专利名称：一种基于双天线的多普勒频移补偿器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于通信领域，涉及一种基于双天线的多普勒频移补偿器，用于对无线信号因多普勒效应产生的频移进行自动补偿，双天线指前向天线和反向天线。
技术背景 目前，高速运载工具如高速列车所使用的通信网络，如GSM(Global System ofMobile communication，全球移动通讯系统)，通常是在铁路沿线设置基站等设备进行信号覆盖。由于高速列车运行速度快，无线信号由于多普勒效应的影响，会发生频率偏移，如果该频移过大会导致用户侧接收机无法解调该信号，从而降低通话质量。多普勒频移的计算公式为-Jd七霞—;其中，4为抖动频偏值，f为基站发射
频率值，u为列车车速，c为光速，Θ为列车行驶方向与基站发射信源之间的夹角。可见，车速和方向的确定对于解决问题十分重要。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于双天线的多普勒频移补偿器，该基于双天线的多普勒频移补偿器能自动补偿无线信号因多普勒效应产生的频移。实用新型的技术解决方案如下一种基于双天线的多普勒频移补偿器，包括功率检测单元、第一模拟下变频器、模数转换器、数字下变频器、校频单元、数字上变频器、数模转换器、数模上变频器和数控振荡器；所述的功率检测单元、第一模拟下变频器、模数转换器、数字下变频器、校频单元、数字上变频器、数模转换器和数模上变频器依次连接；数字下变频器与数字上变频器均与数控振荡器连接；模拟上变频器的输出端作为多普勒频移补偿器的输出端。所述的功率检测单元具有2个信号输入端，所述的功率检测单元具有2个用于分别接收来自两个天线的无线信号的信号输入端。所述的基于双天线的多普勒频移补偿器还包括耦合器、第二模拟下变频器和增益放大器；耦合器的输入端接模拟上变频器的输出端；第二模拟下变频器的输入端接耦合器的输出端，第二模拟下变频器的输出端经增益放大器接模数转换器；耦合器的输出端作为多普勒频移补偿器的输出端；所述的模数转换器为具有两路独立输入通道的模数转换器。所述的校频单元通过检测反馈信号的实际频移补偿效果，来调整对下行信号的校正值。有益效果本实用新型的基于双天线的多普勒频移补偿器，采用基于双天线的功率检测，并以反馈回路检测残余频差的多普勒频移补偿模块，通过应用于无线信号覆盖系统如直放站中，以解决因多普勒效应带来的频移问题，并能简化直放站系统的结构。
图I为多普勒频移补偿模块在直放站中实施结构示意图；[0012]图2为多普勒频移补偿模块内部结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明实施例I :如图2所示，多普勒频移补偿模块7可接收两路下行信号，两路信号可以是同一基站信号源，也可以是不同小区基站信号源。在多普勒频移补偿模块7中，先由双通道的功率检测单元16对来自两路下行信号的功率进行检测，并根据信号功率谱峰值变化情况确定列车速度、方向和频移正负性，并选取一路功率检测后强度大的信号予以转发。通过第一模拟下变频器17将射频信号转换为中频信号例如GSM中，将900MHz的信号转换为 184. 32MHz，通过模数转换器18转换为数字中频信号，通过数控振荡器21和数字下变频器19实现数字中频信号到数字基带信号(5MHz带宽)的转换。然后通过校频单元20根据功
率检测单元16检测的速度、方向和正负值，计算相应的频差与相差利用公式/rf=Zx〃xcoS0
C
计算出频移量；再利用公式+ 计算出相移量，其中为k时刻的相移，Aw为fd对应的角频率，N(k)为白噪声；k表示经过k时刻;补偿幅度则是按该时刻的速度的最大频移量予以补偿；若该信号无频移，则直接转发。最后由数字上变频器22、数模转换器23、模拟上变频器24根据校频单元20的要求完成相应的频移补偿，并转换为射频信号。同时，在发射链路上可通过一个耦合器25耦合少量的射频信号，通过第二模拟下变频器26、增益放大器27、模数转换器18、数字下变频器19组成的一个反馈回路，使得校频单元20确定是否存在残余频差和相差，是否仍需补偿频移。可以理解，多普勒频移补偿模块7还包含有微处理器(MCU)、数字信号处理器(DSP)、电源模块、本振、锁相环、晶振等；本振产生的参考时钟，通过锁相环可完成对模拟上变频器24和模拟下变频器17的控制。亦可以理解，本实施例中数控振荡器21、数字上变频19、数字下变频22、校频单元20的功能都是在现场可编程门阵列(FPGA)中实现，而实际中也可通过专用集成芯片(ASIC)来实现。如图I所示，直放站通过前向天线I和反向天线2分别接收基站侧下行信号，前向天线和反向天线都是施主天线。可以理解，前向、反向只是相对而言，靠近列车前进方向的天线称为前向天线1，远离前进方向的天线叫反向天线2。将天线接收的一路下行信号经过第一双工器3、第一低噪声放大器5处理；另一路下行信号经过第二双工器4、第二低噪声放大器6处理，然后都送到多普勒频移补偿模块7中进行频移补偿处理。将完成频移补偿的信号经过第一功放模块8和第三双工器9后，经由重发天线10发射出去，由用户端接收机正常接收。而用户侧上行信号则先由重发天线10接收，再经过第三低噪声放大器11、选频模块12后，进入功分器13功分为两路信号，分别由第二功放模块14、第三功放模块15放大后，一路经由第一双工器3和前向天线I发送给基站，另一路经由第二双工作器4和反向天线2发送给基站。双天线结构可以由两路下行信号输入，在功率检测单元中作对比后可更迅速的确定功率谱的峰值；而上行信号通过两路发出，在小区切换时会更平稳可以理解，多普勒频移补偿模块7应用于直放站中的下行通道作频移补偿，而上行信号的多普勒频移一般在基站中可以得到较好处理，故直放站中的上行通道可不再安装。亦可以理解，本实施例中，直放站结构中还应包含监控模块、电源模块以及Modem等模块。[0018]以上所述仅为较佳的实施方式，任何在本专利揭示范围之类的简易变型或替换都涵盖在本专利的保护范围之内。故本专利的保护范围应以权利要求的保护范围为准
权利要求1.一种基于双天线的多普勒频移补偿器，其特征在于，包括功率检测单元、第一模拟下变频器、模数转换器、数字下变频器、校频单元、数字上变频器、数模转换器、模拟上变频器和数控振荡器；所述的功率检测单元、第一模拟下变频器、模数转换器、数字下变频器、校频单元、数字上变频器、数模转换器和数模上变频器依次连接；数字下变频器与数字上变频器均与数控振荡器连接；模拟上变频器的输出端作为多普勒频移补偿器的输出端。
2.根据权利要求I所述的基于双天线的多普勒频移补偿器，其特征在于，所述的功率检测单元具有2个信号输入端，所述的功率检测单元具有2个用于分别接收来自两个天线的无线信号的信号输入端。
3.根据权利要求I或2所述的基于双天线的多普勒频移补偿器，其特征在于，还包括耦合器、第二模拟下变频器和增益放大器；耦合器的输入端接模拟上变频器的输出端；第二模拟下变频器的输入端接耦合器的输出端，第二模拟下变频器的输出端经增益放大器接模数转换器；所述的模数转换器为具有两路独立输入通道的模数转换器。
专利摘要本实用新型公开了一种基于双天线的多普勒频移补偿器，包括功率检测单元、第一模拟下变频器、模数转换器、数字下变频器、校频单元、数字上变频器、数模转换器、模拟上变频器和数控振荡器；所述的功率检测单元、第一模拟下变频器、模数转换器、数字下变频器、校频单元、数字上变频器、数模转换器和模拟上变频器依次连接；数字下变频器与数字上变频器均与数控振荡器连接，模拟上变频器的输出端作为多普勒频移补偿器的输出端。该基于双天线的多普勒频移补偿器能自动补偿无线信号因多普勒效应产生的频移。
文档编号H04B7/155GK202374290SQ201120549850
公开日2012年8月8日 申请日期2011年12月26日 优先权日2011年12月26日
发明者李涛, 陈特放 申请人:中南大学