CN1110147C - 补偿卫星通信的频率漂移的装置和方法 - Google Patents

Abstract

卫星无线移动通信为保证通信质量，需要补偿运动产生的多谱勒频率。补偿多谱勒频率的装置包括微处理器，收发通道，调制解调器，调谐振荡器和全球定位系统(GPS)。利用GPS的信息和卫星信息可得到多谱勒频率。装置还可包括谱分析器，通过频率变换，如FFT，得到频率偏差。根据多谱勒频率、频率偏差，控制调谐振荡器产生可补偿误差的振荡频率，然后混频补偿多谱勒频率。

Description

补偿移动通信的频率漂移的装置和方法

本发明涉及无线移动通信，具体地，涉及无线移动通信中频率漂移补偿装置和方法，特别适用于低轨道移动卫星通信。

无线通信在以频率定义的信道上进行。通信信道通常是指定的，信号在对应于信道的频率上发射。为实现可靠通信，无线通信装置必须能在预定信道频率上准确发射与接收信号。

振荡器提供参考频率，无线通信装置可由此参考频率产生预定频率的信号。数字调谐振荡器的参考频率可由输入振荡器不同的数字调谐值来调节。压控调谐振荡器的参考频率可由输入振荡器不同的电压调谐值来调节。因此，可用调谐振荡器改变参考频率。

随无线通信通信的发展，地面蜂窝系统难以覆盖全部地球区域或成本难以承担。因此，提出许多低轨道卫星移动通信系统，如铱系统。在这些系统中，相对于现有地面蜂窝系统，卫星相对地面站高速运动，导致频率漂移影响较大。同时，卫星的轨道是较固定的，因此，可知道任何时刻卫星的位置、速度。地面站的运动相对于卫星的高速运动，可看作为相对静止。

另外，随无线通信通信的发展，质量要求越来越高，特别对于宽带数字通信，希望获得最大的Eb/NO。这样，希望混频后的频率尽可能准，以最小化带宽。

卫星移动通信导致在预定信道频率上准确发射的信号在接收时频率漂离原频率，因此，引起信号质量的下降，速度越快，误码率越高。为克服这个下降，需要采取措施补偿这个频率漂移。

补偿这个频率漂离的常规解决方案是在接收初始信号后，提取这个频率漂离，然后补偿。这是一种被动补偿方式，其时间延迟导致补偿效果不好，而且，每时刻的补偿值是上一时刻的。

因此，需要无线移动通信系统的装置和方法来补偿频率漂移，它能克服频率漂移的影响，改善通信质量。特别对于宽带数据通信，由于要求低误码率，本装置和方法可改善系统的误码率特性，实现实时补偿。

为达到本发明的目的，采用如下方案：

在移动通信系统中补偿多普勒频率漂移的装置，该移动通信系统包括两匹配的第一收发信机和第二收发信机，该装置含于该第一收发信机和第二收发信机中或两收发信机之一中，该装置包括：接收通道，耦合到该收发信机的天线，以通过该天线接收信号；发射通道，耦合到该收发信机的天线，以通过该天线发射信号；调制解调器，耦合到该接收通道，接收信号以解调，耦合到该发射通道，以输出调制的信号到该发射通道；频率综合器，耦合到该接收通道、该发射通道、该调制解调器，提供本振信号；微处理器，耦合到该接收通道、该发射通道、该调制解调器和该频率综合器，以控制之，和接收它们的状态信息，该微处理器还耦合到该频率综合器，以接收时钟信号；调谐振荡器，耦合到该微处理器，以接收调谐控制值，输出调谐的信号，该调谐振荡器还耦合到该频率综合器，使该频率综合器产生受控频率的信号。

该装置还包括：存储器，存储有该收发信机的信息，该存储器耦合到该微处理器，以向该微处理器提供该收发信机的信息，该收发信机的信息包括速率、方向和位置；定位系统，耦合到该微处理器，以提供该收发信机的信息，包括位置，时间。

调谐振荡器包括：存储器，存储有三角正旋或余旋函数的各对应相位的数字值；时钟信号源，耦合到该存储器，提供时钟信号；相位产生器，接收该调谐值，还耦合到该时钟信号源，根据该调谐值、时钟周期产生所需信号的相位，该相位产生器还耦合到该存储器，以提供该产生的相位；数模转换电路，耦合到该存储器，将产生的相位对应的数字值变为模拟信号，产生调谐的信号。

在移动通信系统中补偿多普勒频率漂移的装置，该移动通信系统是移动卫星通信系统，包括两匹配的星载收发信机和地面收发信机，该装置含于该地面收发信机中，该装置包括：接收通道，耦合到该地面收发信机的天线，通过该天线接收信号；发射通道，耦合到该地面收发信机的天线，通过该天线发射信号；调制解调器，耦合到该接收通道，接收信号以解调，耦合到该发射通道，以输出调制的信号到该发射通道；频率综合器，耦合到该接收通道、该发射通道、该调制解调器，提供本振信号；微处理器，耦合到该接收通道、该发射通道、该调制解调器和该频率综合器，以控制之，和接收它们的状态信息，该微处理器还耦合到该频率综合器，以接收时钟信号；调谐振荡器，耦合到该微处理器，以接收调谐控制值，该调谐振荡器根据该接收的调谐控制值输出调谐的信号到该频率综合器，使该频率综合器产生受控频率的信号；存储器，存储有该两收发信机的信息，该存储器耦合到该微处理器，以向该微处理器提供该收发信机的信息，该收发信机的信息包括速率、方向和高度，位置；定位系统，耦合到该微处理器，以提供该地面收发信机的信息，包括位置，时间。

其中，该定位系统是全球定位系(GPS)或欧米茄(  )接收机。

该装置还包括：加速度计，耦合到该微处理器，以向该微处理器提供收发信机的加速度值，由该微处理器计算该调谐控制值。

该装置还包括：频谱分析器，耦合到该接收通道或/和该调制解调器，以利用时域与频域的相互变换，分析该接收的信号的频谱，该频谱分析器可是该微处理器的一部分或耦合到该微处理器，以计算或提供该调谐控制值。

在卫星移动通信系统中用于补偿多普勒频率漂移的方法，该卫星移动通信系统包括星载收发信机和地面收发信机，该方法包括步骤：提取该地面收发信机的信息，包括位置，时间；读取该星载收发信机的运动规律的信息，包括方向，速率，高度，位置；根据该提取的该地面收发信机的信息和存储的该地面收发信机的信息，计算该地面收发信机的相对运动规律的信息；根据该提取的该地面收发信机的信息和该读取的该星载收发信机与该地面收发信机的相对运动规律的信息，计算由于该星载收发信机的运动引起的多普勒频率漂移；分别或同时补偿发射和/或接收信号的该计算的多普勒频率漂移。

补偿补偿多普勒频率漂移的方法，收发信机包括频谱分析器，该方法包括步骤：从接收的信号中提取频谱信息，包括通信频率和多普勒频率漂移；分别或同时补偿发射和/或接收信号的该计算的多普勒频率漂移；其中该从接收的信号中提取频谱信息步骤包括：对该接收的信号进行时域、频域的变换，得到该接收的信号的谱，得到该谱中的多普勒频率。

补偿多普勒频率漂移的方法，还包括步骤：判断该补偿多普勒频率漂移的接收的信号质量是否达到要求。

如果未达到要求，以音频或其它方法报告用户或中止运行。

如果达到要求：接收发射信号的收发信机或该星载收发信机发射的关于该发射信号的收发信机或该星载收发信机的运动规律的信息为更新信息；判断该更新信息是否与存储于该存储器的运动规律的信息相同，如果该更新信息不同于存储于该存储器的运动规律的信息，存储更新信息于该存储器，更新该存储于该存储器的运动规律的信息。

补偿多普勒频率漂移的方法，其中分别或同时补偿发射和/或接收信号的该计算的多普勒频率漂移的步骤包括：基于该计算的多普勒频率，产生控制调谐振荡器的控制值；基于该控制值产生本振信号，其中含有该计算的多普勒频率；用该本振信号与调制的信号或/和天线接收的信号混频，或用该本振信号调制编码的信号或/和解调下变频后的含有多普勒频率的中频信号，产生所述补偿的发射信号或/和该补偿的接收的信号。

其中，该补偿的发射信号频率为预频移的含有多普勒频率的频率，该补偿的接收的信号的频率是不含多普勒频率的频率，即就如在两定点通信时的接收频率。

根据本发明的上述方案，可主动补偿频率的漂移，降低误码率，提高通信质量。

下面，结合附图和优选方案对本发明作进一步的描绘。

图1是根据本发明的移动通信系统的示意框图；

图2是根据本发明的移动通信系统的示意图；

图3A-B是根据本发明的移动通信系统的无线电的补偿频率的流程图；

图4是频率补偿部分的可调谐振荡器的方案一；

图5是频率补偿部分的可调谐振荡器的方案二；

图6是根据本发明的移动通信系统的无线电的补偿频率的另一方法；

图7是调谐振荡器的示例的控制曲线。

图1是优选方案的移动通信系统的示意图，移动通信系统包括收发信机100和其它与其通信的收发信机，如星载收发信机199。其中，虚线中的部分为可选部件。收发信机100中包括天线101，接收通道102和发射通道104，调制解调器(MODEM)106，微处理器108，频率综合器110，编解码器119，用户接口120。用户接口120包括显示器，键盘，可是并行或串行或两者都有的输入输出数据接口，麦克风和杨声器等。天线101耦合到接收通道102和发射通道104。频率综合器110耦合到接收通道102和发射通道104，以提供用于变频的本振信号LO。收发信机100还包括调谐振荡器114，调谐振荡器114的输出频率可由输入的调谐值控制。调谐振荡器114耦合到频率综合器110以输出调谐的信号，另外，调谐振荡器可含于频率综合器中。调谐振荡器114耦合到微处理器108以接收用于控制输出频率的调谐值。本例中，调谐振荡器114选择数字调谐振荡器，但也可用压控振荡器与数模转换器合成。根据配对的发射机与接收机的相对速度和指定信道的频率，可得出频率漂移。根据该频率漂移，得到调谐振荡器114所需输出的频率，由频率综合器110输出的调谐的信号混频去除频率漂移，如频率为f₀+f_d或f₀-f_d的输出的调谐的信号，其中，f₀是配对的发射机与接收机间相对静止时对指定信道的频率进行混频的本振频率，f_d是漂移的频率。这里，可采用一级变频补偿频率漂移，也可采用多级变频补偿频率漂移。接收通道102和发射通道104耦合到调制解调器106，其中，接收通道102处理天线101接收的射频(RF)信号，与输出的调谐的信号混频成为可用于解调的中频(IF)信号，如可是215MHZ，70MHZ，140MHZ及任何方便的频率。虽然，本方案优选在收发信机100的接收通道补偿接收的射频(RF)信号，应知道，这里，接收的射频(RF)信号可是由另一端的收发信机如收发信机199的发射通道补偿的预漂移的发射的射频信号，此时，收发信机100不需补偿；也可是如本优选方案的未补偿的信号，要由上述调谐的信号补偿。发射通道104处理调制解调器106调制的中频信号，变频成为可用于由天线101发射的射频信号。虽然，本方案优选在收发信机100的发射通道补偿发射的射频(RF)信号，即：调制的中频信号与输出的调谐的信号混频，产生含频率漂移量的预漂移的发射的射频信号，使从另一端的收发信机如收发信机199看，收发信机199接收的频率为指定信道的频率。应知道，这里，也可在发射通道104中不补偿，由另一端的收发信机如收发信机199的接收通道补偿。调制解调器106的输出端耦合到编解码器119，以向编解码器119传送解调后的基带信号，用于解码产生数据；或从编解码器119接收编码的信号，以调制编码的信号为调制信号。编解码器119耦合到用户接口120，以从用户接口120接收用户接口120收到的要发射的数据和音频信号，或向用户接口120发送接收的数据和音频信号，以由用户接口120直接输出或变换为数据显示、音频输出或其它任何合适类型输出。微处理器108耦合到接收通道102和发射通道104、调制解调器106、频率综合器110、调谐振荡器114、编解码器119、用户接口120，以根据通信协议控制这些部件。图中，未画出所有控制线，以不使图过于复杂。频率综合器110还耦合到调制解调器106、微处理器108、编解码器119、用户接口120，以提供所需的频率信号。图中，未画出所有信号线，以不使图过于复杂。

另外，还可在调制解调器106中补偿频率漂移，这时，接收通道固定下变频接收信号的频率，而由频率综合器110向调制解调器106提供含有频率漂移的解调本振信号，使解调后的信号不合频率漂移。

同样，也可在配对的发射机与接收机中的发射机的发射通道中混频，使发射的频率为配对的发射机与接收机静止时的频率加或减频率漂移，即预漂移信号。还可以在调制器中改变中频(IF)，使IF为配对的发射机与接收机静止时的中频加或减频率漂移。优选在可直接获得频率漂移的一端的发射通道和接收通道中补偿。

收发信机100还包括定位系统，如全球定位系统(GPS)140或欧米茄(Ω)接收机，GPS140可是直接内部耦合到微处理器108的电路板上或机内GPS或是能耦合到用户接口120的外接的GPS，优选一体化。微处理器108可从GPS140提取收发信机100的位置信息和定时信息等，以由微处理器108根据前一位置和现在位置计算收发信机100的预计速度，再根据收发信机199的参数，并按如下所述的方法提取收发信机199信息以确定所需补偿的频率。在本领域内，GPS的实现和接口方式是现有技术，通常，GPS采用RS-232接口，从有固定通信协议的接口如RS-232读数据的方法为本领域的技术人员所熟知。另外，收发信机100还可包括加速度计，耦合到微处理器108，以提供收发信机100的加速度，得到收发信机100的更精确的速度。

收发信机100可选地包括频谱分析器2000，其输入端2001耦合到接收通道102以接收IF信号，另外，输入端2001可耦合到任何输出含有频谱信息的信号的端口，如耦合到MODEM106或接收通道102的任何信号输出端。频谱分析器2000包括模数转换电路(ADC)2010，耦合到接收通道102以接收IF信号，以对接收的信号采样，ADC2010包括缓存器和采样保持电路；数字信号处理器(DSP)2020，如可从市场上买到的TI公司的TMS320C30，以处理采样的信号，采用谱分析的方法提取频谱信息，如可用快速付立叶变换(FFT)实现；存储部件2050，包括ROM，RAM，EEPROM或其它存储装置，耦合到DSP2020以让其读取程序和数据；逻辑部件2040，耦合到ADC2010和DSP2020，以提供处理所需的控制和其它逻辑。ADC2010的输出耦合到DSP2020的数据总线，以接收采样的数据，和DSP2020的数据总线还耦合到微处理器108的数据总线，以向其提供频谱分析的结果。频谱分析器2000可与其它电路共用器件，如DSP2020可由微处理器108实现，存储部件2050可是存储部件109的一部分等。

收发信机100还包括存储部件109，包括ROM，RAM，EEPROM或其它存储装置，存储有可能与收发信机100通信的星上收发信机如收发信机199的信息，如位置，线速度和转动速度等运行规律，天线方向图等，且可通过人工或自动更新，例如根据收发信机199发来的信息或地面控制中心的指令。存储部件109还存储有运行收发信机100的指令，控制收发信机100的运行。微处理器108耦合到存储部件109，以接收指令，读取信息，存储信息。微处理器108根据星上收发信机如收发信机199的信息，和GPS140和/或加速度计提供的收发信机100的信息，计算多普勒频率漂移。然后，根据调谐振荡器114的控制曲线(如图7的示例曲线所示)，计算补偿多普勒频率漂移所需的控制值。然后，控制调谐振荡器114产生含多普勒频率漂移的频率信号。由频率综合器110产生混频所需的含多普勒频率漂移的本振信号。该信号也可直接由调谐振荡器114产生。接收通道102包括下变频装置，下变频装置可包括一级或多级下变频装置级，和耦合到每级下变频装置级的滤波器。下变频装置通过混频接收的信号与含多普勒频率漂移的本振信号，产生标称频率为不随时间、收发信机100的位置变化的待解调的信号。也可下变频装置固定，在MODEM中提供含多普勒频率漂移的本振信号，解调后产生不随时间、收发信机100的位置变化的待解码的信号。发射通道104包括上变频装置，上变频装置可包括一级或多级上变频装置级，和耦合到每级上变频装置级的滤波器。上变频装置通过混频调制的信号与含多普勒频率漂移的本振信号，产生标称频率为随多普勒频率漂移变化的发射信号。也可上变频装置固定，在MODEM中提供含多普勒频率漂移的本振信号，产生标称频率为随多普勒频率漂移变化的中频信号。使收发信机199接收的信号的频率为不随时间、收发信机100的位置变化信号。在配对的发射机与接收机中，补偿措施仅需收或发一端采取，当然，也可根据预定，两端同时采取。在卫星移动通信中，由于卫星运动规律较固定，优选在地面移动站中的发射通道和接收通道中补偿。当然，也可在卫星站中补偿，此时，地面移动站需将其位置信息不断向卫星站发送。

另一端的收发信机如收发信机199可含有定位系统、谱分析器和存储收发信机100的信息的存储器，此时，补偿仅需在一端完成，以不使系统过于复杂。当然，也可两收发信机均补偿，如，各补偿各自相对静止时的频率漂移量。另外，另一端的收发信机如收发信机199还不含有定位系统、谱分析器全部或之一，而可从收发信机100接收收发信机100的信息。另一端的收发信机如收发信机199还可从控制站或类似站接收本收发信机的信息。根据这些信息完成补偿。同样，收发信机100也可从收发信机199或/和控制站或类似站接收信息。

下变频装置的一个输入端耦合到频率综合器110，以接收本振信号LOD。LOD的频率由微处理器108控制，为一固定频率(F0)加或减当时的多谱勒频率(FD)。下变频装置的另一个输入端耦合到天线101以接收收发信机199发射的带多普勒频率漂移的RF信号，下变频装置的输出端耦合到调制解调器106。

类似地，上变频装置包括两信号输入端，分别耦合到频率综合器110，以接收本振信号LOU，和MODEM，以接收调制的信号。LOU的频率由微处理器108控制，为一固定频率(F0)减或加当时的多谱勒频率(FD)。上变频装置的输出端耦合到天线101，以发射带多普勒频率漂移的信号，使收发信机199接收的信号等效于固定频率的信号。

虽然本优选例选择频率补偿装置于同一收发信机中，应该知道，在配对的收发信机组中，任何的收信机和发信机配对中只需补偿一端，当然，也可两端同时补偿，使补偿效果之和为所需。如果在另一收发信机也补偿，此另一收发信机可包括GPS和微处理器，以判断补偿量；也可不包括GPS，而从包括GPS的收发信机接收补偿信息，解码得到补偿量，或其它方法，如通过三角方法，与网络的其它收发信机通过网络定位收发信机100。还可包括GPS，不仅从包括GPS的收发信机接收补偿信息，而且判断补偿量，并选择解码得到补偿量与判断得到的补偿量之一或算术平均或几何平均或任何其它合适的方法。

本装置除可用于卫星通信系统中外，还可用于两移动装置的通信。每个通信装置根据其初始化通信时，获取其匹配的通信装置的信息，又根据其速度和位置，得到频率漂移的量，在其发射通道和接收通道如上述装置补偿，匹配的通信装置也同样补偿。

在优选的方案中，首先由两收发信机的位置和运动得到的结果补偿频率漂移，然后，由谱分析器补偿剩余的频率漂移。也可单独用其中之一补偿而不用另一套装置。如仅由位置和运动规律得到的结果补偿或仅由谱分析器补偿。

虽然本优选方案给出了两种具体的定位装置，应知道，可采用任何可以确定装置的位置的定位装置。

虽然本优选方案为了清楚描绘本发明，将本发明分为许多模块描绘，应知道，许多模块可合为一块，如频率综合器和调谐振荡器、谱分析器和微处理器。甚至可将功能集成于一块集成电路中。但是，所有方案必需获得装置的信息，如通过定位系统获得位置信息，以得到频率漂移量，然后，通过产生带频率漂移量的信号与接收或/和要发射的信号混频而补偿频率漂移。

图2描绘收发信机100和其它在其覆盖范围内的收发信机如收发信机199通信的示意图。根据收发信机100的速度矢量(V1)和收发信机199的速度矢量(V2)及通信频率F0，本领域技术人员能根据周知的公式计算出其多谱勒频率(FD)。图中，设收发信机199的发射信号的方向矢量(O2)，其方向为收发信机199到收发信机100，则V1在收发信机100接收的信号产生的多谱勒频率(FD1)为V1点乘O2乘F0/C，即：

FD1＝V1·O2*F0/C

其中：C为光速。

V2在收发信机100接收的信号产生的多谱勒频率(FD2)为V2点乘(-O2)，即：

FD2＝-V2·O2*F0/C

因此，由运动矢量产生的总的多谱勒频率(FD)为：

FD＝FD1+FD2

其中，在卫星通信系统中，速度矢量V1主要由定位系统和加速度计决定，速度矢量V2主要由卫星运动规律决定，通信频率F0主要由指定信道决定，方向矢量O2主要由两收发信机的相对位置决定。

在卫星移动通信中，为降低地面移动装置的干扰和噪声，优选在地面移动装置中补偿所有多谱勒频率。在两配对的收发信机中，优选各收发信机补偿其本身相对地球运动产生的多谱勒频率。

图3A描绘在接收如收发信机199的收发信机时，收发信机100开机状态时的接收通道补偿多谱勒频率的方法。其中，收发信机100包括定位系统如GPS，假设收发信机100接收的信号频率为F0+FD，其中F0是通信频率，FD是由于相互移动产生的需补偿的多谱勒频率。方法开始于步骤400。在优选的方案中，首先，在步骤410，微处理器获取收发信机199和收发信机100的数据，如从存储部件109读取这些数据包括如线速率、转动速率、轨道参数和方向的运动规律，加速度，和天线方向图等。同时或分先，在步骤420，微处理器接收收发信机100的数据，如从GPS和/或加速度计或任何其它方法，包括位置和时间、速度数据。可选地，在步骤420，微处理器还接收加速度，如从加速度计。在本方案中，步骤410和步骤420分先进行，但也可同时进行，取决于系统的特性，如微处理器性能。然后，在步骤430，根据收发信机100和收发信机199的数据，微处理器108判定收发信机100是否有可与之通信的收发信机如收发信机199，如果没有，在步骤437，以显示、音频或其它方法报告用户，并等待用户指令，然后执行用户指令或自动停止。如果有，在步骤440，根据步骤410和步骤420接收的在发信机100和收发信机199的数据，微处理器计算收发信机100的速度，进而得到多谱勒频率FD变化的曲线，包括当时的多谱勒频率。然后，在步骤450，根据收发信机100中可调谐振荡器的预定的频率控制信号变换曲线，微处理器计算多谱勒频率曲线对应的控制值曲线。在优选的方案中，多谱勒频率曲线对应的控制值曲线为计算好后，存储在存储器中，然后以本领域周知的方法控制调谐振荡器直接访问存储器读取，这特别适用于收发信机100较快运动和/或多变运动时，不需占用微处理器计算时间。该控制值曲线也可由其它方法输出给调谐振荡器，如可由微处理器实时计算，然后直接输出，这特别适用于收发信机100较慢运动或静止时，但受限于微处理器的处理能力。然后，在步骤460，向可调谐振荡器发送控制值，可调谐振荡器根据控制值产生基于控制值的补偿多谱勒频率的频率。再后，在步骤470，下变频装置通过混频天线接收的信号和可调谐振荡器产生的补偿多谱勒频率的频率，变频由天线接收的含多谱勒频率的频率为的RF接收信号为IF信号。步骤470也可在解调器中完成。在步骤472，判断接收的信号的质量，如可测量信噪比。如果信号的质量可以接受，执行步骤474，自动或人工提取并处理收发信机199发射的含有的收发信机199的更新数据的信息，如更新的线速率、转动速率、轨道参数和方向数据；并存储之于存储部件109。然后返回步骤420。也可没有步骤472和步骤474。在步骤474还可优化，如比较更新的数据与原数据。如果不同，计数连续不同的次数，如果不同的连续不同的次数小于预定值，返回步骤450。如果连续不同的次数大于或等于预定值，同时，每次更新的数据相同，用更新数据更新存储部件109存储的数据，返回步骤420。如果连续不同的次数大于或等于预定值，同时，每次更新的数据不相同，返回步骤450或报警。

图3B描绘在向如收发信机199的收发信机发射信号时，收发信机100的发射通道补偿多谱勒频率的方法。其中，收发信机100包括定位系统，如GPS，还可包括加速度计。根据图3A所述的方法，可得FD。如果收发信机100接收的信号频率为F0+FD，那么，收发信机100发射的信号频率为F0-FD，以使收发信机199接收的信号频率为F0。注意，这里假设收发信号同频率，实际中，是不一样的，但可按上法计算FD。方法开始于步骤1400。在优选的方案中，步骤1410到步骤1460与图3A的步骤410到步骤460相同，虽然其计算值不同，但方法相同。因此，可简化为，步骤460后接步骤1470。在步骤1470，上变频装置通过混频发射通道接收的信号和可调谐振荡器产生的补偿多谱勒频率的频率，变频由发射通道接收的信号为含多谱勒频率的信号，频率为F0-FD或F0+FD。然后，可接着步骤472继续，直到完成全部步骤。

这里，微处理器可是任何有逻辑处理能力的集成电路或其组合，并不限于微处理器芯片、微控制器芯片、DSP芯片。因此，本领域技术人员以任何逻辑组件完成本发明的功能而不超出本发明的精神。

图4示出频率综合器110中产生多谱勒频率的调谐振荡器114的方案的示意图。调谐振荡器114包括，压控振荡器(VCO)520，数模转换器(DAC)530。其中，DAC530有耦合到微处理器的数据线，以接收微处理器输出的控制信号，产生控制频率变化的电压信号。DAC530的输出耦合到VCO520，以产生频率受控的信号。根据信道所用频率和FD，也根据VCO的电压频率曲线，微处理器计算出控制值并输出该控制值到DAC530。DAC530转换控制值为模拟信号控制VCO520产生所需的频率。

图5示出了调谐振荡器114的优选方案的示意图。与图3相同的部分，这里不再描述。调谐振荡器114包括：存储器650，存储有所需产生的信号的各相位的值，如果信号对称，根据对称性，可仅存储能映射出各相位的值的值，以减少存储器容量；逻辑组件660；和DAC670。其中，逻辑组件660包括：耦合到微处理器的数据总线的第一输入端，以接收控制信号，包括每时钟相位变化信号；耦合到频率综合器中的时钟信号输出端的第二输入端，接收时钟信号(CP)；耦合到存储器650的第一输出端组，输出相位信号；耦合到DAC670的第二输出端组，输出控制信号。存储器650根据逻辑组件660的第一输出端组输出的相位信号，输出对应的值。逻辑组件660可包括加法器，以在每时钟周期递增一相位值。存储器650通过数据总线耦合到DAC670，提供对应信号的量化数值。例如，假设为产生正旋信号，设当CP为80MHZ，存储器350中相位的最小分辨率为360度/十六进制“800”，存储器350存储360度正旋信号值，如果微处理器输出的每时钟相位变化信号为十六进制“0FF”，则产生10MHZ的信号；如果微处理器输出的每时钟相位变化信号为十六进制“08F”，则产生5MHZ的信号；如果微处理器输出的每时钟相位变化信号为十六进制“2FF”，则产生20MHZ的信号。

图6示出多普勒频移补偿的另一方法，其中，收发信机100包括谱分析器。方法始于步骤700。在步骤710，收发信机100接收收发信机199的初始信号。在步骤720，对接收信号进行频谱分析，得出多普勒频移FD7。然后，按结合图3所描述的方法控制调谐振荡器，这里不再描绘。也可将图6和图3的方法综合，如在方案中采用的加权平均的方法，计算出最后的补偿多普勒频移为：(a1*FD+a2*FD7)/(a1+a2)，a1、a2可选任何实数，如选择a1＝a2＝1。图6和图3的方法可分别进行，也可共同进行。在优选的方案中，先用结合图3所述的方法补偿后，再用结合图6所述的方法补偿，此时，补偿多普勒频移为：FD+FD7。

虽然上文描绘了本发明，应知道，收发信机A的信息可由其匹配的收发信机B以任何方法获得，如从控制站接收，从收发信机A发射的含该信息的信号中获取，从网络中获取等。然后，收发信机B可得到频率漂移量。然后，在收发信机B中，以上述方法和装置补偿。因此，直接提取收发信机的信息的收发信机可不补偿，而将信息发到另一收发信机由另一收发信机补偿。在优选的方案中，采用直接提取收发信机的信息的收发信机补偿，以简化系统，提高可靠性。实际上，可在匹配的收发信机中有较不固定运行规律的收发信机中装备获取频率漂移的装置，如定位和/或谱分析装置，获取有较固定运行规律的收发信机的信息，然后，根据信息，可得到频率漂移量，在有较不固定运行规律的收发信机中补偿该频率漂移量。在卫星移动通信系统中，优选由地面移动站补偿，但会增加成本。

图7是调谐振荡器的示例曲线。其中，Y轴代表控制值，X轴代表输出频率。虽然本曲线示为线性特性，应知道，实际曲线可为任意单值特性。本曲线代表任何调谐振荡器的实际曲线并不丧失一般性。

虽然上文描绘了本发明，应知道，上述描绘仅通过举例，本领域的技术人员能对本发明作出改进而不脱离本发明的真实精神和范围。如，在接收通道和发射通道中补偿的多普勒频率可在调制解调器中实现。又如，先用GPS方法补偿后，由谱分析得出误差，再补偿。又如：收发信机对的两收发信机中可都在发射通道补偿或都在接收通道补偿，或在一发射通道补偿和在一接收通道补偿，即补偿发信机与与其通信的收信机的任一个。也可一端用GPS方法补偿，另一端用谱分析器方法补偿。还如：该方法可用于知道运行规律的相互通信的收发信机中的频率漂移补偿。因此，希望本权利要求能覆盖所有这些变形和改进。

Claims (13)

1、在移动通信系统中补偿多普勒频率漂移的装置，所述移动通信系统包括两匹配的第一收发信机和第二收发信机，所述装置含于所述第一收发信机和第二收发信机中或所述两收发信机之一中，所述装置包括：

接收通道或/和发射通道，耦合到所述收发信机的天线，以通过所述天线接收信号或/和发射信号；

调制解调器，耦合到所述接收通道，接收信号以解调，耦合到所述发射通道，以输出调制的信号到所述发射通道；

频率综合器，耦合到所述接收通道、所述发射通道、所述调制解调器，提供本振信号；

微处理器，耦合到所述接收通道、所述发射通道、所述调制解调器和所述频率综合器，以控制之，和接收它们的状态信息，所述微处理器还耦合到所述频率综合器，以接收时钟信号；

调谐振荡器，耦合到所述微处理器，以接收调谐控制值，输出调谐的信号，所述调谐振荡器还耦合到所述频率综合器，使所述频率综合器产生受控频率的信号；

存储器，存储有所述收发信机的信息，所述存储器耦合到所述微处理器，以向所述微处理器提供所述收发信机的信息，所述收发信机的信息包括速率、方向和位置；

定位系统，耦合到所述微处理器，以提供所述收发信机的信息，包括位置，时间。

2、如权利要求1所述装置，其中，微处理器包括计算装置，根据存储器中存储的收发信机的信息和定位系统给出的信息，通过包括三角函数计算的计算，得出两收发信机间由于相对移动产生的多谱勒频移；根据多谱勒频移控制调谐振荡器，产生补偿该多谱勒频移的频率。

3、如权利要求2所述装置，其中，所述微处理器的计算装置根据Fd＝V.O*f/c计算每一收发信机的多谱勒频移，V为收发信机的速度矢量，O为信号的方向矢量，V点乘O，f为信号频率，c为光速。

4、如权利要求3所述装置，其中，所述微处理器根据相互通信的收发信机的多谱勒频移Fd的和，向调谐振荡器发出信号，以在收发信机之一补偿多谱勒频移Fd的和，或在各收发信机分别补偿其本身移动产生的多谱勒频移Fd。

5、如权利要求1所述装置，其中，所述调谐振荡器包括：

波形存储器，存储有三角正旋或余旋函数的各对应相位的数字值；

时钟信号源，耦合到所述存储器，提供时钟信号；

相位产生器，接收所述调谐值，还耦合到所述时钟信号源，根据所述调谐值、时钟周期产生所需信号的相位，所述相位产生器还耦合到所述存储器，以提供所述产生的相位；

数模转换电路，耦合到所述存储器，将产生的相位对应的数字值变为模拟信号，产生调谐的信号。

6、如权利要求1所述的装置，其中所述定位系统是全球定位系(GPS)或欧米伽(Ω)接收机。

7、如权利要求1所述的装置还包括：加速度计，耦合到所述微处理器，以向所述微处理器提供收发信机的加速度值，由所述微处理器计算所述调谐控制值。

8、如权利要求1到7中的任一个所述的装置还包括：频谱分析器，耦合到所述接收通道或/和所述调制解调器，以利用时域与频域的相互变换，分析所述接收的信号的频谱，所述频谱分析器可是所述微处理器的一部分或耦合到所述微处理器，以计算或提供所述调谐控制值。

9、如权利要求8所述的装置，其中，所述频谱分析器还包括分析未补偿信号的频谱的装置或已补偿信号的频谱的装置，以确定补偿误差，以由所述微处理器控制所述调谐振荡器产生信号。

10、在卫星移动通信系统中用于补偿多普勒频率漂移的方法，所述卫星移动通信系统包括星载收发信机和地面收发信机，所述方法包括步骤：

提取所述地面收发信机的信息，包括位置；

读取所述星载收发信机的运动规律的信息，包括速度；

根据所述提驭的所述地面收发信机的信息和存储的所述地面收发信机的信息，计算所述地面收发信机的相对运动规律的信息；

根据所述提取的所述地面收发信机的信息和所述读取的所述星载收发信机与所述地面收发信机的相对运动规律的信息，计算由于所述星载收发信机的运动引起的多普勒频率漂移；

分别或同时补偿发射和/或接收信号的所述计算的多普勒频率漂移。

11、在如权利要求8所述的装置中补偿补偿多普勒频率漂移的方法，所述收发信机包括频谱分析器，所述方法包括步骤：

从接收的信号中提取频谱信息，包括通信频率和多普勒频率漂移；

分别或同时补偿发射和/或接收信号的所述计算的多普勒频率漂移；

其中所述从接收的信号中提取频谱信息步骤包括：对所述接收的信号进行时域、频域的变换，得到所述接收的信号的谱，得到所述谱中的多普勒频率。

12、如权利要求11或10所述的补偿多普勒频率漂移的方法，还包括步骤：

判断所述补偿多普勒频率漂移的接收的信号质量是否达到要求；

如果未达到要求，以音频或其它方法报告用户或中止运行；

如果达到要求：

接收发射信号的收发信机或所述星载收发信机发射的关于所述发射信号的收发信机或所述星载收发信机的运动规律的信息为更新信息；

判断所述更新信息是否与存储于所述存储器的运动规律的信息相同。

如果所述更新信息不同于存储于所述存储器的运动规律的信息，存储更新信息于所述存储器，更新所述存储于所述存储器的运动规律的信息。

13、如权利要求11或10所述的补偿多普勒频率漂移的方法，其中所述分别或同时补偿发射和/或接收信号的所述计算的多普勒频率漂移的步骤包括：

基于所述计算的多普勒频率，产生控制调谐振荡器的控制值，

基于所述控制值产生本振信号，其中含有所述计算的多普勒频率；

用所述本振信号与调制的信号或/和天线接收的信号混频，或用所述本振信号调制编码的信号或/和解调下变频后的含有多普勒频率的中频信号。产生所述补偿的发射信号或/和所述补偿的接收的信号；

其中，所述补偿的发射信号频率为预频移的含有多普勒频率的频率，所述补偿的接收的信号的频率是不含多普勒频率的频率。

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