原创 doppler频移的理解笔记

2012年7月的一份日记

昨天重新学习了一下doppler频移的相关知识。Wikipedia上面有很详细的解释。简单的说，就是当信号源与接收器之间有相对运动时，观察到的信号频率会随着速度发生变化。

这种频率上的变化，在无线信号里面，很容易理解的是，RF接收到的信号往往会留有一个低频率的包络。在频谱上看，就是有个频偏存在。

比较容易忽视的一点是，这个频移还会体现在基带信号的频率上。例如CDMA信号的码片速度上。例如在1GHz的RF接收到信号上有1khz的频偏，在1MHz的基带信号上，对应的其实还有1hz的码片速度的变化。

通常，移动通信系统的终端，处理RF残留的那1khz的频偏，不处理那1hz的码片速度。

这个原因，主要是移动通信系统设计，往往都是基于无线帧结构来做。而一个帧的长度，由于考虑心道的时变，都比较短，在几百us到几个ms的数量级。在每个无线帧中都会设计参考信号。这些参考信号会用于对信道变化的估计，也会用于对基带时间同步的估计。于是，终端处理这些参考信号，对接收的信号进行均衡，同时也调整本地接收时钟的帧同步点。于是，在频域的同步上能看到对doppler频移的处理，而在接收时间上没有看到明显的doppler处理。但事实上，他是存在的。

另外，接收信号残留的频差也好，接收时钟帧同步的偏差也好，其实都包含了doppler频移和两个钟本身的偏差两个方面。但在处理中，不需要区别这两者。按照同样的方法对接收的信号进行修复就好。

而如果在GPS接收机算法设计中，这个doppler频率对码片速度的影响就是不可忽略的了。因为GPS接收机的原理就是没完没了的积分，一定要锁定码片和频率的相位。积分时间一长，这些doppler频移因为的码片相位的变化就不是按照理论上的1.023M来走的了。进一步，如果要用doppler频移来计算速度，就需要考虑如何将时钟本身的偏差怎么扣除掉。