[发明专利]一种高速移动环境中实现信号收发的方法和直放站

说明书

技术领域

本发明主要涉及移动通信领域的信号收发技术，尤其涉及一种高速移动环境中移动通信信号的收发技术和一种多普勒频移纠正的方法。

背景技术

交通工具运行速度的不断提高，使人们出行更加快捷便利，但也给高速移动环境中移动通信系统的信号接收带来了新的难题。高速移动环境主要是指陆地高速移动环境，如高速铁路，高速公路等覆盖场景。对于移动网络的覆盖来说，150km/h以下速度环境对网络覆盖的影响并不明显，而国内高速铁路的速度是250km/h至500km/h，是需要解决的主要覆盖区域。在高速移动环境下，覆盖主要面临着两个标志性的问题：

一是多普勒频移。当用户终端（如手机，移动上网本）在高速移动的情况下，接收的信号频率会产生较大的频移，简称为多普勒频移，其计算公示为：

，其中q为用户终端移动方向和信号传播方向的角度，v是用户终端运动速度，c为电磁波传播速度，f₀-为标准无线信号频率。由于q在不停变化，故f_d并不是一个恒定值。对于下行链路，多普勒频移使用户终端不能准确的锁定小区信号，严重影响了信号的接收和解调，对于上行链路，用户发送信号频移是下行链路的2倍，对基站接收能力要求更高。目前，基站和终端都带有自动频率控制（AFC）功能和自动增益控制（AGC），但由于AFC、AGC控制范围太小以及频移值会产生大幅跳变导致大量终端不能正常跟踪基站信号，以及群切换时由于用户终端的锁相环失锁导致用户终端之间互相干扰，使切换时目的小区信号锁定困难，切换成功率仍然不高，容易掉话。

二是小区切换。用户终端进行小区切换时需要将自身频率由当前小区频率变换到目的小区频率，这就存在一个频差。而在高速移动环境下由于多普勒频移和基站地理位置的影响，前后小区所产生的多普勒频移值的符号相反，使得前后小区频差很大，由于用户终端锁相环的锁相有延迟，将导致用户终端频率切换困难，从而切换失败、或者直接掉话。专网组网是优化高速环境下的小区切换问题的解决方案之一，但该方案无法应对多普勒频移导致的信号接收恶化。泄露电缆技术可以同时解决以上问题，但成本太高，不利于工程实现，只适用于短距离的线路覆盖或隧道覆盖。

现有技术中的普通直放站属于同频放大设备，是指在无线通信传输过程中起到信号增强的一种无线电发射中转设备，基本功能就是相当于一个射频信号功率增强器。直放站在下行链路中，由施主天线在现有的覆盖区域中拾取信号，通过带通滤波器对带通外的信号进行极好的隔离，将滤波的信号经功放放大后再次发射到待覆盖区域。在上行链接路径中，覆盖区域内的移动用户终端的信号以同样的工作方式由上行放大链路处理后发射到相应基站，从而达到基站与用户终端的信号传递。

因此，在高速移动环境中发明一种可以解决小区切换和频移问题的信号收发技术是亟待解决的问题，而且目前还没有解决该问题的直放站出现。

发明内容

本发明的目的是提供一种高速移动环境中实现信号收发的方法以及实施该方法的直放站，解决高速移动环境中多普勒频移导致信号解调失败和基站切换困难的问题，从而提高高速移动环境下信号接收的质量。

鉴于以上目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种高速移动环境中实现信号收发的方法，包括如下步骤：进行初始化设置：设置两个锁相环支路的压控震荡器频率相同，并分别设置为主从压控震荡器，从压控振荡器输出信号的频率跟随主压控振荡器输出信号的频率对称变化；在初始化完成后，循环执行以下具体的信号收发方法：

a、从施主天线接收小区信号，经过低噪声放大器放大以及射频滤波后，分

别输入到两个锁相环支路所在的混频器，经过混频后的信号送入低通滤波器后选出两个中频信号，由监控子单元搜索所述中频信号中的同步码字和小区，保存搜索到的小区及其对应信干比和所在锁相环支路的记录表；

b、比较记录表中所有小区的信干比大小，设置信干比最大的小区所在锁相

环支路的压控震荡器为主压控震荡器，另一个锁相环支路的压控震荡器为从压控震荡器；

c、利用主压控震荡器对最大信干比的基站信号进行估计，在主压控震荡器

所在锁相环支路的混频器输出信号的信干比达到峰值后，锁定主压控震荡器频率，从压控振荡器输出信号的频率跟随主压控振荡器输出信号的频率对称变化；

d、比较确定记录表中每个锁相环支路中信干比最大的小区，分别从每个