一种应用于铁路系统的接收信号处理方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种应用于铁路系统的接收信号处理方法及装置，用以解决接收信号质量较差，以及使用单处理器时运算量比较大的问题。该方法为：通过至少两个DSP分别计算其各自管辖的每一个RRU针对同一终端的接收功率，其中，物理位置相邻的两个RRU分别归属于不同的DSP。然后确定最大接收功率所在的RRU及其归属的第一DSP和次大接收功率所在的RRU及其归属的第二DSP，并分别对其进行频偏估计和补偿，最后，通过第一DSP对经频偏估计和补偿后的第一接收信号和经频偏估计和补偿后的第二接收信号进行合并，获得目标接收信号。这样，采用多DSP的基站，不仅提高了接收性能；而且，最大程度避免了无法对信号进行合并处理的情况。
【专利说明】一种应用于铁路系统的接收信号处理方法及装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信领域，特别涉及一种应用于铁路系统的接收信号处理方法及装 置。
【背景技术】
[0002] 随着近年来中国城际高速铁路的铺设和投入使用，在高速铁路场景下的个人移动 通信研究还比较少，因此，为高速铁路场景下提供一个可靠的个人移动通信解决方案成为 一个亟待解决的问题。
[0003] 时分双工-长期演进（Time Division Duplexing-Long Term Evolution, TDD-LTE)系统在高铁场景下，列车运行速度高达350km/h，演进型基站（evolved Node B， ENB)侧的多普勒频偏会达到1600hz左右，导致接收信号的星座点发生旋转，使物理上行共 享信道（Physical Uplink Shared CHannel，PUSCH)接收性能严重下降，因此需要对业务信 道进行频偏估计和补偿，提高ENB上行接收性能。
[0004] 高铁终端移动速度快，在小区内驻留时间短，如果采用城区覆盖方式，会发生频繁 切换，增加系统负荷，影响服务质量。因此，采用单处理器多射频拉远单元（Radio Remote Unit，RRU)方式进行分布式覆盖。
[0005] 现有技术下，高速列车运行过程中，会有两个相邻RRU接收到终端发送的上行信 号，信号到达两个RRU的功率、频偏都不一样，当终端处于两个RRU覆盖中间位置时，这两个 RRU上的接收信号功率接近，频偏大小一样，方向相反。如果这两个RRU在同一数字信号处 理（Digital Signal Processing, DSP)内，贝U有两种方法可以进行上行解调：
[0006] 第一种方法为：在两个RRU中挑选接收功率最大的RRU进行选择接收。
[0007] 然而，使用第一种方法会造成最多3dB的性能损失，影响接收信号质量。
[0008] 第二种方法为：分别对两个RRU中接收的信号进行频偏估计和补偿后，再进行合 并。
[0009] 然而，使用第二种方法会使得单处理器运算量大幅增加，造成单处理器运行负荷。 进一步地，假如两个相邻RRU分别归属于不同的处理器，则无法使用分别频偏补偿合并方 法。
【发明内容】
[0010] 本发明实施例提供一种应用于铁路系统的接收信号处理方法及装置。用以解决现 有技术中接收信号质量较差，以及使用单处理器时运算量比较大的问题。
[0011] 本发明实施例提供的具体技术方案如下：
[0012] 一种应用于铁路系统的接收信号处理方法，包括：
[0013] 通过至少两个数字信号处理器DSP分别计算其各自管辖的每一个RRU针对同一终 端的接收功率，其中，物理位置相邻的两个射频拉远RRU分别归属于不同的DSP ;
[0014] 对各个RRU的接收功率进行汇总，确定最大接收功率所在的RRU及其归属的第一 DSP和次大接收功率所在的RRU及其归属的第二DSP ;
[0015] 通过第一 DSP对最大接收功率所在的RRU上的第一接收信号进行频偏估计和补 偿，以及通过第二DSP对次大接收功率所在的RRU上的第二接收信号进行频偏估计和补 偿；
[0016] 通过第一 DSP对经频偏估计和补偿后的第一接收信号和经频偏估计和补偿后的 第二接收信号进行合并，获得目标接收信号。
[0017] 这样，不仅提高了接收性能；而且，最大程度避免了无法对信号进行合并处理的情 况。
[0018] 较佳的，对各个RRU的接收功率进行汇总，确定最大接收功率所在的RRU及其归属 的第一 DSP和次大接收功率所在的RRU及其归属的第二DSP，包括：
[0019] 通过主DSP对各个RRU的接收功率进行汇总，以及将汇总结果通知每一个辅DSP ;
[0020] 在主DSP上根据汇总结果确定出最大接收功率所在的RRU及其归属的第一 DSP和 次大接收功率所在的RRU及其归属的第二DSP ;
[0021] 在各个辅DSP上分别根据汇总结果确定出最大接收功率所在的RRU及其归属的第 一 DSP和次大接收功率所在的RRU及其归属的第二DSP。
[0022] 较佳的，通过第一 DSP对经频偏估计和补偿后的第一接收信号和经频偏估计和补 偿后的第二接收信号进行合并之前，进一步包括：
[0023] 通过第二DSP对次大接收功率所在的RRU上的第二接收信号进行频偏估计和补偿 之后，通过第二DSP将经频偏估计和补偿的第二接收信号发送至第一 DSP，以及在发送过程 中携带指定标志位；
[0024] 通过第一 DSP对最大接收功率所在的RRU上的第二接收信号进行频偏估计和补偿 的过程中，通过第一 DSP定期检测指定标志位，确定检测到指定标志位时，确定接收到第二 DSP发送的经频偏估计和补偿的第二接收信号。
[0025] 较佳的，进一步包括：
[0026] 若通过第一 DSP在设定时长内未检测到所述指定标志位，则默认经频偏估计和补 偿的第二接收信号为零。
[0027] 较佳的，通过第一 DSP对经频偏估计和补偿后的第一接收信号和经频偏估计和补 偿后的第二接收信号进行合并，获得目标接收信号，包括：
[0028] 通过第一 DSP基于第一接收信号的信噪比SNR和第二接收信号的SNR，分别确定第 一接收信号对应的第一合并权值，以及第二接收信号对应的第二合并权值；
[0029] 通过第一 DSP根据所述第一合并权值和第二合并权值，对经频偏估计和补偿后的 第一接收信号和经频偏估计和补偿后的第二接收信号进行加权合并。
[0030] 一种应用于铁路系统的接收信号处理装置，所述装置包括至少两个DSP，其中，
[0031] 每一个DSP，用于分别计算其各自管辖的每一个RRU的接收功率，其中，物理位置 相邻的两个射频拉远RRU分别归属于不同的DSP ;
[0032] 其中，
[0033] 所述至少两个DSP中的主DSP，用于对各个RRU的接收功率进行汇总，确定最大接 收功率所在的RRU及其归属的第一 DSP和次大接收功率所在的RRU及其归属的第二DSP ;
[0034] 所述至少两个DSP中的第一DSP，用于对最大接收功率所在的RRU上的第一接收信 号进行频偏估计和补偿，
[0035] 所述至少两个DSP中的第二DSP，用于对次大接收功率所在的RRU上的第二接收信 号进行频偏估计和补偿；
[0036] 所述至少两个DSP中的第一 DSP，用于进一步对经频偏估计和补偿后的第一接收 信号和第二接收信号进行合并，获得目标接收信号。
[0037] 这样，不仅提高了接收性能；而且，最大程度避免了无法对信号进行合并处理的情 况。
[0038] 较佳的，对各个RRU的接收功率进行汇总，确定最大接收功率所在的RRU及其归属 的第一 DSP和次大接收功率所在的RRU及其归属的第二DSP时，
[0039] 所述至少两个DSP中的主DSP具体用于：
[0040] 对各个RRU的接收功率进行汇总，以及将汇总结果通知每一个辅DSP ;
[0041] 根据汇总结果确定出最大接收功率所在的RRU及其归属的第一 DSP和次大接收功 率所在的RRU及其归属的第二DSP ;
[0042] 所述至少两个DSP中的每一个辅DSP具体用于：
[0043] 分别根据汇总结果确定出最大接收功率所在的RRU及其归属的第一 DSP和次大接 收功率所在的RRU及其归属的第二DSP。
[0044] 较佳的，通过第一 DSP对经频偏估计和补偿后的第一接收信号和经频偏估计和补 偿后的第二接收信号进行合并之前，
[0045] 所述至少两个DSP中的第二DSP具体用于：
[0046] 对次大接收功率所在的RRU上的第二接收信号进行频偏估计和补偿之后，通过第 二DSP将经频偏估计和补偿的第二接收信号发送至第一 DSP，以及在发送过程中携带指定 标志位；
[0047] 所述至少两个DSP中的第一 DSP具体用于：
[0048] 对最大接收功率所在的RRU上的第二接收信号进行频偏估计和补偿的过程中，通 过第一 DSP定期检测指定标志位，确定检测到指定标志位时，确定接收到第二DSP发送的经 频偏估计和补偿的第二接收信号。
[0049] 较佳的，所述至少两个DSP中的第一 DSP，具体进一步用于：
[0050] 在设定时长内未检测到所述指定标志位，则默认经频偏估计和补偿的第二接收信 号为零。
[0051] 较佳的，通过第一 DSP对经频偏估计和补偿后的第一接收信号和经频偏估计和补 偿后的第二接收信号进行合并，获得目标接收信号时，所述至少两个DSP中的第一 DSP具体 用于：
[0052] 基于第一接收信号的信噪比SNR和第二接收信号的SNR，分别确定第一接收信号 对应的第一合并权值，以及第二接收信号对应的第二合并权值；
[0053] 根据所述第一合并权值和第二合并权值，对经频偏估计和补偿后的第一接收信号 和经频偏估计和补偿后的第二接收信号进行加权合并。
【专利附图】
【附图说明】
[0054] 图1为本发明实施例中应用于铁路系统的接收信号处理的流程图；
[0055] 图2为本发明实施例中RRU的位置图；
[0056] 图3A和图3B为本发明实施例中基站进行接收信号处理的流程图；
[0057] 图4为分布式基站结构示意图。
【具体实施方式】
[0058] 为了解决接收信号质量较差，以及使用单处理器时运算量比较大的问题，本发明 实施例中，提出了应用于铁路系统的接收信号处理方法及装置：
[0059] 下面结合附图对本发明优选的实施方式进行详细说明。
[0060] 参阅图1所示，本发明实施例中，应用于铁路系统的接收信号处理流程的具体执 行步骤如下：
[0061] 步骤100 :基站通过至少两个DSP分别计算其各自管辖的每一个RRU针对同一终 端的接收功率，其中，物理位置相邻的两个RRU分别归属于不同的DSP。
[0062] 例如，假设单个高速小区共有24个射频拉远单元（Radio Remote Unit, RRU)，小 区内设置有3个数字信号处理器（Digital Signal Processing，DSP)，每个DSP处理4个 RRU :3片DSP编号分别记为DSPO、DSP1和DSP2,12个RRU编号分别记为RRUO、RRU1、…、 RRU11。实际覆盖时，按照RRU编号从RRU0、RRU1、"^RRUll顺序建站，这样，可以保证两个 相邻覆盖的RRU总是处于不同的DSP上。具体参阅图2所示。
[0063] 具体的，本发明实施例中，各个RRU的接收功率，可以是各个RRU的探测参考信号 (Sounding Reference Signal，SRS)接收功率，也可以是各个RRU的物理上行链路控制信 道（Physical Uplink Control Channel，PUCCH)接收功率，还可以是各个 RRU 的 PUSCH 接 收功率；后续实施例中，仅以RRU的接收功率为SRS接收功率为例进行介绍。
[0064] 步骤110 :基站对各个RRU的接收功率进行汇总，确定最大接收功率所在的RRU及 其归属的第一 DSP和次大接收功率所在的RRU及其归属的第二DSP。
[0065] 具体的，基站可以通过主DSP对各个RRU的接收功率进行汇总，以及将汇总结果通 知每一个辅DSP，然后，再通过主DSP确定出最大接收功率所在的RRU及其归属的第一 DSP 和次大接收功率所在的RRU及其归属的第二DSP ;以及通过各个辅DSP分别确定出最大接 收功率所在的RRU及其归属的第一 DSP和次大接收功率所在的RRU及其归属的第二DSP。 [0066] 显然，主DSP用于汇总各个RRU的接收功率，各个辅DSP会分别将自身计算的管辖 范围内的各个RRU的接收功率上报给主DSP，主DSP汇总所有RRU的接收功率后，将汇总结 果再通过板内DSP间消息交互方式发给各个辅DSP。
[0067] 例如，本申请实施例中，假设编号最小的DSP0作为主DSP，编号DSP1和DSP2作为 辅DSP，那么，需要通过主DSP对各个RRU的接收功率进行汇总，并将汇总结果通过板内DSP 间消息交互的方式发给DSP1和DSP2,这样3个DSP上都可以获得所有个RRU的接收功率。
[0068] 接着，主DSP和辅DSP分别根据汇总结果来判定最大接收功率的RRU及其归属的 第一 DSP，和次大接收功率所在的RRU及其归属的第二DSP。实际应用中，第一 DSP可以是 主DSP，也可以是辅DSP，同理，第二DSP可以是主DSP，也可以是辅DSP。
[0069] 确定了第一 DSP和第二DSP后，此时，已无需再考虑主DSP和辅DSP，接下来，基站 会通过第一 DSP接收最大接收功率所在的RRU接收的第一信号，以及通过第二DSP接收次 大接收功率所在的RRU接收的第二信号。
[0070] 实际应用中,最大发射功率所在的RRU和次大发射功率所在的RRU必定是相邻的 RRU，这是因为，在铁路系统中，RRU是建铁路沿线铺设的，因此，无论终端在列车上的任意位 置发送信号，其必定是在两个相邻RRU之间，因此，这两个相邻RRU中离终端较近的具有最 大接收功率，离终端较远的具有次大接收功率。
[0071] 步骤120 :基站通过第一 DSP对最大接收功率所在的RRU上的第一接收信号进行 频偏估计和补偿，以及通过第二DSP对次大接收功率所在的RRU上的第二接收信号进行频 偏估计和补偿。
[0072] 由于在系统搭建阶段，在同一基站管辖范围内，相邻的RRU分别由同一基站内的 不同的DSP管理，因此，不会出现单DSP下，基站无能力处理两个RRU的接收信号的情况，不 会给DSP带来严重的运行负荷，同时，由于采用了多DSP的基站，因此，基站可以将不同DSP 接收的信号进行合并处理，最大程度避免了无法对信号进行合并处理的情况出现。
[0073] 具体的，本发明实施例中，第一 DSP对RRU上的第一接收信号进行频偏估计和补偿 时，具体为：
[0074] 首先，对第一接收信号进行信道均衡。
[0075] 本发明实施例中，终端采用星座点方式对信号进行调制，因此，第一 DSP接收到星 座点形式的第一接收信号后，需要先进行信道均衡，恢复为可识别的信号序列。
[0076] 具体可采用公式一进行计算：
[0077]
【权利要求】
1. 一种应用于铁路系统的接收信号处理方法，其特征在于，所述方法包括： 通过至少两个数字信号处理器DSP分别计算其各自管辖的每一个RRU针对同一终端的 接收功率，其中，物理位置相邻的两个射频拉远RRU分别归属于不同的DSP ; 对各个RRU的接收功率进行汇总，确定最大接收功率所在的RRU及其归属的第一 DSP 和次大接收功率所在的RRU及其归属的第二DSP ; 通过第一 DSP对最大接收功率所在的RRU上的第一接收信号进行频偏估计和补偿，以 及通过第二DSP对次大接收功率所在的RRU上的第二接收信号进行频偏估计和补偿； 通过第一 DSP对经频偏估计和补偿后的第一接收信号和经频偏估计和补偿后的第二 接收信号进行合并，获得目标接收信号。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，对各个RRU的接收功率进行汇总，确定最大 接收功率所在的RRU及其归属的第一 DSP和次大接收功率所在的RRU及其归属的第二DSP， 包括： 通过主DSP对各个RRU的接收功率进行汇总，以及将汇总结果通知每一个辅DSP ; 在主DSP上根据汇总结果确定出最大接收功率所在的RRU及其归属的第一 DSP和次大 接收功率所在的RRU及其归属的第二DSP ; 在各个辅DSP上分别根据汇总结果确定出最大接收功率所在的RRU及其归属的第一 DSP和次大接收功率所在的RRU及其归属的第二DSP。
3. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过第一 DSP对经频偏估计和补偿后的 第一接收信号和经频偏估计和补偿后的第二接收信号进行合并之前，进一步包括： 通过第二DSP对次大接收功率所在的RRU上的第二接收信号进行频偏估计和补偿之 后，通过第二DSP将经频偏估计和补偿的第二接收信号发送至第一 DSP，以及在发送过程中 携带指定标志位； 通过第一 DSP对最大接收功率所在的RRU上的第二接收信号进行频偏估计和补偿的过 程中，通过第一 DSP定期检测指定标志位，确定检测到指定标志位时，确定接收到第二DSP 发送的经频偏估计和补偿的第二接收信号。
4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，进一步包括： 若通过第一 DSP在设定时长内未检测到所述指定标志位，则默认经频偏估计和补偿的 第二接收信号为零。
5. 如权利要求1 一 4任一项所述的方法，其特征在于，通过第一 DSP对经频偏估计和 补偿后的第一接收信号和经频偏估计和补偿后的第二接收信号进行合并，获得目标接收信 号，包括： 通过第一 DSP基于第一接收信号的信噪比SNR和第二接收信号的SNR，分别确定第一接 收信号对应的第一合并权值，以及第二接收信号对应的第二合并权值； 通过第一 DSP根据所述第一合并权值和第二合并权值，对经频偏估计和补偿后的第一 接收信号和第二接收信号进行加权合并。
6. -种应用于铁路系统的接收信号处理装置，其特征在于，所述装置包括至少两个 DSP，其中， 每一个DSP，用于分别计算其各自管辖的每一个RRU针对同一终端的接收功率，其中， 物理位置相邻的两个射频拉远RRU分别归属于不同的DSP ; 其中， 所述至少两个DSP中的主DSP，用于对各个RRU的接收功率进行汇总，确定最大接收功 率所在的RRU及其归属的第一 DSP和次大接收功率所在的RRU及其归属的第二DSP ; 所述至少两个DSP中的第一DSP，用于对最大接收功率所在的RRU上的第一接收信号进 行频偏估计和补偿； 所述至少两个DSP中的第二DSP，用于对次大接收功率所在的RRU上的第二接收信号进 行频偏估计和补偿； 所述至少两个DSP中的第一 DSP，用于进一步对经频偏估计和补偿后的第一接收信号 和经频偏估计和补偿后的第二接收信号进行合并，获得目标接收信号。
7. 如权利要求6所述的装置，其特征在于，对各个RRU的接收功率进行汇总，确定最大 接收功率所在的RRU及其归属的第一 DSP和次大接收功率所在的RRU及其归属的第二DSP 时， 所述至少两个DSP中的主DSP具体用于： 对各个RRU的接收功率进行汇总，以及将汇总结果通知每一个辅DSP ; 根据汇总结果确定出最大接收功率所在的RRU及其归属的第一 DSP和次大接收功率所 在的RRU及其归属的第二DSP ; 所述至少两个DSP中的每一个辅DSP具体用于： 分别根据汇总结果确定出最大接收功率所在的RRU及其归属的第一 DSP和次大接收功 率所在的RRU及其归属的第二DSP。
8. 如权利要求6或7所述的装置，其特征在于，通过第一 DSP对经频偏估计和补偿后的 第一接收信号和经频偏估计和补偿后的第二接收信号进行合并之前， 所述至少两个DSP中的第二DSP具体用于： 对次大接收功率所在的RRU上的第二接收信号进行频偏估计和补偿之后，通过第二 DSP将经频偏估计和补偿的第二接收信号发送至第一 DSP，以及在发送过程中携带指定标 志位； 所述至少两个DSP中的第一 DSP具体用于： 对最大接收功率所在的RRU上的第二接收信号进行频偏估计和补偿的过程中，通过第 一 DSP定期检测指定标志位，确定检测到指定标志位时，确定接收到第二DSP发送的经频偏 估计和补偿的第二接收信号。
9. 如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述至少两个DSP中的第一 DSP，具体进一 步用于： 在设定时长内未检测到所述指定标志位，则默认经频偏估计和补偿的第二接收信号为 零。
10. 如权利要求6 - 9任一项所述的装置，其特征在于，通过第一 DSP对经频偏估计和 补偿后的第一接收信号和第二接收信号进行合并，获得目标接收信号时，所述至少两个DSP 中的第一 DSP具体用于： 基于第一接收信号的信噪比SNR和第二接收信号的SNR，分别确定第一接收信号对应 的第一合并权值，以及第二接收信号对应的第二合并权值； 根据所述第一合并权值和第二合并权值，对经频偏估计和补偿后的第一接收信号和经 频偏估计和补偿后的第二接收信号进行加权合并。
【文档编号】H04W88/08GK104301270SQ201410585140
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月27日 优先权日:2014年10月27日
【发明者】王希, 张晓娟, 刘明亮 申请人:大唐移动通信设备有限公司