專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于雙天線的多普勒頻移補(bǔ)償器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于通信領(lǐng)域，涉及一種基于雙天線的多普勒頻移補(bǔ)償器，用于對(duì)無(wú)線信號(hào)因多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的頻移進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償，雙天線指前向天線和反向天線。
技術(shù)背景 目前，高速運(yùn)載工具如高速列車(chē)所使用的通信網(wǎng)絡(luò)，如GSM(Global System ofMobile communication，全球移動(dòng)通訊系統(tǒng))，通常是在鐵路沿線設(shè)置基站等設(shè)備進(jìn)行信號(hào)覆蓋。由于高速列車(chē)運(yùn)行速度快，無(wú)線信號(hào)由于多普勒效應(yīng)的影響，會(huì)發(fā)生頻率偏移，如果該頻移過(guò)大會(huì)導(dǎo)致用戶(hù)側(cè)接收機(jī)無(wú)法解調(diào)該信號(hào)，從而降低通話質(zhì)量。多普勒頻移的計(jì)算公式為-Jd七霞—;其中，4為抖動(dòng)頻偏值，f為基站發(fā)射
頻率值，u為列車(chē)車(chē)速，c為光速，Θ為列車(chē)行駛方向與基站發(fā)射信源之間的夾角?？梢?jiàn)，車(chē)速和方向的確定對(duì)于解決問(wèn)題十分重要。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于雙天線的多普勒頻移補(bǔ)償器，該基于雙天線的多普勒頻移補(bǔ)償器能自動(dòng)補(bǔ)償無(wú)線信號(hào)因多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的頻移。實(shí)用新型的技術(shù)解決方案如下一種基于雙天線的多普勒頻移補(bǔ)償器，包括功率檢測(cè)單元、第一模擬下變頻器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字下變頻器、校頻單元、數(shù)字上變頻器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、數(shù)模上變頻器和數(shù)控振蕩器；所述的功率檢測(cè)單元、第一模擬下變頻器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字下變頻器、校頻單元、數(shù)字上變頻器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和數(shù)模上變頻器依次連接；數(shù)字下變頻器與數(shù)字上變頻器均與數(shù)控振蕩器連接；模擬上變頻器的輸出端作為多普勒頻移補(bǔ)償器的輸出端。所述的功率檢測(cè)單元具有2個(gè)信號(hào)輸入端，所述的功率檢測(cè)單元具有2個(gè)用于分別接收來(lái)自?xún)蓚€(gè)天線的無(wú)線信號(hào)的信號(hào)輸入端。所述的基于雙天線的多普勒頻移補(bǔ)償器還包括耦合器、第二模擬下變頻器和增益放大器；耦合器的輸入端接模擬上變頻器的輸出端；第二模擬下變頻器的輸入端接耦合器的輸出端，第二模擬下變頻器的輸出端經(jīng)增益放大器接模數(shù)轉(zhuǎn)換器；耦合器的輸出端作為多普勒頻移補(bǔ)償器的輸出端；所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器為具有兩路獨(dú)立輸入通道的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。所述的校頻單元通過(guò)檢測(cè)反饋信號(hào)的實(shí)際頻移補(bǔ)償效果，來(lái)調(diào)整對(duì)下行信號(hào)的校正值。有益效果本實(shí)用新型的基于雙天線的多普勒頻移補(bǔ)償器，采用基于雙天線的功率檢測(cè)，并以反饋回路檢測(cè)殘余頻差的多普勒頻移補(bǔ)償模塊，通過(guò)應(yīng)用于無(wú)線信號(hào)覆蓋系統(tǒng)如直放站中，以解決因多普勒效應(yīng)帶來(lái)的頻移問(wèn)題，并能簡(jiǎn)化直放站系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

圖I為多普勒頻移補(bǔ)償模塊在直放站中實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖；[0012]圖2為多普勒頻移補(bǔ)償模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明實(shí)施例I :如圖2所示，多普勒頻移補(bǔ)償模塊7可接收兩路下行信號(hào)，兩路信號(hào)可以是同一基站信號(hào)源，也可以是不同小區(qū)基站信號(hào)源。在多普勒頻移補(bǔ)償模塊7中，先由雙通道的功率檢測(cè)單元16對(duì)來(lái)自?xún)陕废滦行盘?hào)的功率進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)信號(hào)功率譜峰值變化情況確定列車(chē)速度、方向和頻移正負(fù)性，并選取一路功率檢測(cè)后強(qiáng)度大的信號(hào)予以轉(zhuǎn)發(fā)。通過(guò)第一模擬下變頻器17將射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為中頻信號(hào)例如GSM中，將900MHz的信號(hào)轉(zhuǎn)換為 184. 32MHz，通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器18轉(zhuǎn)換為數(shù)字中頻信號(hào)，通過(guò)數(shù)控振蕩器21和數(shù)字下變頻器19實(shí)現(xiàn)數(shù)字中頻信號(hào)到數(shù)字基帶信號(hào)(5MHz帶寬)的轉(zhuǎn)換。然后通過(guò)校頻單元20根據(jù)功
率檢測(cè)單元16檢測(cè)的速度、方向和正負(fù)值，計(jì)算相應(yīng)的頻差與相差利用公式/rf=Zx〃xcoS0
C
計(jì)算出頻移量；再利用公式+ 計(jì)算出相移量，其中為k時(shí)刻的相移，Aw為fd對(duì)應(yīng)的角頻率，N(k)為白噪聲；k表示經(jīng)過(guò)k時(shí)刻;補(bǔ)償幅度則是按該時(shí)刻的速度的最大頻移量予以補(bǔ)償；若該信號(hào)無(wú)頻移，則直接轉(zhuǎn)發(fā)。最后由數(shù)字上變頻器22、數(shù)模轉(zhuǎn)換器23、模擬上變頻器24根據(jù)校頻單元20的要求完成相應(yīng)的頻移補(bǔ)償，并轉(zhuǎn)換為射頻信號(hào)。同時(shí)，在發(fā)射鏈路上可通過(guò)一個(gè)耦合器25耦合少量的射頻信號(hào)，通過(guò)第二模擬下變頻器26、增益放大器27、模數(shù)轉(zhuǎn)換器18、數(shù)字下變頻器19組成的一個(gè)反饋回路，使得校頻單元20確定是否存在殘余頻差和相差，是否仍需補(bǔ)償頻移?？梢岳斫猓嗥绽疹l移補(bǔ)償模塊7還包含有微處理器(MCU)、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、電源模塊、本振、鎖相環(huán)、晶振等；本振產(chǎn)生的參考時(shí)鐘，通過(guò)鎖相環(huán)可完成對(duì)模擬上變頻器24和模擬下變頻器17的控制。亦可以理解，本實(shí)施例中數(shù)控振蕩器21、數(shù)字上變頻19、數(shù)字下變頻22、校頻單元20的功能都是在現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)中實(shí)現(xiàn)，而實(shí)際中也可通過(guò)專(zhuān)用集成芯片(ASIC)來(lái)實(shí)現(xiàn)。如圖I所示，直放站通過(guò)前向天線I和反向天線2分別接收基站側(cè)下行信號(hào)，前向天線和反向天線都是施主天線?？梢岳斫猓跋?、反向只是相對(duì)而言，靠近列車(chē)前進(jìn)方向的天線稱(chēng)為前向天線1，遠(yuǎn)離前進(jìn)方向的天線叫反向天線2。將天線接收的一路下行信號(hào)經(jīng)過(guò)第一雙工器3、第一低噪聲放大器5處理；另一路下行信號(hào)經(jīng)過(guò)第二雙工器4、第二低噪聲放大器6處理，然后都送到多普勒頻移補(bǔ)償模塊7中進(jìn)行頻移補(bǔ)償處理。將完成頻移補(bǔ)償?shù)男盘?hào)經(jīng)過(guò)第一功放模塊8和第三雙工器9后，經(jīng)由重發(fā)天線10發(fā)射出去，由用戶(hù)端接收機(jī)正常接收。而用戶(hù)側(cè)上行信號(hào)則先由重發(fā)天線10接收，再經(jīng)過(guò)第三低噪聲放大器11、選頻模塊12后，進(jìn)入功分器13功分為兩路信號(hào)，分別由第二功放模塊14、第三功放模塊15放大后，一路經(jīng)由第一雙工器3和前向天線I發(fā)送給基站，另一路經(jīng)由第二雙工作器4和反向天線2發(fā)送給基站。雙天線結(jié)構(gòu)可以由兩路下行信號(hào)輸入，在功率檢測(cè)單元中作對(duì)比后可更迅速的確定功率譜的峰值；而上行信號(hào)通過(guò)兩路發(fā)出，在小區(qū)切換時(shí)會(huì)更平穩(wěn)可以理解，多普勒頻移補(bǔ)償模塊7應(yīng)用于直放站中的下行通道作頻移補(bǔ)償，而上行信號(hào)的多普勒頻移一般在基站中可以得到較好處理，故直放站中的上行通道可不再安裝。亦可以理解，本實(shí)施例中，直放站結(jié)構(gòu)中還應(yīng)包含監(jiān)控模塊、電源模塊以及Modem等模塊。[0018]以上所述僅為較佳的實(shí)施方式，任何在本專(zhuān)利揭示范圍之類(lèi)的簡(jiǎn)易變型或替換都涵蓋在本專(zhuān)利的保護(hù)范圍之內(nèi)。故本專(zhuān)利的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)
權(quán)利要求1.一種基于雙天線的多普勒頻移補(bǔ)償器，其特征在于，包括功率檢測(cè)單元、第一模擬下變頻器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字下變頻器、校頻單元、數(shù)字上變頻器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、模擬上變頻器和數(shù)控振蕩器；所述的功率檢測(cè)單元、第一模擬下變頻器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字下變頻器、校頻單元、數(shù)字上變頻器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和數(shù)模上變頻器依次連接；數(shù)字下變頻器與數(shù)字上變頻器均與數(shù)控振蕩器連接；模擬上變頻器的輸出端作為多普勒頻移補(bǔ)償器的輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于雙天線的多普勒頻移補(bǔ)償器，其特征在于，所述的功率檢測(cè)單元具有2個(gè)信號(hào)輸入端，所述的功率檢測(cè)單元具有2個(gè)用于分別接收來(lái)自?xún)蓚€(gè)天線的無(wú)線信號(hào)的信號(hào)輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的基于雙天線的多普勒頻移補(bǔ)償器，其特征在于，還包括耦合器、第二模擬下變頻器和增益放大器；耦合器的輸入端接模擬上變頻器的輸出端；第二模擬下變頻器的輸入端接耦合器的輸出端，第二模擬下變頻器的輸出端經(jīng)增益放大器接模數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器為具有兩路獨(dú)立輸入通道的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于雙天線的多普勒頻移補(bǔ)償器，包括功率檢測(cè)單元、第一模擬下變頻器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字下變頻器、校頻單元、數(shù)字上變頻器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、模擬上變頻器和數(shù)控振蕩器；所述的功率檢測(cè)單元、第一模擬下變頻器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字下變頻器、校頻單元、數(shù)字上變頻器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和模擬上變頻器依次連接；數(shù)字下變頻器與數(shù)字上變頻器均與數(shù)控振蕩器連接，模擬上變頻器的輸出端作為多普勒頻移補(bǔ)償器的輸出端。該基于雙天線的多普勒頻移補(bǔ)償器能自動(dòng)補(bǔ)償無(wú)線信號(hào)因多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的頻移。
文檔編號(hào)H04B7/155GK202374290SQ201120549850
公開(kāi)日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者李濤, 陳特放 申請(qǐng)人:中南大學(xué)