[发明专利]高速移动环境中实现信号接收的方法和移动直放站

说明书

技术领域

本发明主要涉及移动通信领域的信号接收技术，尤其涉及一种高速移动环境中移动通信信号的接收技术和一种移动直放站。

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400km/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。对于下行链路，用户终端不能准确的锁定小区信号频率，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；

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，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。移动直放站的方法提供了解决我们面临问题的一条思路。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。直放站的基本功能就是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。

目前，移动直放站的解决方案在高速环境覆盖中广泛采用，通过将移动直放站安装于汽车或高速列车等交通工具上，使直放站与用户终端同步运动。借用直放站比普通用户终端更强的信号处理能力，对信号进行估计和校正，消除用户终端在高速运动环境下接收信号的多普勒频移。同时，将经过校正的小区信号由重发天线进行内部覆盖，可以达到较好的覆盖效果，并无线信号避免穿透车体等带来的损耗。如今，移动直放站技术主要针对多普勒频移问题给出了不同的自动频率控制（AFC）算法，期望能更好的估计和校正快速变化的较大频移，从而提高高速环境下的系统性能；但该实现算法只是单纯的增强对当前小区的信号的处理能力，很难解决切换时所面临的前后小区的频率跳变，而且由于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。

发明内容

本发明的目的是提供高速移动环境中的信号接收方法和实施该方法的移动直放站，解决用户终端在高速移动过程中由于前后小区频差导致的切换困难的问题，从而提高小区切换成功率。

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接收的方法，包括如下步骤：

a、进行初始化设置：设置第一锁相环和第二锁相环的输出频率对称变化，并设置当信号的多普勒频移值为负值时将该信号输入到第一锁相环所在支路，当信号的多普勒频移值为正值时将该信号输入到第二锁相环所在支路；

b、对获取到的小区信号计算多普勒频移值，根据多普勒频移值的正负不同将信号进行区分判断，对应不同判定条件时将信号输入到不同的锁相环所在支路，并控制选通相应的支路将信号输出。

进一步的，所述步骤b中，根据多普勒频移值的正负不同将信号进行区分判断，对应不同判定条件时输入到不同的锁相环所在支路，并控制选通相应的支路将信号输出，具体方法为，

当信号的多普勒频移值f_d为正值，且大于第一门限值时，分别将频移值为负值的信号传输给当前设置的接收频移值为负值的锁相环所在支路，将频移值为正值的信号传输给当前设置的接收频移值为正值的锁相环所在支路，且控制选通两个锁相环所在支路；