CN102545991A - 基于modem的td-scdma车载直放站及方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于MODEM的TD-SCDMA双通道车载纠偏直放站，包括：第一施主端，第二施主端，一个重发端，双通道下行链路，双通道上行链路，相互连接的主、从TDMODEM，以及同步单元。主、从TDMODEM分别与两个下行选频器连接，用于对所述双通道下行链路的两个通道中的信号进行频率纠正，以及根据通道切换规则输出同步脉冲信号和告警使能信号。同步单元用于对所述同步脉冲信号和告警使能信号进行逻辑运算，输出开关信号控制所述双通道下行链路和双通道上行链路的通道切换。本直放站能提高高速运动环境下移动信号的覆盖质量，而且成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种TD-SCDMA双通道车载纠偏直放站，该直放站可实现高速铁路火车车厢内TD-SCDMA移动信号的稳定覆盖，提高终端在高速移动中的通信质量。
背景技术
TD-SCDMA终端在运动中会产生多普勒频移，速度越快多普勒频移越大，在400公里/小时多普勒频移将达到750Hz。高速运动对于移动通信网络将产生以下主要影响：
1.由于多普勒频移，一般的终端无法正常解调基站的信息，导致呼叫不成功或者处于通话状态的终端掉话；
2.高速运动使单位时间内小区切换次数增加，小区切换的成功率恶化；
3.高速运动环境，信号将产生快衰落现象，导致终端掉话；
4.由于终端是在高速运动的交通工具（如高速火车车厢）中使用，一般车厢内属于密闭环境，信号穿透损耗将增大，手机接收的信号过弱，会导致手机掉话；
5.由于多普勒频移，TD-SCDMA使用的数据业务的下载速度将快速降低，影响正常上网速度。
发明内容
鉴于高速运动环境对移动通信网络会产生上述严重影响，本发明提供一种基于MODEM的TD-SCDMA双通道车载纠偏直放站，以提高高速运动环境下移动信号的覆盖质量。
本发明基于MODEM的TD-SCDMA双通道车载纠偏直放站，包括：
第一施主端，连接第一环形器；
第二施主端，连接第二环形器；
一个重发端，连接第三环形器；
双通道下行链路，包括从第一环形器的下行信号输出端依次连接的第一下行LNA和第一下行选频器、以及从第二环形器的下行信号输出端依次连接的第二下行LNA和第二下行选频器，两个下行选频器经合路器接下行功放，下行功放的输出端接第三环形器的下行信号输入端；
双通道上行链路，包括从第三环形器的上行信号输出端依次连接的上行LNA、上行选频器和功分器，功分器的两个输出端分别接第一和第二两个上行功放，两个上行功放的输出端分别接第一和第二两个环形器的上行信号输入端；
相互连接的主、从TD MODEM，分别与所述两个下行选频器连接，用于对所述双通道下行链路的两个通道中的信号进行频率纠正，以及根据通道切换规则输出同步脉冲信号和告警使能信号；以及
同步单元，用于对所述同步脉冲信号和告警使能信号进行逻辑运算，输出开关信号控制所述双通道下行链路和双通道上行链路的通道切换。
所述同步单元还具有AGC模块，该AGC模块通过下行ALC实现下行自动增益控制，并通过下行ALC起控深度控制上行数控衰减实现上行自动增益联动调节，从而实现系统的自动增益控制功能。
基于上述直放站的通道切换方法，包括以下步骤：
a.检测两个通道的主用小区的信道号以及两个通道中信号的强度；
b.根据检测到的信道号和信号强度，按通道切换规则向主、从TD MODEM发出通道切换控制命令，使它们向同步单元输出同步信号和相应的告警使能信号；
c.同步单元根据主、从TD MODEM输入的同步信号和告警使能信号，产生各种开关信号，控制双通道下行链路和双通道上行链路中各部件的工作状态，从而实现对两个通道的控制。
本发明采用两个TD MODEM与下行选频器、同步单元结合对两个施主端接收的信号进行自动频率纠正，并根据通道切换规则适时选择双通道中的至少一个通道进行通信，避免了高速移动中多普勒频移对小区信号切换的影响，保证高速移动的终端能正常解调基站的信号，解决了因频偏导致终端掉话问题、通话质量差和数据下载慢的问题。
本发明直放站和双施主天线配合，使高速运动的车厢内移动通信网络的覆盖质量明显得到改善。经过实验室对比测试表明：加入本直放站后，TD-SCDMA语音误块率明显下降，TD-SCDMA数据误块率明显下降，TD-SCDMA的数据吞量明显上升。
本发明直放站充分利用了TD MODEM的资源来实现频率纠偏和通道控制，大大简化了结构，降低了成本，缩短了开发周期。
附图说明
图1为本发明基于MODEM的TD-SCDMA双通道车载纠偏直放站的原理框图。
图2为其通道切换控制的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参照图1，本基于MODEM的TD-SCDMA双通道车载纠偏直放站包括：第一施主端1a，第二施主端1b，一个重发端9a，双通道下行链路，双通道上行链路，主TD MODEM6，从TD MODEM7，同步单元8。
第一施主端1a接第一滤波器2a到第一环形器3a，第二施主端1b接第二滤波器2b到第二环形器3b，重发端9a接第三滤波器9b到第三环形器9c。
双通道下行链路包括从第一环形器3a的下行信号输出端依次连接的第一下行LNA(低噪声放大器)41和第一下行选频器42、以及从第二环形器3b的下行信号输出端依次连接的第二下行LNA 43和第二下行选频器44，两个下行选频器42、44经合路器45接下行功放46，下行功放46的输出端接第三环形器9c的下行信号输入端。
双通道上行链路5包括从第三环形器9c的上行信号输出端依次连接的上行LNA 51、上行选频器52和功分器53，功分器53的一个输出端通过第一上行功放54接第一环形器3a的上行信号输入端，功分器53的另一个输出端通过第二上行功放55接第二环形器3b的上行信号输入端。
主TD MODEM 6和从TD MODEM 7分别与所述两个下行选频器42、44连接，用于对所述双通道下行链路的两个通道中的信号进行频率纠正。TD-SCDMA双通道纠偏直放站接收到的两个不同方向的信号有可能是同小区或异小区的信号，因此在主TD MODEM6中设计了通道切换规则，并将主TD MODEM 6和从TD MODEM 7相互连接以实现主从通信，主TD MODEM 6根据通道切换规则向同步单元8输出同步脉冲信号SY1和告警使能信号ALERT1，同时通过主从通信控制从TD MODEM7向同步单元8输出同步脉冲信号同步信号SY2和告警使能信号ALERT2。
同步单元8对接收到的同步脉冲信号SY1和SY2、告警使能信号ALERT1和ALERT2按照一定逻辑运算规则进行逻辑运算和同步计算，输出开关信号控制所述双通道下行链路和双通道上行链路的通道切换。同步单元8输出的开关信号包括上行LNA开关信号ULLNASW、上行选频控制开关信号ULSFSW、第一上行功放开关信号ULPASW1、第二上行功放开关信号ULPASW2、第一下行LNA开关信号DLLNASW1、第二下行LNA开关信号DLLNASW2、第一下行选频控制开关信号DLSFSW1、第二下行选频控制开关信号DLSFSW2和下行功放开关信号DLPASW。
此外，同步单元8还具有AGC功能，该AGC功能通过下行ALC控制实现下行自动增益控制，通过下行起控深度控制上行数控衰减实现上行自动增益联动调节，从而实现系统的自动增益控制功能。具体地讲，是通过同步单元8的下行ALC实现下行自动电平控制，从而保证设备输出功率稳定，而上行通过下行ALC起控深度检测，获得起控深度控制值，再将起控深度控制值转换为数控衰减信号分别传送到第一上行功放54和第二上行功放55的数控衰减管脚，从而实现上行自动增益联动调节功能，从而实现整个系统的AGC功能。
本直放站利用主、从两个TD MODEM 6、7对两个不同方向的信号（即两个施主端1a、1b接收到的信号）进行频率纠正，保证两个小区之间能正常进行切换。以主TD MODEM 6为例，说明频率纠正方法：主TD MODEM6的基带处理器对从第一下行选频器42耦合到的信号进行基带处理，读取当前小区的信道号信息，进而获得基准频率，同时检测接收到的信号的频率，与获得的基准频率进行比较，获得的差值即为多普勒频偏值，主TD MODEM6根据计算得到的多普勒频偏值进行频率补偿，将补偿后的信号通过变频处理，转换成为26MHz参考时钟输出给第一下行选频器42，第一下行选频器42以该26MHz参考时钟进行上变频处理，将信号还原为原来的射频信号，从而实现自动频率纠正。
本直放站的通道切换方法，包括以下步骤：
a.检测两个通道的主用小区的信道号以及两个通道中信号的强度；
b.根据检测到的信道号和信号强度，按通道切换规则向主TD MODEM6和从TD MODEM7发出通道切换控制命令，使它们向同步单元8输出同步信号SY1、SY2相应的告警使能信号ALERT1、ALERT2；
c.同步单元8根据主、从TD MODEM输入的同步信号和告警使能信号，产生各种开关信号，控制双通道下行链路4和双通道上行链路5中各部件的工作状态，从而实现对两个通道的控制。
其中，所述步骤a中，由主TD MODEM6完成一个通道的主用小区信道号检测和该一个通道中信号强度的检测，由从TD MODEM7完成另一个通道的主用小区信道号检测和该另一个通道中信号强度的检测，所述步骤b中，由主TD MODEM6进行判断并发出通道切换控制命令。
本发明直放站的通道切换规则为：若两个通道的主用小区为不同小区，则两个通道均接通，若两个通道的主用小区为同一小区，则信号较强的通道接通。下面结合图2的具体通道切换控制流程图，对步骤b进一步说明，步骤b包括：
b1.主TD MODEM6通过主从通信提取从TD MODEM7的主用小区信道号，与主TD MODEM6的主用小区信道号比较，判断是否为同一小区；
b2.若为不同小区，则主TD MODEM6执行异小区同步使能切换算法，向同步单元8输出同步信号SY1和告警使能信号“1”，并控制从TD MODEM7向同步单元8输出同步信号SY2和告警使能信号“1”，然后转至步骤b1；
b3.若为同一小区，则执行同小区同步使能切换算法，判断开始运动时哪个通道的信号强；
b4.若主TD MODEM6对应通道的信号强，则主TD MODEM6向同步单元8输出同步信号SY1和告警使能信号“1”，并控制从TD MODEM7向同步单元8输出同步信号SY2和告警使能信号“0”，实时检测从TD MODEM7主用小区的信号强度，一旦超过主TD MODEM6主用小区的信号门限值，则主TD MODEM6向同步单元8输出同步信号SY1和告警使能信号“0”，并控制从TD MODEM7向同步单元8输出同步信号SY2和告警使能信号“1”，然后转至步骤b1；
b5.若从TD MODEM7对应通道的信号强，则主TD MODEM6向同步单元8输出同步信号SY1和告警使能信号“0”，并控制从TD MODEM7向同步单元8输出同步信号SY2和告警使能信号“1”；实时检测主TD MODEM6主用小区的信号强度，一旦超过从TD MODEM7主用小区信号门限值，则主TD MODEM6向同步单元8输出同步信号SY1和告警使能信号“1”，并控制从TD MODEM7向同步单元8输出同步信号SY2和告警使能信号“0”，然后转至步骤b1。
本发明基于MODEM的TD-SCDMA双通道车载纠偏直放站可应用于火车、汽车等移动交通工具，尤其是高速火车。其使用方法是：将第一施主天线和第二施主天线安装于车厢外并分别朝向车头和车尾两个不同方向，重发天线安装于车厢内，两个施主天线将两个不同方向的信号耦合至本直放站的两个施主端，经本直放站处理后通过重发天线转发到车厢内。
Claims (7)
1.基于MODEM的TD-SCDMA双通道车载纠偏直放站，其特征在于，包括：
第一施主端，连接第一环形器；
第二施主端，连接第二环形器；
一个重发端，连接第三环形器；
双通道下行链路，包括从第一环形器的下行信号输出端依次连接的第一下行LNA和第一下行选频器、以及从第二环形器的下行信号输出端依次连接的第二下行LNA和第二下行选频器，两个下行选频器经合路器接下行功放，下行功放的输出端接第三环形器的下行信号输入端；
双通道上行链路，包括从第三环形器的上行信号输出端依次连接的上行LNA、上行选频器和功分器，功分器的两个输出端分别接第一和第二两个上行功放，两个上行功放的输出端分别接第一和第二两个环形器的上行信号输入端；
相互连接的主、从TD MODEM，分别与所述两个下行选频器连接，用于对所述双通道下行链路的两个通道中的信号进行频率纠正，以及根据通道切换规则输出同步脉冲信号和告警使能信号；以及
同步单元，用于对所述同步脉冲信号和告警使能信号进行逻辑运算，输出开关信号控制所述双通道下行链路和双通道上行链路的通道切换。
2.根据权利要求1所述的双通道车载纠偏直放站，其特征在于：所述同步单元输出的开关信号包括上行LNA开关信号、上行选频控制开关信号、第一上行功放开关信号、第二上行功放开关信号、第一下行LNA开关信号、第二下行LNA开关信号、第一下行选频控制开关信号、第二下行选频控制开关信号和下行功放开关信号。
3.根据权利要求1所述的双通道车载纠偏直放站，其特征在于：所述同步单元具有AGC模块，该AGC模块通过下行ALC实现下行自动增益控制，并通过下行ALC起控深度控制上行数控衰减实现上行自动增益联动调节。
4.根据权利要求1所述的双通道车载纠偏直放站，其特征在于：还包括三个滤波器，分别连接在第一施主端和第一环形器之间、第二施主端和第二环形器之间、重发端和第三环形器之间。
5.基于权利要求1-4任一项所述直放站的通道切换方法，其特征在于包括以下步骤：
a.检测两个通道的主用小区的信道号以及两个通道中信号的强度；
b.根据检测到的信道号和信号强度，按通道切换规则向主、从TD MODEM发出通道切换控制命令，使它们向同步单元输出同步信号和相应的告警使能信号；
c.同步单元根据主、从TD MODEM输入的同步信号和告警使能信号，产生各种开关信号，控制双通道下行链路和双通道上行链路中各部件的工作状态，从而实现对两个通道的控制。
6.根据权利要求5所述的通道切换方法，其特征在于：所述步骤a中，由主TD MODEM完成一个通道的主用小区信道号检测和该一个通道中信号强度的检测，由从TD MODEM完成另一个通道的主用小区信道号检测和该另一个通道中信号强度的检测，所述步骤b中，由主TD MODEM进行判断并发出通道切换控制命令。
7.根据权利要求6所述的通道切换方法，其特征在于：步骤b包括
b1.主TD MODEM通过主从通信提取从TD MODEM的主用小区信道号，与主TD MODEM的主用小区信道号比较，判断是否为同一小区；
b2.若为不同小区，则主TD MODEM执行异小区同步使能切换算法，向同步单元输出同步信号SY1和告警使能信号“1”，并控制从TD MODEM向同步单元输出同步信号SY2和告警使能信号“1”，然后转至步骤b1；
b3.若为同一小区，则执行同小区同步使能切换算法，判断开始运动时哪个通道的信号强；
b4.若主TD MODEM对应通道的信号强，则主TD MODEM向同步单元输出同步信号SY1和告警使能信号“1”，并控制从TD MODEM向同步单元输出同步信号SY2和告警使能信号“0”；实时检测从TD MODEM主用小区的信号强度，一旦超过主TD MODEM主用小区的信号门限值，则主TD MODEM向同步单元输出同步信号SY1和告警使能信号“0”，并控制从TD MODEM向同步单元输出同步信号SY2和告警使能信号“1”，然后转至步骤b1；
b5.若从TD MODEM对应通道的信号强，则主TD MODEM向同步单元输出同步信号SY1和告警使能信号“0”，并控制从TD MODEM向同步单元输出同步信号SY2和告警使能信号“1”；实时检测主TD MODEM主用小区的信号强度，一旦超过从TD MODEM主用小区的信号门限值，则主TD MODEM向同步单元输出同步信号SY1和告警使能信号“1”，并控制从TD MODEM向同步单元输出同步信号SY2和告警使能信号“0”，然后转至步骤b1。
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