[发明专利]射频拉远单元及其自动频率预控方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及移动通信覆盖系统中的频率偏移方法及装置，特别是一种自动频率预控方法和装置，还涉及采用该装置的射频拉远单元（Radio Remote Unit，即RRU），它们能够用于高铁、地铁、高速公路等高速交通轨道的沿线覆盖系统。

背景技术

终端在运动中会产生多普勒频移，会影响终端的数据传输和语音质量。而且速度越快多普勒频移越大，例如当终端在高速火车上随火车一起运动时，除了产生信号快衰落之外，频偏偏移尤为严重。为提高终端在高速运动环境下（如在高铁车厢中）的通信质量，人们设计了车载纠偏直放站，对接收到的下行信号进行纠偏然后再通过重发天线发射到车厢内，供终端接收。车载纠偏直放站能够有效改善高速移动环境下终端的通信质量，但其存在以下缺陷：1、其需要在车厢上安装天线，需要考虑天线的方向角、形状和受风面的大小，还需要考虑火车运行时产生的风速，安装的力度，防水设计等；2、由于车厢是需要高速运动的公共场所，在其上安装纠偏直放站设备需要考虑防震、防跌落、防霉菌、可靠供电等因素；3、其实施同时牵涉到铁道部、工信部、三大运营商之间的协调，且车载系统需要进行车厢改造，实施难度较大。

发明内容

鉴于高速运动环境对移动通信网络会产生严重影响，本发明提供一种易于实施的自动频率预控方法和装置，进而提供一种采用这种装置的射频拉远单元，以改善高速运动环境下终端的通信质量。

以火车为代表进行了预控模型研究，当火车垂直于自动频率预控系统（Automatic Frequency Beforehand Control System，简称AFBCS）以速度v行驶，经过时间t后，车内的终端开始发射上行信号，经过时间t′后上传到AFBCS，假设AFBCS立即转发信号返回终端（理想状态下时延为0s），经过时间△t后，终端接收到转发的下行信号。图1-3分别示出了终端开始发射上行信号时、上行信号到达AFBCS时、以及终端接收到转发的下行信号时的状态。用c表示信号传输速度，d表示AFBCS到火车轨道的垂直距离，c和d为常量，并假设速度v也为常量，根据勾股定理有

（v（t+△t））2 +d2 =（c×（△t- t′））2……①

(vt)2 + d2=（c×t′）2……②

由式②可以得出

t′=(（v2t2 +d2）^?）/ c……③

将式③带入式①得

△t =（2c（（v2t2 +d2）^?）+2v2t）/（c2-v2）......④

式④中c为常量，v为常量，d为常量，t为变量，由式④可知，假设在t时间点，某终端发射上行信号，上传到AFBCS，AFBCS再转发回到该终端（理想状态转发时延为0），当终端接收到AFBCS转发的信号时，所需的时间△t仅和t有关。

假设车载系统在t时向AFBCS发射信号，经过t′后AFBCS接收到上行信号，立即以接收到频率转发（时延为0），经过△t时间后，车载系统接收到AFBCS转发的信号，通过FPGA（Field－Programmable Gate Array）可以算出频偏值。而根据式④△t是由t决定的，所以结合车载系统研究模型可以得出，当初始频率f、速度v、垂直距离d为常量时，频偏值也由t决定的。

故假设用AFBCS替换原车载系统及沿线覆盖的RRU，算法由以前直接根据偏移值进行频率补充方式转换为预先进行频率偏移。这样，当下行信号发射到高速移动的终端时，此时终端接收到频率为原来基站的载波频率（理想状态），这个方法是完全可以保证终端的语音和数据正常接收。

本发明具体技术方案如下：

一种自动频率预控方法，包括：测算来自高速移动体的上行信号或点频信号的频偏值；至少部分地根据测算的频偏值预算频率补偿值；以及用所述频率补偿值对下一时间段要转发给所述高速移动体的下行信号的频率进行补偿。

优选地，预算频率补偿值还根据本次和上一次测算的两个频偏值相减所得的第一差值。

优选地，预算频率补偿值还根据本次测算的频偏值和上一次预算的频率补偿值相减所得的第二差值。

优选地，每个时间段≤10ms。

一种自动频率预控装置，包括：频偏测算模块，用于测算来自高速移动体的上行信号或点频信号的频偏值；补偿值预算模块，用于至少部分地根据测算的频偏值预算频率补偿值；以及补偿模块，用于用所述频率补偿值对下一时间段要转发给所述高速移动体的下行信号的频率进行补偿。