CN102332942A

CN102332942A - 下行频偏预置方法及设备

Info

Publication number: CN102332942A
Application number: CN2010102295606A
Authority: CN
Inventors: 王健康; 张力强; 赵渊; 李国栋; 徐绍君; 魏立梅
Original assignee: TD Tech Ltd
Current assignee: TD Tech Ltd
Priority date: 2010-07-12
Filing date: 2010-07-12
Publication date: 2012-01-25

Abstract

本发明提供一种下行频偏预置方法及设备。该方法包括：接收到覆盖区各终端在公共信道上发送的上行信号时，确定接收到各上行信号的上行频偏；根据各上行频偏，确定基站天线在公共信道上向各终端发送下行信号时的下行频偏；根据下行频偏，对基站天线在公共信道上发送下行信号时的下行频率进行补偿。本发明减少了公共信道上传输的下行信号到达终端时的频率偏移。

Description

下行频偏预置方法及设备

技术领域

本发明涉及通信技术，尤其涉及一种下行频偏预置方法及设备。

背景技术

当发射源与接收体之间存在相对运动时，接收体接收到发射源发送的信号的频率，与发射源发射信号的频率不相同，这种现象称为多普勒效应，接收频率与发射频率之差，称为多普勒频偏。

在高速列车上，终端在接收或发送信号均处于高速运动状态，使得基站相对于终端处于高速运动状态。终端和基站处于高速运动状态时，接收到的信号会产生明显的有多普勒频移。目前，已陆续出现速度达到300-350km/h的高速交通工具，在此速度范围内，处于交通工具内终端的多普勒频移将超过400HZ，严重影响通信性能，例如，高铁场景的电路交换(Circuit Switching，简称CS)业务接通率低于常规场景8％，分组交换(Packet Switching，简称PS)业务接通率低于常规场景13.6％。因此，终端和基站必须具有频偏补偿功能以满足通信需求。

基站公共信道上的下行信号存在多普勒频移时，会对通信性能会产生严重的影响。例如，处于idle态的终端不能读出主公共控制物理信道(Primary Common Control Physical Channel，简称PCCPCH信道)的广播信息；寻呼指示信道(Paging Indicator Channel，简称PICH信道)解调性能变差，寻呼不到idle态的终端，降低接入成功率；快速物理接入信道(FastPhysical Access Channel，简称FPACH信道)，辅公共控制物理信道(Secondary Common Control Physical Channel，简称SCCPCH信道)的解调性能变差，影响无线资源控制(Radio Resource Control，简称RRC)连接的建立，终端接入困难。然而，目前对公共信道上的下行信号还没有可行的频偏补偿方案。

发明内容

本发明提供一种下行频偏预置方法及设备，用以对公共信道上的下行信号进行频偏预置，减少了公共信道上传输的下行信号到达终端时的频率偏移。

本发明提供一种下行频偏预置方法，包括：

接收到基站天线覆盖区各终端在公共信道上发送的上行信号时，确定接收到各所述上行信号的上行频偏；

根据各所述上行频偏，确定所述基站天线在所述公共信道上向各所述终端发送下行信号时的下行频偏；

根据所述下行频偏，对所述基站天线在所述公共信道上发送下行信号时的下行频率进行预置。

本发明提供一种下行频偏预置设备，包括：

上行频偏确定模块，用于接收到基站天线覆盖区各终端在公共信道上发送的上行信号时，确定接收到各所述上行信号的上行频偏；

下行频偏确定模块，用于根据各所述上行频偏，确定所述基站天线在所述公共信道上向各所述终端发送下行信号时的下行频偏；

下行频偏预置模块，用于根据所述下行频偏，对所述基站天线在所述公共信道上发送下行信号时的下行频率进行预置。

本发明下行频偏预置方法及设备，基站天线接收到覆盖区各终端在公共信道上发送的上行信号时，确定接收各终端上行信号的上行频偏，各上行频偏反映了各终端在运动状态下与基站存在的上行频率偏移。根据各终端上行信号的上行频偏，预估出基站天线在公共信道上的下行频偏，并根据该下行频偏对下行频率进行预置，从而减少基站天线寻呼各终端时存在的频率偏移。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明下行频偏预置方法实施例一流程图；

图2为本发明下行频偏预置方法实施例二流程图；

图3为本发明下行频偏预置方法实施例二中一种应用场景图；

图4为本发明下行频偏预置方法实施例二中另一种应用场景图；

图5为本发明下行频偏预置方法实施例二中又一种应用场景图；

图6为本发明下行频偏预置方法实施例二中终端侧接收频偏与终端离抱杆的距离的关系图；

图7为本发明下行频偏预置方法实施例二中优化权值后终端侧接收频偏与终端离抱杆的距离的关系图；

图8为本发明下行频偏预置方法实施例二中没有进行下行频偏预置时，终端侧接收频偏与终端离抱杆的距离的关系图；

图9为本发明下行频偏预置设备实施例一结构示意图；

图10为本发明下行频偏预置设备实施例二结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例中公共信道主要包括以下信道：PCCPCH信道、SCCPCH信道、FPACH信道、PICH信道等。

在高铁组网方式下，一个基站小区包括多个天线，基站在所有天线上向终端发送广播信息。本发明主要针对天线向位于列车上的终端发送下行信号时存在频率偏差，进行估计并预置补偿。

图1为本发明下行频偏预置方法实施例一流程图。如图1所示，本实施例包括：

步骤11：基站天线接收到覆盖区各终端在公共信道上发送的上行信号时，确定接收到各上行信号的上行频偏。

位于基站一天线覆盖区的各终端按照规定频率向基站天线发送上行信号，其中各终端位于高速运行的列车内。由于多普勒效应，基站天线接收上行信号的频率，与各终端发送上行信号的频率存在偏移。基站天线接收到上行信号时，根据接收上行信号的频率、信号传播方向和终端的运动方向，确定各上行信号的上行频偏。确定上行频偏的具体公式可为：

f_i＝f₀·v/c·cosθ_i (公式1)

其中，f₀为载波中心频率(单位：Hz)；v是终端运动速度(单位：m/s)，若终端处于列车时，v为列车运行速度；c为光速(电磁波传播速率与光速相同)(单位：m/s)；θ_i是第i个终端运动方向和信号传播方向的夹角，θ_i与终端的具体位置有关；f_i为第i个终端的上行频偏估计值。例如，基站一天线的覆盖区有N个终端时，为确定该天线的下行频偏，需分别确定接收来自N个终端的上行信号的上行频偏。

步骤12：根据各上行频偏，确定基站天线在公共信道上发送下行信号时的下行频偏。

为减少终端接收到基站天线在公共信道上发送的下行信号时存在的频率偏移，由于时分(Time Division，简称TD)系统中上行频率与下行频率相同，上行频偏与下行频偏也相同，因此基站天线可根据步骤11中确定出各上行频偏，对在公共信道上发送下行信号时的频率偏移即下行频偏，进行估计。例如，根据公式(2)确定下行频偏：

f_ts0＝α₁f₁+α₂f₂+α₃f₃+…+α_mf_m 公式(2)

其中，f_m为第M个终端的上行频偏，α₁，α₂，......α_m分别为f₁，f₂，......f_m的权值，α₁f₁，α₂f₂，......α_mf_m分别为f₁，f₂，......f_m的修正值。α₁，α₂，......α_m分别与f₁，f₂，......f_m大小有关。

步骤13：根据下行频偏，对基站天线在公共信道上发送下行信号的下行频率进行预置。

频率的偏移实际上对应相位的偏转，因此，确定下行频偏之后，可对发送的信号进行相应相位的调制，以实现对基站天线发送下行信号进行补偿。对下行信号进行补偿后，可使下行信号到达终端时逼近系统中心频率f₀。

TD系统在高速情况下，利用公共信道上行估计出来的频偏进行下行频偏的预置处理，使得到达终端侧的信号频率偏移载波中心频率很小，解调性能得到保证。公共广播信道面向的是整个小区覆盖范围内的所有用户，下行广播信号到达不同位置用户的频偏是不同的，所以仅考虑某一用户的频偏，即用某特定用户的上行估计得到的频偏来进行该小区下广播信道的频偏预置是不恰当的，公共广播信道的预置频偏必须考虑到小区下大多数终端的频偏补偿需求，所以本发明提出利用多个用户的上行频偏，进行优化加权处理得到最优的下行公共信道频偏补偿值。

本实施例下行频偏预置方法，基站天线接收到覆盖区各终端在公共信道上发送的上行信号时，确定接收各终端上行信号的上行频偏，各上行频偏反映了各终端在运动状态下与基站存在的上行频率偏移。根据各终端上行信号的上行频偏，预估出基站天线在公共信道上的下行频偏，并根据该下行频偏对下行频率进行预置，从而减少基站天线寻呼各终端时存在的频率偏移。

图2为本发明下行频偏预置方法实施例二流程图，图3为本发明下行频偏预置方法实施例二的一种应用场景图，图4为本发明下行频偏预置方法实施例二的另一种应用场景图，图5为本发明下行频偏预置方法实施例二的又一种应用场景图。如图2所示，本实施例包括：

步骤21：基站天线接收到覆盖区各终端在公共信道上发送的上行信号时，确定接收到各上行信号的上行频偏。

如图3所示的一种场景，列车处于同一抱杆的两根天线下，基站在天线1与天线2上同时发送下行信号，终端UE1、终端UE2分别位于列车的两端，终端UE3位于列车的中间位置。天线1接收到终端UE3和终端UE1发送的上行信号。天线2接收到终端UE3和终端UE2发送的上行信号。因此，对于天线1需分别确定终端UE3的上行频偏和终端UE1的上行频偏，对于天线2需分别确定终端UE3的上行频偏和终端UE2的上行频偏。

如图4所示的另一种场景，列车仅处于一根天线下，基站在天线2发送下行信号，终端UE1、UE2分别位于列车的两端，终端UE3位于列车的中间位置。天线2接收到终端UE1、终端UE3和终端UE2发送的上行信号。因此，天线2需分别确定终端UE1的上行频偏、终端UE3的上行频偏和终端UE1的上行频偏。

如图5所示的又一种场景，列车处于两个抱杆之间的中间位置，终端UE1、UE2分别位于列车的两端，终端UE3位于列车的中间位置。天线2接收到终端UE1的上行信号和终端UE3的上行信号、天线2接收到终端UE3的上行信号和终端UE2的上行信号。基站在天线2和天线3上发送下行信号。因此，对于天线2需分别确定终端UE3的上行频偏和终端UE1的上行频偏，对于天线3需分别确定终端UE3的上行频偏和终端UE2的上行频偏。

步骤22：根据各上行频偏的个数，对各上行频偏进行线性加权得到各上行频偏的修正值，根据各上行频偏的修正值确定基站天线在公共信道上向各终端发送下行信号时的下行频偏。

参见公式2，其中α₁，α₂，......α_m均可为1/m，即采用线性平均加权的方法，对各上行频偏进行修正得到下行频偏f_ts0。

如图3所示的场景，终端UE1的上行频偏近似为663Hz，终端UE3的上行频偏近似为0Hz，天线1的下行预置频偏值为(663+0)/2＝331.5Hz(f_ts0＝α₁f₁+α₃f₃，α₁＝α₃＝1/2，f₁＝663Hz，f₃＝0Hz)。在终端侧引起的频率偏移为331.5Hz。对应的列车运行速度为180Km/h，相应的解调性能得到提高。天线1发这下行信号时预置331.5Hz频偏，

在终端侧的接收频偏与终端离抱杆的距离的关系如图6所示。若优化权值α₁和α₃后，下行频偏为431Hz，则在终端侧接收频偏与终端离抱杆的距离的关系如图7所示。没有进行频率预置时，终端侧接收频偏与终端离抱杆的距离的关系如图8所示。如图8所示，在终端离抱杆的距离超过30米时，在终端侧接收频偏大于450Hz。在采用本发明的技术方案对公共信道发送信号的下行频偏进行补偿后，如图6所示，终端侧接收频偏的绝对值的范围缩小到300Hz以内。若优化权值α₁和α₃后，如图7所示，终端侧接收频偏的绝对值的范围会进一步缩小。

如图4所示的场景，终端UE1的上行频偏近似为663Hz，终端UE3的上行频偏近似为666Hz，终端UE2的上行频偏近似为667Hz。天线2的下行预置频偏值为(663+666+667)/3＝665Hz，因此终端侧接收频偏趋近于零。

如图5所示的场景，终端UE1的上行频偏近似为-667Hz，终端UE3的上行频偏近似为667Hz。天线2上的下行频偏预置为667Hz。天线3上的下行频偏预置为-667Hz。

步骤23：根据下行频偏，调制发送下行信号时的相位。

由于公共信道大部分位于TSO时隙，因此本实施例可提高天线在TSO时隙上发送下行信号的性能。

列车位于两抱杆中间位置时，采用本发明下行频偏预置方法对抱杆的公共信道进行下行频偏预置，使得每个抱杆上发射的下行公共广播信号到达终端时频偏差异很小，从而没有较大相反频偏产生的衰落现象。

本实施例下行频偏预置方法，基站天线接收到覆盖区各终端在公共信道上发送的上行信号时，确定接收各终端上行信号的上行频偏，各上行频偏反映了各终端在运动状态下与基站存在的上行频率偏移。根据各终端上行信号的上行频偏，预估出基站天线在公共信道上的下行频偏，并根据该下行频偏对下行频率进行补偿，从而减少基站天线寻呼各终端时存在的频率偏移。

图9为本发明下行频偏预置设备实施例一结构示意图，如图9所示，本实施例包括：上行频偏确定模块91、下行频偏确定模块92和下行频偏预置模块93。

上行频偏确定模块91，用于接收到基站天线覆盖区各终端在公共信道上发送的上行信号时，确定接收到各上行信号的上行频偏。

下行频偏确定模块92，用于根据各上行频偏，确定基站天线在公共信道上向各终端发送下行信号时的下行频偏。

下行频偏预置模块93，用于根据下行频偏，对基站天线在公共信道上发送下行信号时的下行频率进行预置。

具体地，上行频偏确定模块91在接收到基站天线覆盖区各终端在公共信道上发送的上行信号时，确定接收到各上行信号的上行频偏。下行频偏确定模块92根据上行频偏确定模块91确定出的各上行频偏，确定基站天线在公共信道上向各终端发送下行信号时的下行频偏。下行频偏预置模块93根据下行频偏确定模块92确定出的下行频偏，对基站天线在公共信道上发送下行信号时的下行频率进行补偿。如图10所示，下行频偏确定模块92包括：修正子模块921和下行频偏确定子模块922。

修正子模块921，用于修正各上行频偏；修正子模块921具体用于根据各上行频偏的个数，对各上行频偏进行线性加权。

下行频偏确定子模块922，用于根据各修正后上行频偏，确定基站天线在公共信道上向各终端发送下行信号时的下行频偏。

上述各模块工作机理，可参见图1和图2对应实施例中的描述，在此不再赘述。

本实施例下行频偏预置设备，基站天线接收到覆盖区各终端在公共信道上发送的上行信号时，上行频偏确定模块91确定接收各终端上行信号的上行频偏，各上行频偏反映了各终端在运动状态下与基站存在的上行频率偏移。下行频偏确定模块92根据各终端上行信号的上行频偏，预估出基站天线在公共信道上的下行频偏，下行频偏预置模块93根据该下行频偏对下行频率进行补偿，从而减少基站天线寻呼各终端时存在的频率偏移。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种下行频偏预置方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的下行频偏预置方法，其特征在于，根据各所述上行频偏，确定所述基站天线在所述公共信道上向各所述终端发送下行信号时的下行频偏，包括：

修正各所述上行频偏；

根据各修正后上行频偏，确定所述基站天线在所述公共信道上向各所述终端发送下行信号时的下行频偏。

3.根据权利要求2所述的下行频偏预置方法，其特征在于，修正各所述上行频偏具体为，根据各所述上行频偏的个数，对各所述上行频偏进行线性加权。

4.一种下行频偏预置设备，其特征在于，包括：

5.根据权利要求4所述的下行频偏预置设备，其特征在于，所述下行频偏确定模块包括：

修正子模块，用于修正各所述上行频偏；

下行频偏确定子模块，用于根据各修正后上行频偏，确定所述基站天线在所述公共信道上向各所述终端发送下行信号时的下行频偏。

6.根据权利要求5所述的下行频偏预置设备，其特征在于，所述修正子模块具体用于根据各所述上行频偏的个数，对各所述上行频偏进行线性加权。