包括：步驟301、預先將用戶終端的接收天線配置為二個以上的扇區天線。這里，通過配置多個扇區天線，可以將快速時變信道變為慢速時變信道，以避免由于終端高速移動所致的頻偏過大的問題。較佳的，可以是四個扇區天線。步驟302、對于每個所述扇區天線上的接收信號，所述用戶終端進行多普勒頻移補償，將所述頻移補償后的信號移除循環前綴后，轉換為頻域信號，在頻域對所述頻域信號提取導頻信號并進行信道估計。本步驟中對各扇區天線上接收信號的具體處理可以同現有的標準OFDM接收機處理方法，在此不再贅述。較佳地，為了提高頻偏校正的準確度，可以按照重心補償的方式進行所述多普勒頻移補償。具體方法為：按照確定第s扇區天線信道的多普勒功率譜重心fc(s),其中，S為扇區天線的總數，扇區天線s接收信號的入射方向范圍為對于第s扇區天線在第k時刻的接收信號ys(k)，利用所述fc(s)，按照進行多普勒頻移補償，得到頻偏補償后的接收信號步驟303、將所有扇區天線的所述信道估計后的頻域信號進行合并，對合并后的信號進行信道均衡及解調處理，得到頻偏校正后的接收信號。較佳的，可以按照最大比值合并方法，將所有扇區天線的所述頻域信號合并，但是在實際應用中不限于此方法。所述均衡及解調處理的具體方法同標準OFDM接收機處理方法，在此不再贅述。從上述技術方案可以看出，本發明利用扇區天線進行信號接收，并對每個扇區天線上的接收信號分別進行頻移補償，這樣，可以把快速時變信道變為慢變信道，避免由于高速移動帶來的多普勒頻偏過大的問題。綜上所述，以上僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范圍。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。