CN102932808B - 高速场景信号发送方法及直放站 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高速场景信号发送方法及直放站。方法包括：直放站根据预先获取的第一载频的多普勒频偏值获得频偏补偿值，用频偏补偿值对载频为第一载频的上行和信号进行频偏补偿；直放站将频偏补偿后的上行和信号发送给基站。直放站包括：补偿处理模块，用于根据预先获取的第一载频的多普勒频偏值获取频偏补偿值，用频偏补偿值对载频为第一载频的上行和信号进行频偏补偿；发送模块，用于将频偏补偿后的上行和信号发送给基站。本发明技术方案减小了基站接收到的上行和信号中各个UE的上行信号的多普勒频偏，提高基站对各UE的上行信号的检测性能。

Description

高速场景信号发送方法及直放站

技术领域

本发明涉及移动通信技术，尤其涉及一种高速场景信号发送方法及直放站。

背景技术

目前，高速铁路覆盖已经成为无线通信领域一种典型的覆盖场景。在高速铁路覆盖场景下，采用直放站覆盖车厢已经成为典型的高速铁路覆盖方式。在上行方向上，直放站接收车厢内各用户设备(User Equipment；简称为：UE)同时发送的载波频率为f₀的上行信号。这些上行信号被直放站接收到时已经叠加在一起形成了上行和信号。直放站对该上行和信号进行功率放大后转发给基站。基站根据接收到的上行和信号分别检测各个UE通过载波f₀发送的上行信号。在下行方向上，基站将发送给各个UE的下行信号叠加在一起形成下行和信号，将下行和信号进行载波频率为f₀的调制，并将调制以后的下行和信号发送给直放站。直放站接收基站发送的下行和信号，将该下行和信号转发给车厢内各个UE。车厢内各个UE接收直放站转发的下行和信号，从接收到的下行和信号中检测基站发送给自己的下行信号。

由于车厢内各UE随列车一起高速运行，因此基站接收到的上行和信号具有较大的多普勒频偏。由于基站具有强大的基带处理能力，故基站估计上行和信号中每个UE的上行信号所具有的多普勒频偏，并对每个UE的上行信号进行频偏补偿，从而提高对各UE的上行信号的检测性能。

但是，随着高速铁路不断提速，许多高速铁路的速度已经达到350千米每小时(Kmph)，磁悬浮铁路的运行速度更是高达430kmph。当列车以430kmph的速度运行时，基站接收到的上行和信号的多普勒频偏将高达1600赫兹(Hz)，而目前基站的基带处理能力还不足以应付超过1000Hz的多普勒频偏，也就是说随着高速铁路运行速度的不断提高，基站对各个UE的上行信号的检测性能将大幅下降。

发明内容

本发明提供一种高速场景信号发送方法及直放站，用以提高基站对各高速运行的UE的上行信号的检测性能。

本发明提供一种高速场景信号发送方法，包括：

直放站根据预先获取的第一载频的多普勒频偏值获取频偏补偿值，用所述频偏补偿值对载频为所述第一载频的上行和信号进行频偏补偿；

所述直放站将频偏补偿后的上行和信号发送给基站。

本发明提供一种直放站，包括：

补偿处理模块，用于根据预先获取的第一载频的多普勒频偏值获取频偏补偿值，用所述频偏补偿值对载频为所述第一载频的上行和信号进行频偏补偿；

发送模块，用于将频偏补偿后的上行和信号发送给基站。

本发明的高速场景信号发送方法及直放站，根据预先获取的多普勒频偏值获得频偏补偿值，对上行和信号进行频偏补偿，将经过频偏补偿后的上行和信号发送给基站，从而减小了基站接收到的上行和信号中各个UE的上行信号的多普勒频偏，提高了基站对各UE的上行信号的检测性能。

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为本发明一实施例提供的高速场景信号发送方法的流程图；

图2为本发明另一实施例提供的高速场景信号发送方法的流程图；

图3为本发明又一实施例提供的高速场景信号发送方法的流程图；

图4为本发明一实施例提供的直放站的结构示意图；

图5为本发明另一实施例提供的直放站的结构示意图。

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。

图1为本发明一实施例提供的高速场景信号发送方法的流程图。如图1所示，本实施例的方法包括：

步骤101、直放站根据预先获取的第一载频的多普勒频偏值获取频偏补偿值，用频偏补偿值对载频为第一载频的上行和信号进行频偏补偿。

在本发明各实施例中将第一载频记为载频f₀。

在高速铁路覆盖场景下，车厢内的UE随着列车一起高速运动。各UE同时以载频f₀发送上行信号给直放站，直放站接收到的信号为这些上行信号叠加在一起形成的上行和信号。在本实施例中，直放站在将上行和信号转发给基站之前，根据预先获取的载频f₀的多普勒频偏值获取频偏补偿值，用频偏补偿值对上行和信号进行频偏补偿，以降低基站接收到的上行和信号中各个UE的上行信号的多普勒频偏。

通常情况下，直放站接收基站通过小区内的下行导频信道发送的下行信号，对该下行信号进行多普勒频偏估计，获得该下行导频信道所在载波的多普勒频偏值。而后，直放站将该下行导频信道所在载波的多普勒频偏值乘以一比例因子，获得小区内载频f₀的多普勒频偏值。其中，根据接收到的导频信道上的下行信号进行多普勒频偏估计获得导频所在载波的多普勒频偏值的方法属于现有技术，具体的多普勒频偏估计方法很多，在此不再赘述。所述比例因子为载频f₀与直放站接收该下行导频信道上的下行信号时所采用的载波频率的比值，具体计算方法如下：

首先设下行导频信道所在的载波频率为f_pilot，直放站接收该下行导频信号上的下行信号时采用的载频为：g_pilot。直放站接收基站下发的载频为f₀的载波上的下行信号时采用的载频为：g₀。

当g_pilot＝f_pilot且g₀＝f₀时，该比例因子为但通常情况下，g_pilot≠f_pilot但是接近f_pilot，g₀≠f₀但是接近f₀。在这种通常情况下，该比例因子为：

所述下行导频信道可以为小区内发送系统消息的信道。例如：在时分同步码分多址(Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access；简称为：TD-SCDMA)系统中，发送系统消息的信道为小区内主载波上的主公共控制物理信道(Primary Common Control Physical Channel；简称为：PCCPCH)。

步骤102、直放站将频偏补偿后的上行和信号发送给基站。

在对上行和信号进行频偏补偿后，发送给基站，可以降低基站接收到的上行和信号中各个UE的上行信号的多普勒频偏，使得各个UE的多普勒频偏落在基站的多普勒频偏估计范围内，并使各个UE的多普勒频偏尽可能小，从而提高了基站对各UE的上行信号的检测性能。在基站的多普勒频偏估计范围内，UE的多普勒频偏越小，基站的估计性能越好。本实施例中的频偏补偿方法不仅可以使UE的上行信号到达基站时的多普勒频偏落在基站的多普勒频偏估计范围内而且可以使该各UE的上行信号的频偏尽可能地小，因此，本实施例可以大幅度提高基站对UE上行信号的检测性能。

在本实施例的高速场景信号发送方法中，直放站接收各UE的上行信号叠加形成的上行和信号，根据预先获取的多普勒频偏值获取频偏补偿值，对上行和信号进行频偏补偿，将经过频偏补偿后的上行和信号发送给基站，从而减小了基站接收到的上行和信号中各个UE的上行信号的多普勒频偏，提高了基站对各UE的上行信号的检测性能。

图2为本发明另一实施例提供的高速场景信号发送方法的流程图。如图2所示，本实施例的方法包括：

步骤200、直放站接收基站通过下行导频信道发送的下行信号，对下行信号进行多普勒频偏估计，获取该下行导频信道所在载频的多普勒频偏值，并将该下行导频信道所在载频的多普勒频偏值乘以比例因子获取载频f₀的多普勒频偏值。

该下行导频信道可以为小区内发送系统消息的信道。在TD-SCDMA系统，该发送系统消息的信道为PCCPCH。有关比例因子可参见图1所示实施例中的描述。

步骤201、直放站接收由各UE发送的载频为f₀的上行信号叠加而成的上行和信号。

其中，载频f₀为预先配置给UE的发送上行信号和接收下行信号的载频。UE接收直放站转发的下行和信号，并使预先配置的载频f₀跟踪该下行和信号中UE的下行信号的载频。因此，尽管给UE配置了载频f₀，但UE发送上行信号时所使用的实际载波频率为跟踪下行信号而得到的载波频率，该跟踪到的载波频率接近所配置的载频f₀。

步骤202、直放站采用接收基站下发的载频为f₀的下行信号时使用的载波频率对上行和信号进行解调，并对解调后的上行和信号进行模数转换，获取码片级上行基带和信号。

在实际应用中，直放站用自己接收下行信号的载波频率g₀对上行和信号进行解调，并对解调后的上行和信号进行模数转换，生成码片级上行基带和信号，记为b(n)。

步骤203、直放站根据公式(1)，对码片级上行基带和信号b(n)进行频偏补偿。

$s\left(n\right)=b\left(n\right)e^{j2\mathrm{\π\Δ}{f}^{\′}n{T}_c}---\left(1\right)$

其中，s(n)为频偏补偿后的码片级上行基带和信号；b(n)为码片级上行基带和信号；Δf′为频偏补偿值；T_c为一个码片的持续时间；n＝1，2，......，N，表示码片号，N表示码片总个数。其中，Δf′通常在范围[0，2Δf]内取值。而具体地，在范围[0，2Δf]内确定Δf′的方法很多，例如：可以按照Δf′＝ρΔf确定Δf′。其中，ρ为补偿的比例因子，且ρ∈[0，2]；而Δf为直放站预先获取的载频f₀的多普勒频偏值。例如：当ρ＝1时，Δf′＝-Δf；当ρ＝2时，Δf′＝-2Δf。较为优选的，可以令ρ＝2。

步骤204、直放站采用接收基站下发的载频为f₀的下行信号时使用的载波频率对频偏补偿后的码片级上行基带和信号进行调制，获取频偏补偿后的上行和信号。

其中，直放站调制使用的载波频率等于直放站接收下行信号时采用的载波频率g₀。具体的，直放站用频偏补偿后的码片级上行基带和信号对直放站接收下行信号的载频g₀进行幅度调制，调制后的信号即为频偏补偿后的上行和信号。

步骤205、直放站将频偏补偿后的上行和信号进行功率放大后，发送给基站。

进一步，在上述步骤202之前还可以包括一可选步骤，即直放站将载频f₀的多普勒频偏值与预先设定的频偏阈值进行比较，来判断是否需要对上行和信号进行频偏补偿的步骤。具体的，直放站判断载频f₀的多普勒频偏值是否大于预设频偏阈值；当载频f₀的多普勒频偏值大于预设频偏阈值时，直放站执行步骤202及后续步骤实现对上行和信号的频偏补偿；当载频f₀的多普勒频偏值不大于预设频偏阈值时，可以直接执行步骤205，即直接将上行和信号进行功率放大后转发给基站，以提高转发效率，减轻直放站的负担。其中，频偏阈值为大于0的正整数，较为优选可以设置频偏阈值为100Hz。

在本实施例的高速场景信号发送方法中，直放站接收由各UE的上行信号叠加形成的上行和信号，根据预先获取的多普勒频偏值获取频偏补偿值，对上行和信号进行频偏补偿，将经过频偏补偿后的上行和信号发送给基站，从而减小了基站接收到的上行和信号中各个UE的上行信号的多普勒频偏，提高了基站对各UE的上行信号的检测性能。

图3为本发明又一实施例提供的高速场景信号发送方法的流程图。如图3所示，本实施例的方法包括：

步骤300、直放站接收基站通过下行导频信道发送的下行信号，对下行信号进行多普勒频偏估计，获取该下行导频信道所在载频的多普勒频偏值，并将该下行导频信道所在载频的多普勒频偏值乘以比例因子获取载频f₀上的多普勒频偏值。

步骤301、直放站接收由各UE发送的载频为f₀的上行信号叠加而成的上行和信号。

步骤300和步骤301详见图2中步骤200和步骤201的描述。

步骤302、直放站对上行和信号进行调制频率为频偏补偿值Δf′的调制，获取频偏补偿后的上行和信号。

其中，频偏补偿值Δf′的获取方法详见步骤203中Δf′的获取方法。

在本实施例中，直放站直接以频偏补偿值Δf′为调制频率，对上行和信号直接进行二次调制，调制后的信号即为频偏补偿后的上行和信号，该方式实现简单，有利于提高信号转发的效率。

步骤303、直放站将频偏补偿后的上行和信号进行功率放大后，发送给基站。

进一步，在上述步骤302之前还可以包括一可选步骤，即直放站将载频f₀的多普勒频偏值与预先设定的频偏阈值进行比较，来判断是否需要对上行和信号进行频偏补偿的步骤。具体的，直放站判断载频f₀的多普勒频偏值是否大于预设频偏阈值；当载频f₀的多普勒频偏值大于预设频偏阈值时，直放站执行步骤302实现对上行和信号的频偏补偿；当载频f₀的多普勒频偏值不大于预设频偏阈值时，可以直接执行步骤303，即直接将上行和信号进行功率放大后转发给基站，以提高转发效率，减轻直放站的负担。其中，频偏阈值为大于0的正整数，较为优选可以设置频偏阈值为100Hz。

在本实施例的高速场景信号发送方法中，直放站接收各UE的上行信号叠加形成的上行和信号，根据预先获取的多普勒频偏值获取频偏补偿值，对上行和信号进行频偏补偿，将经过频偏补偿后的上行和信号发送给基站，从而减小了基站接收到的上行和信号中各个UE的上行信号的多普勒频偏，提高了基站对各UE的上行信号的检测性能。

图4为本发明一实施例提供的直放站的结构示意图。如图4所示，本实施例的直放站包括：补偿处理模块41和发送模块42。

其中，补偿处理模块41，用于根据预先获取的第一载频的多普勒频偏值获取频偏补偿值，用获取的频偏补偿值对载频为第一载频的上行和信号进行频偏补偿。发送模块42，与补偿处理模块41连接，用于将频偏补偿后的上行和信号发送给基站。具体的，发送模块42对频偏补偿后的上行和信号进行功率放大后发送给基站。

本实施例的直放站的各功能模块可用于执行图1所示高速场景信号发送方法的流程，其具体工作原理不再赘述，详见方法实施例的描述。

本实施例的直放站，在接收各UE的上行信号叠加形成的上行和信号之后，根据预先获取的第一载频的多普勒频偏值获取频偏补偿值，用频偏补偿值对上行和信号进行频偏补偿，将经过频偏补偿后的上行和信号发送给基站，从而减小了基站接收到的上行和信号中各个UE的上行信号的多普勒频偏，提高了基站对各UE的上行信号的检测性能。

图5为本发明另一实施例提供的直放站的结构示意图。本实施例基于图4所示实施例实现，如图5所示，本实施例的直放站还包括：频偏值获取模块51，用于预先获取第一载频的多普勒频偏值。

其中，频偏值获取模块51的一种实现结构包括：接收单元511和多普勒频偏估计单元512。接收单元511，用于接收基站通过下行导频信道发送的下行信号。多普勒频偏估计单元512，与接收单元511连接，用于对接收到的下行信号进行多普勒频偏估计，获取下行导频信道所在载频的多普勒频偏值，并用下行导频所在载频的多普勒频偏值乘以比例因子之积作为第一载频的多普勒频偏值，并提供给补偿处理模块41。其中，比例因子为第一载频与直放站接收下行导频信道上的下行信号时所采用的载波频率的比值。

其中，补偿处理模块41的一种实现结构包括：获取单元410、解调单元411、补偿单元412和调制单元413。

具体的，获取单元410，用于根据多普勒频偏估计单元512获取的第一载频的多普勒频偏值，获取频偏补偿值。解调单元411，用于采用接收基站下发的载频为第一载频的下行信号时使用的载波频率对载频为第一载频的上行和信号进行解调，并对解调后的上行和信号进行模数转换，获取码片级上行基带和信号。补偿单元412，与获取单元410和解调单元411连接，用于根据公式(1)，对码片级上行基带和信号进行频偏补偿。调制单元413，与补偿单元412连接，用于采用接收基站下发的载频为第一载频的下行信号时使用的载波频率对频偏补偿后的码片级上行基带和信号进行调制，获取频偏补偿后的上行和信号。其中，关于公式(1)以及其中各符号说明详见图2所示实施例的描述。

补偿处理模块41的上述各功能单元可用于执行图2所示高速场景信号发送方法中的相应流程，其具体工作原理不再赘述，详见方法实施例的描述。

另外，本实施例的补偿处理模块41还可用于对上行和信号进行频率为频偏补偿值的调制，来获取频偏补偿后的上行和信号，具体可用于执行图3所示信号发送方法中的相应流程，其具体工作原理不再赘述，详见方法实施例的描述。

更进一步，直放站还可以包括：判断模块52和触发模块53。

其中，判断模块52，用于在补偿处理模块41根据预先获取的第一载频的多普勒频偏值获取频偏补偿值，用频偏补偿值对载频为第一载频的上行和信号进行频偏补偿之前，判断第一载频的多普勒频偏值是否大于预设频偏阈值。触发模块53，与判断模块52和补偿处理模块41连接，用于在判断模块52的判断结果为是时，触发补偿处理模块41执行根据预先获取的第一载频的多普勒频偏值获取频偏补偿值，用频偏补偿值对载频为第一载频的上行和信号进行频偏补偿的操作。

上述判断模块52和触发模块53可用于执行图2或图3所示信号发送方法中可选的进一步处理流程，其具体工作原理不再赘述，详见方法实施例的描述。

本实施例的直放站，接收各UE的上行信号叠加形成的上行和信号，根据预先获取的多普勒频偏值获取频偏补偿值，对上行和信号进行频偏补偿，将经过频偏补偿后的上行和信号发送给基站，从而减小了基站接收到的上行和信号中各个UE的上行信号的多普勒频偏，提高了基站对各UE的上行信号的检测性能。

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 (7)

1.一种高速场景信号发送方法，其特征在于，包括：

直放站根据预先获取的第一载频的多普勒频偏值获取频偏补偿值，用所述频偏补偿值对载频为所述第一载频的上行和信号进行频偏补偿；

所述直放站将频偏补偿后的上行和信号发送给基站；

其中，所述直放站用所述频偏补偿值对载频为所述第一载频的上行和信号进行频偏补偿包括：

所述直放站采用接收所述基站下发的载频为所述第一载频的下行信号时使用的载波频率对所述上行和信号进行解调，并对解调后的上行和信号进行模数转换，获取码片级上行基带和信号；

所述直放站根据公式对所述码片级上行基带和信号进行频偏补偿；

所述直放站采用接收所述基站下发的载频为所述第一载频的下行信号时使用的载波频率对频偏补偿后的码片级上行基带和信号进行调制，获取所述频偏补偿后的上行和信号；

其中，s(n)为所述频偏补偿后的码片级上行基带和信号；

b(n)为所述码片级上行基带和信号；

Δf'为所述频偏补偿值，且Δf'在范围[0,2Δf]内取值，Δf为预先获取的所述第一载频的多普勒频偏值；

T_c为一个码片的持续时间；

n＝1,2,......,N，表示码片号，N表示码片总个数。

2.根据权利要求1所述的高速场景信号发送方法，其特征在于，预先获取所述第一载频的多普勒频偏值包括：

所述直放站接收所述基站通过下行导频信道发送的下行信号；

所述直放站对所述下行信号进行多普勒频偏估计，获取所述下行导频信道所在载频的多普勒频偏值，并用所述下行导频信道所在载频的多普勒频偏值乘以比例因子之积作为所述第一载频的多普勒频偏值；所述比例因子为所述第一载频与所述直放站接收所述下行导频信道上的下行信号时所采用的载波频率的比值。

3.根据权利要求1所述的高速场景信号发送方法，其特征在于，所述直放站根据预先获取的第一载频的多普勒频偏值获取频偏补偿值，用所述频偏补偿值对载频为所述第一载频的上行和信号进行频偏补偿之前包括：

所述直放站判断所述预先获取的所述第一载频的多普勒频偏值是否大于预设频偏阈值；

当所述第一载频的多普勒频偏值大于所述预设频偏阈值时，所述直放站执行根据预先获取的第一载频的多普勒频偏值获取频偏补偿值，用所述频偏补偿值对载频为所述第一载频的上行和信号进行频偏补偿的操作。

4.一种直放站，其特征在于，包括：

补偿处理模块，用于根据预先获取的第一载频的多普勒频偏值获取频偏补偿值，用所述频偏补偿值对载频为所述第一载频的上行和信号进行频偏补偿；

发送模块，用于将频偏补偿后的上行和信号发送给基站；

其中，所述补偿处理模块包括：

获取单元，用于根据预先获取的所述第一载频的多普勒频偏值，获取所述频偏补偿值；

解调单元，用于采用接收所述基站下发的载频为所述第一载频的下行信号时使用的载波频率对所述载频为所述第一载频的上行和信号进行解调，并对解调后的上行和信号进行模数转换，获取码片级上行基带和信号；

补偿单元，用于根据公式对所述码片级上行基带和信号进行频偏补偿；

调制单元，用于采用接收所述基站下发的载频为所述第一载频的下行信号时使用的载波频率对频偏补偿后的码片级上行基带和信号进行调制，获取所述频偏补偿后的上行和信号；

其中，s(n)为频偏补偿后的码片级上行基带信号；

b(n)为码片级上行基带信号；

Δf'为所述频偏补偿值，且Δf'在范围[0,2Δf]内取值，Δf为预先获取的所述第一载频的多普勒频偏值；

T_c为一个码片的持续时间；

n＝1,2,......,N，表示码片号，N表示码片总个数。

5.根据权利要求4所述的直放站，其特征在于，还包括：

频偏值获取模块，用于预先获取所述第一载频的多普勒频偏值。

6.根据权利要求5所述的直放站，其特征在于，所述频偏值获取模块包括：

接收单元，用于接收所述基站通过下行导频信道发送的下行信号；

多普勒频偏估计单元，用于对所述下行信号进行多普勒频偏估计，获取所述下行导频信道所在载频的多普勒频偏值，并用所述下行导频所在载频的多普勒频偏值乘以比例因子之积作为所述第一载频的多普勒频偏值；所述比例因子为所述第一载频与所述直放站接收所述下行导频信道上的下行信号时所采用的载波频率的比值。

7.根据权利要求4所述的直放站，其特征在于，还包括：

判断模块，用于在所述补偿处理模块根据预先获取的第一载频的多普勒频偏值获取频偏补偿值，用所述频偏补偿值对载频为所述第一载频的上行和信号进行频偏补偿之前，判断所述第一载频的多普勒频偏值是否大于预设频偏阈值；

触发模块，用于在所述判断模块的判断结果为是时，触发所述补偿处理模块执行根据预先获取的第一载频的多普勒频偏值获取频偏补偿值，用所述频偏补偿值对载频为所述第一载频的上行和信号进行频偏补偿的操作。