CN105100340A - 可纠正多普勒效应的系统、移动终端及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可纠正多普勒效应的系统、移动终端及方法，该系统运行在移动终端和通信基站的环境架构中，该系统包括一侦测模块、一判断模块和一调节模块。该侦测模块用于实时侦测该通信基站发送给移动终端的信号强度，并确定侦测到的该信号强度的变化趋势，该判断模块用于将该获取到的移动终端的速度与一门限速度进行比较，该处理模块用于控制处理单元产生一对应于该移动终端相对通信基站移动的速度以及信号强度变化趋势的PWM电压信号，并控制处理单元将产生的PWM电压信号发送至移动终端的压控振荡电路上。本发明实现方式简单，能够实现对手机等移动终端的多普勒频偏效应进行补偿，降低了对通信网络的依赖程度。

Description

可纠正多普勒效应的系统、移动终端及方法

技术领域

本发明涉及移动通信领域，特别涉及一种基于GPS（GlobalPositioningSystem）自动纠正多普勒效应的系统、移动终端及方法。

背景技术

随着时速超过300公里的高铁普及商用，我国轨道交通已经进入高速时代。高铁在给人们带来便利和快捷的同时，也为移动通信网络规划建设带来巨大挑战。移动通信网络覆盖的一个重要问题是用户处在高速移动当中，多普勒效应非常明显，这里多普勒效应是指接收机接收到的信号载波频率因为信号源和接收机的相对运动而产生的变化，即产生了频偏，网络的优化主要是克服这些问题。然而无线网络优化的建设周期长，投入大，且在高铁沿线，由于各种地理原因，很多地方无法架设通信基站，使得通信网络的覆盖并不能面面俱到，因而，仅仅靠高铁的无线网络设施的优化不可能达到静止或低速运行时的通话质量。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种可纠正多普勒效应的系统、移动终端及方法，使得手机主动侦测多普勒频移量进行自行修正，让手机在许多恶劣的情况下依然可以保证通信畅通。

一种可纠正多普勒效应的系统，该系统运行在移动终端中，该移动终端用于与通信基站进行通信，该系统包括：

一侦测模块，用于实时侦测该通信基站发送给移动终端的信号强度，并确定侦测到的该信号强度的变化趋势；

一判断模块，用于获取该移动终端的GPS单元确定的该移动终端相对通信基站移动的速度，并将获取到的该速度与该移动终端当前所使用的网络制式对应的一门限速度进行比较；以及

一调节模块，用于根据该判断模块确定的该移动终端相对通信基站移动的速度以及该侦测模块侦测到的信号强度变化趋势，并控制处理单元产生一对应于该移动终端相对通信基站移动的速度以及信号强度变化趋势的PWM电压信号，并控制处理单元将产生的PWM电压信号发送至移动终端的压控振荡电路，而控制该压控振荡电路调整本振频率而对该多普勒频偏进行补偿。

一种可纠正多普勒效应的移动终端，该移动终端和一通信基站进行通信，该移动终端包括一处理单元、一存储单元、压控振荡电路、一GPS单元以及一通信单元，该GPS单元用于侦测移动终端相对通信通信基站移动的速度，该通信单元用于移动终端与通信基站之间的通信，从而将移动终端接入移动网络，该压控振荡电路用于产生移动终端接收信号的本振频率，该存储单元还存储有一可纠正多普勒效应的系统，该处理单元能够调用执行存储在存储单元中的该系统，该处理单元包括：

一侦测模块，用于实时侦测该通信基站发送给移动终端的信号强度，并确定侦测到的该信号强度的变化趋势；

一判断模块，用于获取该移动终端的GPS单元确定的该移动终端相对通信基站移动的速度，并将获取到的该速度与该移动终端当前所使用的网络制式对应的一门限速度进行比较；以及

一调节模块，用于根据该判断模块确定的该移动终端相对通信基站移动的速度以及该侦测模块侦测到的信号强度变化趋势，并控制处理单元产生一对应于该移动终端相对通信基站移动的速度以及信号强度变化趋势的PWM电压信号，并控制处理单元将产生的PWM电压信号发送至移动终端的压控振荡电路，而控制该压控振荡电路调整本振频率而对该多普勒频偏进行补偿。

一种可纠正多普勒效应的方法，该方法应用在一种移动终端中，该方法包括步骤：实时侦测该通信基站发送给移动终端的信号强度，并确定侦测到的该信号强度的变化趋势；获取该GPS单元确定的该移动终端相对通信基站移动的速度，并将获取到的该速度与移动终端所使用的网络通信制式对应的一门限速度进行比较；根据确定的该移动终端相对通信基站移动的速度以及该侦测到的信号强度变化趋势，并控制处理单元产生一对应于该移动终端相对通信基站移动的速度以及信号强度变化趋势的PWM电压信号，并控制处理单元将产生的PWM电压信号发送至移动终端的压控振荡电路，而控制该压控振荡电路调整本振频率而对该多普勒频偏进行补偿。

本发明实现方式简单，能够实现对手机等移动终端的多普勒频偏效应进行补偿，降低了对通信网络的依赖程度。

附图说明

图1为本发明一实施方式中的移动终端的模块架构图。

图2为本发明一较佳实施方式中的可纠正多普勒效应系统的功能模块图。

图3为本发明一较佳实施方式中的可纠正多普勒效应移动终端中压控振荡电路的连接示意图。

图4为本发明一较佳实施方式中的可纠正多普勒效应方法的流程图。

主要元件符号说明

可纠正多普勒效应的系统	100
		移动终端	200
通信基站	300
		处理单元	10
存储单元	20
		压控振荡电路	30
GPS单元	40
		通信单元	50
侦测模块	12
		判断模块	13
调节模块	14
		TCXO	31
变容二极管	32

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参考图1所示，为本发明一种可纠正多普勒效应的系统100所运行的移动终端200的功能模块图。该移动终端200包括一处理单元10、一存储单元20、压控振荡电路30、一GPS单元40及一通信单元50。该GPS单元40用于侦测移动终端200相对通信通信基站300移动的速度。该通信单元50用于与至少一通信通信基站300通信，从而将移动终端200接入移动网络。该存储单元20存储有该系统100，该处理单元10用于调用执行存储在存储单元中的该系统100。在其他实施方式中，该系统100为固化于该处理单元10中的程序。其中，该压控振荡电路30用于产生移动终端200接收信号的本振频率。该系统100根据多普勒效应带来的影响而改变该压控振荡电路30产生的本振频率，而消除该多普勒效应的影响。本实施方式中，该移动终端200为一手机或可拨打电话的平板电脑等具有移动通信功能的终端设备。

请参考图2所示，为本发明一较佳实施方式中的可纠正多普勒效应系统100的功能模块图。该系统100包括一侦测模块12、一判断模块13和一调节模块14。该侦测模块12用于实时侦测该通信基站300发送给移动终端200的信号强度，并确定侦测到的该信号强度的变化趋势。具体的，当侦测模块12根据侦测到该移动终端200所接收到的信号强度的变化而确定该信号强度的变化趋势为逐渐降低或逐渐增大。众所周知，当移动终端200为朝着远离通信基站300的方向运动时，由于离该通信基站300越来越近，因此信号强度为逐渐增大，此时的多普勒频偏为正值，当移动终端200为朝着靠近该通信基站300的方向运动，由于离该通信基站300越来越远，因此信号强度的变化趋势为逐渐减小，此时的多普勒频偏为负值。

该判断模块13用于获取该GPS单元40确定的该移动终端200相对通信基站300移动的速度，并将获取到的该速度与移动终端200所使用的网络通信制式对应的一门限速度进行比较。其中，该门限速度指该移动终端200在不影响网络性能的情况下所能达到的最大速度。该判断模块13并在检测到的该移动终端200移动速度不小于该门限速度时，即大于或等于该门限速度时，产生一触发信号。

该调节模块14用于在接收到判断模块13发送的触发信号时，根据该判断模块13确定的该移动终端200相对通信基站300移动的速度以及该侦测模块12侦测的信号强度变化趋势控制处理单元10产生一对应该该移动终端200的移动速度、信号强度变化趋势的的PWM（PulseWidthModulation，脉宽调制）电压信号，并将该PWM电压信号发送至对多普勒频偏进行补偿的压控振荡电路30上，从而控制该压控振荡电路30根据该PWM电压信号调整本振频率而对该多普勒频偏进行补偿。

由于不同通信制式的通信系统，所允许的频率偏移范围不同，因而移动终端200中不同网络通信制式下的通信系统门限速度也不同。其中，存储单元20中存储有一移动终端200网络通信制式与门限速度的速度对应关系表，该速度对应关系表中定义了移动终端200中多个网络通信制式下对应的移动终端200的门限速度。该判断模块13确定该移动终端200当前所使用的网络通信制式，并根据该存储单元20中的该速度对应关系表而确定与该网络通信制式所对应的门限速度。其中，该判断模块13为通过判断载波频率来确定该移动终端200当前所使用的网络制式。

在本实施方式中，该存储单元20中还存储有一电压对应关系表，该电压对应关系表中定义了移动终端200的多普勒频偏与PWM电压信号的对应关系。该调节模块14根据该移动终端200的移动速度及信号强度变化趋势计算出对应的多普勒频偏，然后根据该电压对应关系表确定与该多普勒频偏对应的PWM电压信号，而控制该处理单元10产生该PWM电压信号。其中，该电压对应关系表可预先由实验得出。

具体的，该调节模块14根据多普勒频偏的方程式：计算得出该多普勒频偏。其中，方程式中，为多普勒频偏，为信号载波频率，为移动电话的移动速度，为电磁波的传播速度，为该移动终端200移动方向和信号传播方向之间的夹角。本实施方式中，信号的载波频率为902.4MHz，同时考虑到通信基站300紧靠着高铁沿线排布，夹角很小，可以认为当信号强度变化趋势由弱变强时，即移动终端200朝着靠近通信基站300方向运动时，夹角为0度， 为1，而当信号强度变化趋势由强变弱时，即移动终端200朝着远离通信基站300的方向运动时，夹角为180度，因而 为-1。从而，当移动终端200朝着靠近通信基站300方向运动时，多普勒频偏为正，当移动终端200朝着远离通信基站300的方向运动则多普勒频偏为负。

其中，该门限速度也为根据多普勒频偏的方程式：预先计算得到，即，若该最大允许的频偏为已知，则可根据该多普勒频偏的方程式计算得到该最大允许的门限速度。显然，该门限速度由对应的移动终端200网络通信制式下的信号载波频率以及该网络制式下所允许的多普勒频偏范围决定。例如，移动终端200所使用的网络通信制式为GSM（GlobalSystemforMobileCommunication）时，GSM移动通信系统所允许的频偏范围不能超过90Hz，信号的载波频率为902.4MHz，通过所述的多普勒频偏方程式可以计算出该移动终端200的门限速度为29.2。

在其他实施方式中，该存储单元20中存储的电压对应关系表中定义了移动终端200的移动速度、信号强度变化趋势与PWM电压信号的对应关系，该调节模块14直接根据该电压对应关系表来确定与该移动终端200的移动速度、信号强度变化趋势对应的PWM电压信号，而控制该处理单元10产生该PWM电压信号。

其中，当判断模块13判断该移动终端200的移动速度值小于该门限速度值，则继续获取该移动终端200移动速度值并与该门限速度值进行比较。

请一并参阅图3，具体的，该压控振荡电路30包括一TCXO（TemperatureCompensateCrystalOscillator，温度补偿晶体振荡电路）31以及一变容二极管32。该变容二极管32连接该TCXO31，该变容二极管32的电容的变化影响该TCXO31产生的本振频率。该变容二极管32并与该处理单元10连接并用于接收该处理单元10产生的PWM电压信号，该PWM电压信号用于控制该变容二极管32的电压，使得该变容二极管32的电容发生相应变化，从而使TCXO本振频率产生相应的频偏。其中，该变容二极管32的结电容随着PWM电压的增加而减小。

其中，该TCXO本振频率产生相应的频偏与该移动终端200运动时产生的多普勒频偏相同，从而使得该TCXO的本振频率与受多普勒频偏影响的接收信号的载波频率相同或相近。具体的，TCXO产生的频偏的正负取决于该多普勒频偏的正负，如前所述，侦测模块12侦测到的信号强度变化趋势为由强变弱时，则移动终端200远离通信基站300方向运动，相应的多普勒频移为负值，此时，该TCXO本振频率产生的频偏也为负且大小与该多普勒频移的大小相等或相近。若侦测模块12侦测到的信号强度变化趋势为由弱变强时，则移动终端200朝着通信基站300方向运动，相应的多普勒频移为正值，则该TCXO本振频率产生的频移也为正，且大小与该多普勒频移的大小相等或相近。本实施方式中，该移动终端200中TCXO产生的频偏值正好可以补偿由移动终端200高速运动产生的多普勒的频移量，从而使得移动终端200的多普勒频偏的影响降到不影响正常通话质量的水平。

请参考图4所示，为本发明一较佳实施方式可纠正多普勒效应方法的流程图，该方法应用在一种可纠正多普勒效应的移动终端200中，该方法包括步骤：

S301：侦测模块12实时侦测该通信基站300发送给移动终端200的信号强度，并确定侦测到的该信号强度的变化趋势。具体的，当侦测模块12根据侦测到该移动终端200所接收到的信号强度的变化而确定该信号强度的变化趋势为逐渐降低或逐渐增大。

S302：判断模块13获取该GPS单元40确定的该移动终端200相对通信基站300移动的速度，并将获取到的该速度与移动终端200所使用的网络通信制式对应的一门限速度进行比较。其中，该门限速度指该移动终端200在不影响网络性能的情况下所能达到的最大速度。

S303：根据该判断模块13确定的该移动终端200相对通信基站300移动的速度以及该侦测模块12侦测的信号强度变化趋势控制处理单元10产生一对应该移动终端200的移动速度、信号强度变化趋势的的PWM电压信号，并控制处理单元10将产生的PWM电压信号发送至移动终端200的压控振荡电路30，而控制该压控振荡电路30调整本振频率而对该多普勒频偏进行补偿。在一实施方式中，该调节模块14根据多普勒频偏的方程式：计算得出一多普勒频偏，其中，为多普勒频偏，为信号载波频率，为移动终端200（的移动速度，为电磁波的传播速度，当信号强度变化趋势由弱变强时， 为1，而当信号强度变化趋势由强变弱时， 为-1；该调节模块14并根据存储在存储单元20中的定义了移动终端200的多普勒频偏与电压信号的对应关系的电压对应关系表确定与该多普勒频偏对应的PWM电压信号，而控制该处理单元10产生该PWM电压信号。在另一实施方式中，该调节模块14根据存储在存储单元20中的定义了移动终端200的移动速度、信号强度变化趋势与PWM电压信号的对应关系的电压对应关系表来确定与该移动终端200的移动速度、信号强度变化趋势对应的PWM电压信号，而控制该处理单元10产生该PWM电压信号。

S304：调节模块14并控制处理单元10将产生的PWM电压信号发送至对多普勒频偏进行补偿的压控振荡电路30上，而控制该压控振荡电路30根据该PWM电压信号调整本振频率而对该多普勒频偏进行补偿。

其中，在步骤S302中，当判断该移动终端200的移动速度值小于该门限速度值时，则返回到步骤S302。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种可纠正多普勒效应的系统，该系统运行在移动终端中，该移动终端用于与通信基站进行通信，其特征在于，该系统包括：

一侦测模块，用于实时侦测该通信基站发送给移动终端的信号强度，并确定侦测到的该信号强度的变化趋势；

一判断模块，用于获取该移动终端的GPS单元确定的该移动终端相对通信基站移动的速度，并将获取到的该速度与该移动终端当前所使用的网络制式对应的一门限速度进行比较；以及

一调节模块，用于根据该判断模块确定的该移动终端相对通信基站移动的速度以及该侦测模块侦测到的信号强度变化趋势，并控制该移动终端的处理单元产生一对应于该移动终端相对通信基站移动的速度以及信号强度变化趋势的PWM电压信号，并控制该处理单元将产生的PWM电压信号发送至该移动终端的压控振荡电路，从而控制该压控振荡电路调整本振频率而对多普勒频偏进行补偿。

2.如权利要求1所述的一种可纠正多普勒效应的系统，其特征在于，该判断模块根据存储在该移动终端的存储单元中的定义了移动终端多个网络通信制式下对应的移动终端的门限速度的对应关系表，确定该移动终端的网络通信制式下对应的该移动终端的门限速度。

3.如权利要求1所述的一种可纠正多普勒效应的系统，其特征在于，该调节模块根据多普勒频偏的方程式：计算得出一多普勒频偏，其中，为多普勒频偏，为信号载波频率，为移动终端的移动速度，为电磁波的传播速度，当信号强度变化趋势由弱变强时， 为1，而当信号强度变化趋势由强变弱时， 为-1；该调节模块并根据存储在该移动终端的存储单元中的定义了移动终端的多普勒频偏与电压信号的对应关系的电压对应关系表确定与该多普勒频偏对应的PWM电压信号，而控制该处理单元产生该PWM电压信号。

4.如权利要求1所述的一种可纠正多普勒效应的系统，其特征在于，该调节模块根据存储在该移动终端的存储单元中的定义了移动终端的移动速度、信号强度变化趋势与PWM电压信号的对应关系的电压对应关系表来确定与该移动终端的移动速度、信号强度变化趋势对应的PWM电压信号，而控制该处理单元产生该PWM电压信号。

5.一种可纠正多普勒效应的移动终端，该移动终端和一通信基站进行通信，其特征在于，该移动终端包括一处理单元、一存储单元、压控振荡电路、一GPS单元以及一通信单元，该GPS单元用于侦测移动终端相对通信通信基站移动的速度，该通信单元用于移动终端与通信基站之间的通信，从而将移动终端接入移动网络，该压控振荡电路用于产生移动终端接收信号的本振频率，该存储单元还存储有一可纠正多普勒效应的系统，该处理单元能够调用执行存储在存储单元中的该系统，该处理单元包括：

一侦测模块，用于实时侦测该通信基站发送给移动终端200的信号强度，并确定侦测到的该信号强度的变化趋势；

一判断模块，用于获取该移动终端的GPS单元确定的该移动终端相对通信基站移动的速度，并将获取到的该速度与该移动终端当前所使用的网络制式对应的一门限速度进行比较；以及

一调节模块，用于根据该判断模块确定的该移动终端相对通信基站移动的速度以及该侦测模块侦测到的信号强度变化趋势，并控制处理单元产生一对应于该移动终端相对通信基站移动的速度以及信号强度变化趋势的PWM电压信号，并控制处理单元将产生的PWM电压信号发送至移动终端的压控振荡电路，而控制该压控振荡电路调整本振频率而对该多普勒频偏进行补偿。

6.如权利要求5所述的一种可纠正多普勒效应的移动终端，其特征在于，该判断模块根据存储在该存储单元中的定义了移动终端多个网络通信制式下对应的移动终端的门限速度的对应关系表，确定该移动终端的网络通信制式下对应的该移动终端的门限速度。

7.如权利要求5所述的一种可纠正多普勒效应的移动终端，其特征在于，该调节模块根据多普勒频偏的方程式：计算得出一多普勒频偏，其中，为多普勒频偏，为信号载波频率，为移动电话的移动速度，为电磁波的传播速度，当信号强度变化趋势由弱变强时， 为1，而当信号强度变化趋势由强变弱时， 为-1；该调解模块并根据存储在存储单元中的定义了移动终端的多普勒频偏与电压信号的对应关系的电压对应关系表确定与该多普勒频偏对应的PWM电压信号，而控制该处理单元产生该PWM电压信号。

8.如权利要求5所述的一种可纠正多普勒效应的移动终端，其特征在于，该调节模块根据存储在存储单元中的定义了移动终端的移动速度、信号强度变化趋势与PWM电压信号的对应关系的电压对应关系表来确定与该移动终端的移动速度、信号强度变化趋势对应的PWM电压信号，而控制该处理单元产生该PWM电压信号。

9.如权利要求5所述的一种可纠正多普勒效应的移动终端，其特征在于，该压控振荡电路30包括一TCXO以及一变容二极管，该TCXO连接一该变容二极管，该变容二极管与该处理单元连接并接收该处理单元产生的PWM电压信号。

10.一种可纠正多普勒效应的方法，该方法应用在一种移动终端中，其特征在于，该方法包括步骤：

实时侦测该通信基站发送给移动终端的信号强度，并确定侦测到的该信号强度的变化趋势；

获取该GPS单元确定的该移动终端相对通信基站移动的速度，并将获取到的该速度与移动终端所使用的网络通信制式对应的一门限速度进行比较；

根据确定的该移动终端相对通信基站移动的速度以及该侦测到的信号强度变化趋势，并控制处理单元产生一对应于该移动终端相对通信基站移动的速度以及信号强度变化趋势的PWM电压信号，并控制处理单元将产生的PWM电压信号发送至移动终端的压控振荡电路，而控制该压控振荡电路调整本振频率而对该多普勒频偏进行补偿。