專利名稱：一種td-scdma終端的多普勒頻偏檢測方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于TD-SCDMA移動通信系統(tǒng)中高速列車車載直放站多普勒頻 偏的檢測方法，該方法可以用于高速列車車載直放站及終端。
背景技術(shù)：
在高速移動的環(huán)境下，移動終端會產(chǎn)生多普勒頻偏，速度越高多普勒頻偏越大，而 多普勒頻偏會干擾終端的解調(diào)，會導(dǎo)致誤碼率上升、數(shù)據(jù)速率下降等，嚴重的還會導(dǎo)致掉話 甚至無法發(fā)起業(yè)務(wù)。因此需要針對多普勒頻偏進行檢測，然后根據(jù)檢測值進行相應(yīng)補償，以 消除或降低多普勒頻偏對移動通信的影響。 多普勒頻偏的檢測方法中，有相關(guān)法、解碼方式等，但這些方法都要進行解調(diào)解碼 操作，實現(xiàn)起來要有比較復(fù)雜的硬件平臺，如FPGA、 DSP、高速A/D等，同時軟件部分實現(xiàn)起 來也較復(fù)雜，程序調(diào)試工作量大。這些方法實現(xiàn)起來技術(shù)難度大，實現(xiàn)較困難。

發(fā)明內(nèi)容
隨著中國高速鐵路及高速公路建設(shè)的不斷發(fā)展，火車及汽車運行速度不斷提高，
而在此應(yīng)用環(huán)境中終端及列車無線信號覆蓋設(shè)備相對信源有高速移動，根據(jù)多普勒理論，
此時會產(chǎn)生正比于終端相對于信源運行速度的多普勒頻偏，而多普勒頻偏會干擾終端的解
調(diào)，會導(dǎo)致誤碼率上升、數(shù)據(jù)速率下降等，嚴重的還會導(dǎo)致掉話甚至無法發(fā)起業(yè)務(wù)。 本發(fā)明公開了一種TD-SCDMA終端的多普勒頻偏檢測方法，包括以下步驟步驟
(1) 通過多頻帶檢波器DET對射頻信號進行檢測，將射頻功率信號轉(zhuǎn)換為電壓信號；步驟
(2) 此電壓信號經(jīng)一高速運放作放大后送入高速比較器正極；步驟(3)同時由現(xiàn)場可編程 門陣列FPGA或單片機控制數(shù)/模D/A轉(zhuǎn)換器輸出一電壓不斷變化的低頻鋸齒波；步驟(4) 此鋸齒波再進行一級有源低通濾波后送入高速比較器負極；步驟(5)比較器對檢波信號和 參考電壓進行比較，可以找到有功率部分和無功率部分；步驟(6)再由FPGA進行高速處理， 選取出其中有功率部分長度為50us部分即認為是導(dǎo)頻信號，從而可以取出導(dǎo)頻信號；步驟 (7)然后FPGA再對導(dǎo)頻上升沿附近位置進行采樣，檢測導(dǎo)頻上升沿；步驟(8)FPGA對打點 時鐘的信號周期數(shù)不斷進行統(tǒng)計，從而可以獲知一個統(tǒng)計周期末的導(dǎo)頻上升沿經(jīng)過的打點 時鐘個數(shù)和靜止時候的相應(yīng)周期對應(yīng)的打點時鐘個數(shù)的偏差值，從而可以獲知終端運行速 度和多普勒頻偏值。 本發(fā)明還公開了一種TD-SCDMA終端的多普勒頻偏檢測裝置，包括多頻帶檢波器 DET，對射頻信號進行檢測，將射頻功率信號轉(zhuǎn)換為電壓信號；高速運放，將電壓信號作放大 后送入高速比較器正極；有源低通濾波器，對鋸齒波進行處理后送入高速比較器負極；比 較器，對檢波信號和參考電壓進行比較，可以找到有功率部分和無功率部分；現(xiàn)場可編程門 陣列FPGA或單片機，控制數(shù)/模D/A轉(zhuǎn)換器輸出一電壓不斷變化的低頻鋸齒波，并且對比 較器的輸出進行高速處理，選取出其中有功率部分長度為50us部分即認為是導(dǎo)頻信號，從 而可以取出導(dǎo)頻信號，再對導(dǎo)頻上升沿附近位置進行采樣，檢測導(dǎo)頻上升沿，對打點時鐘的信號周期數(shù)不斷進行統(tǒng)計，從而可以獲知一個統(tǒng)計周期末的導(dǎo)頻上升沿經(jīng)過的打點時鐘個 數(shù)和靜止時候的相應(yīng)周期對應(yīng)的打點時鐘個數(shù)的偏差值，從而可以獲知終端運行速度和多 普勒頻偏值。 本發(fā)明所述方法采用檢測TD-SCDMA終端在靠近或遠離信源時的5ms幀時長的壓 縮或延伸去檢測列車時速及多普勒頻偏等信息。根據(jù)多普勒頻偏和GPS計算速度的理論， 通過TD-SCDMA直放站同步信號獲取的同時，讀取終端高速移動和靜止時候的幀周期的偏 差值，從而可以獲知終端移動速度和多普勒頻偏信息。 本發(fā)明方法和裝置采用檢測終端在靠近或遠離信源時的5ms幀時長的壓縮或延 伸去檢測列車時速及多普勒頻偏等信息；該方法和裝置利用了 TD-SCDMA系統(tǒng)特有的幀結(jié) 構(gòu)特點；該方法和裝置實現(xiàn)簡單成本低；可以很好的實現(xiàn)多普勒頻偏檢測。


圖1是TD-SCDMA測速原理的示意圖；
圖2是多普勒頻偏檢測的示意圖；
圖3是實施本發(fā)明方法的設(shè)備框圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖描述本發(fā)明的詳細實施過程，如下 fe = VXfo/C; 其中，V = L/Tc， L = ANXTsXC，
ANxT xCxf
nxN xTxC

'(nXN。)
推出，多普勒頻偏fe二 (ANXf。)， 列車速度V = (ANXC)/(nXN0) 其中， N表示一個TD-SCDMA幀周期內(nèi)打點信號經(jīng)過的周期個數(shù)；
fdk為打點時鐘頻率；
Ts為打點時鐘周期； T'為經(jīng)過壓縮或延伸后的TD-SCDMA信號幀長； ,N為一個統(tǒng)計周期末的導(dǎo)頻上升沿經(jīng)過的打點時鐘個數(shù)和靜止時候相應(yīng)周期對 應(yīng)的打點時鐘個數(shù)的偏差值；
f。表示載波頻率值； n表示一個統(tǒng)計周期內(nèi)包含的幀數(shù)，這里統(tǒng)計500ms，包括100幀，即n取100 ;
N。表示一個幀時間內(nèi)經(jīng)過的標準打點時鐘的周期個數(shù)；
C表示光速，取3X108m/s ;
公式中所有參數(shù)都取標準單位。 參考圖3，首先通過多頻帶檢波器DET對射頻進行檢測，將射頻功率信號轉(zhuǎn)換為電 壓信號，此電壓信號經(jīng)一高速運放作放大后送入高速比較器正極；同時由現(xiàn)場可編程門陣列FPGA或單片機控制數(shù)/模D/A轉(zhuǎn)換器輸出一電壓不斷變化的低頻鋸齒波(幾Hz級)，此 鋸齒波再進行一級有源低通濾波后送入高速比較器負極。 比較器對檢波信號和參考電壓進行比較，可以找到有功率部分和無功率部分，然 后再由FPGA進行高速處理，選取出其中有功率部分長度為50us部分即認為是導(dǎo)頻信號，從 而可以取出導(dǎo)頻信號。 然后FPGA再對導(dǎo)頻上升沿附近位置進行采樣，檢測導(dǎo)頻上升沿。此時FPGA對打 點時鐘的信號周期數(shù)不斷進行統(tǒng)計，從而可以獲知，N值，從而可以根據(jù)上述公式獲知終端 運行速度和多普勒頻偏值。 為了提供檢測精度可以把將TD-SCDMA信號幀進行時間累加，將一幀較短時間的 壓縮或延伸在時域上進行放大。例如，對一幀2ns的壓縮連續(xù)統(tǒng)計100幀后其總壓縮將變 為200ns。因此多普勒頻偏的檢測方法變?yōu)樵谝粋€固定周期內(nèi)(500ms)按照一標準時鐘 不斷進行打點，同時不斷讀取周期末導(dǎo)頻上升沿位置經(jīng)過的打點時鐘個數(shù)和靜止時候的相 應(yīng)周期對應(yīng)的打點時鐘個數(shù)的偏差值，從而可以據(jù)此進行相應(yīng)的頻率補償(幀壓縮或延伸 時長與多普勒頻偏及列車速度關(guān)系見附圖2)。 在實際應(yīng)用中可以在功率檢測前電路或檢波后電路中加入高速AGC電路以避免 功率衰落對導(dǎo)頻上升沿檢測的影響。同時可以在不影響檢測速度的情況下對檢測的，N值 進行幾次平均以減小誤差，也可以采用檢測導(dǎo)頻上升沿的同時檢測導(dǎo)頻下降沿，兩者結(jié)合 確定導(dǎo)頻位置。
權(quán)利要求
一種TD-SCDMA終端的多普勒頻偏檢測方法，其特征在于步驟(1)通過多頻帶檢波器DET對射頻信號進行檢測，將射頻功率信號轉(zhuǎn)換為電壓信號；步驟(2)此電壓信號經(jīng)一高速運放作放大后送入高速比較器正極；步驟(3)同時由現(xiàn)場可編程門陣列FPGA或單片機控制數(shù)/模D/A轉(zhuǎn)換器輸出一電壓不斷變化的低頻鋸齒波；步驟(4)此鋸齒波再進行一級有源低通濾波后送入高速比較器負極；步驟(5)比較器對檢波信號和參考電壓進行比較，可以找到有功率部分和無功率部分；步驟(6)再由FPGA進行高速處理，選取出其中有功率部分長度為50us部分即認為是導(dǎo)頻信號，從而可以取出導(dǎo)頻信號；步驟(7)然后FPGA再對導(dǎo)頻上升沿附近位置進行采樣，檢測導(dǎo)頻上升沿；步驟(8)FPGA對打點時鐘的信號周期數(shù)不斷進行統(tǒng)計，從而可以獲知一個統(tǒng)計周期末的導(dǎo)頻上升沿經(jīng)過的打點時鐘個數(shù)和靜止時候的相應(yīng)周期對應(yīng)的打點時鐘個數(shù)的偏差值，從而可以獲知終端運行速度和多普勒頻偏值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于為了提高檢測精度將信號幀進行時間累加，將一幀較短時間的壓縮或延伸在時域上進 行放大，在一個固定統(tǒng)計周期按照一標準時鐘不斷進行打點，同時不斷讀取周期末導(dǎo)頻上 升沿位置經(jīng)過的打點時鐘個數(shù)和靜止時候的相應(yīng)周期對應(yīng)的打點時鐘個數(shù)的偏差值，導(dǎo)出 頻率偏差值，從而可以據(jù)此進行相應(yīng)的頻率補償。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(8)中所述獲知多普勒頻偏值是根據(jù)以下公式多普勒頻偏fe二 (ANXf。)/(nXN0) 其中，,N表示一個統(tǒng)計周期末的導(dǎo)頻上升沿經(jīng)過的打點時鐘個數(shù)和靜止時候相應(yīng)周期對應(yīng) 的打點時鐘個數(shù)的偏差值； f。表示載波頻率值； n表示一個統(tǒng)計周期內(nèi)包含的幀數(shù)； N。表示一個幀時間內(nèi)經(jīng)過的標準打點時鐘的周期個數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于 檢測的，N值可以取平均值來計算多普勒頻偏。
5. —種TD-SCDMA終端的多普勒頻偏檢測裝置，其特征在于包括 多頻帶檢波器DET，對射頻信號進行檢測，將射頻功率信號轉(zhuǎn)換為電壓信號； 高速運放，將電壓信號作放大后送入高速比較器正極； 有源低通濾波器，對鋸齒波進行處理后送入高速比較器負極； 比較器，對檢波信號和參考電壓進行比較，可以找到有功率部分和無功率部分； 現(xiàn)場可編程門陣列FPGA或單片機，控制數(shù)/模D/A轉(zhuǎn)換器輸出一電壓不斷變化的低頻鋸齒波，并且對比較器的輸出進行高速處理，選取出其中有功率部分長度為50us部分即認 為是導(dǎo)頻信號，從而可以取出導(dǎo)頻信號，再對導(dǎo)頻上升沿附近位置進行采樣，檢測導(dǎo)頻上升沿，對打點時鐘的信號周期數(shù)不斷進行統(tǒng)計，從而可以獲知一個統(tǒng)計周期末的導(dǎo)頻上升沿 經(jīng)過的打點時鐘個數(shù)和靜止時候的相應(yīng)周期對應(yīng)的打點時鐘個數(shù)的偏差值，從而可以獲知 終端運行速度和多普勒頻偏值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于為了提高檢測精度將信號幀進行時間累加，將一幀較短時間的壓縮或延伸在時域上進 行放大，在一個固定統(tǒng)計周期按照一標準時鐘不斷進行打點，同時不斷讀取周期末導(dǎo)頻上 升沿位置經(jīng)過的打點時鐘個數(shù)和靜止時候的相應(yīng)周期對應(yīng)的打點時鐘個數(shù)的偏差值，導(dǎo)出 頻率偏差值，從而可以據(jù)此進行相應(yīng)的頻率補償。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于 所述獲知多普勒頻偏值是根據(jù)以下公式多普勒頻偏fe二 (ANXf。)/(nXN0) 其中，,N表示一個統(tǒng)計周期末的導(dǎo)頻上升沿經(jīng)過的打點時鐘個數(shù)和靜止時候相應(yīng)周期對應(yīng) 的打點時鐘個數(shù)的偏差值； f。表示載波頻率值； n表示一個統(tǒng)計周期內(nèi)包含的幀數(shù)； N。表示一個幀時間內(nèi)經(jīng)過的標準打點時鐘的周期個數(shù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于 檢測的，N值可以取平均值來計算多普勒頻偏。
全文摘要
本發(fā)明介紹了一種在TD-SCDMA終端高速運動中檢測多普勒頻偏的方法，該方法采用檢測TD-SCDMA終端在靠近或遠離信源時的下行幀時長的壓縮或延伸去檢測列車時速及多普勒頻偏等信息。該方法實現(xiàn)簡單成本低，可以很好的實現(xiàn)多普勒頻偏檢測。
文檔編號H04B17/00GK101702636SQ20091025003
公開日2010年5月5日 申請日期2009年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月3日
發(fā)明者蘭宇, 劉全才, 吳子鋼, 張 杰, 陳東進 申請人:武漢虹信通信技術(shù)有限責(zé)任公司