频差补偿方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种频差补偿方法和装置，应用于具有毫米波通信功能的移动终端，该方法包括：步骤A：实时采集移动终端的当前本振频率信号和定点设备的当前发射频率信号，对当前本振频率信号和当前发射频率信号做差值运算得到当前中频信号，对当前中频信号做频谱分析得到频差；步骤B：判断频差是否超出频差容限，如果是，则执行步骤C，如果否，返回步骤A；步骤C：根据频差，调整移动终端的当前本振频率，使频差不超出频差容限，返回步骤A。基于本发明专利技术的方法，通过对频差进行实时监测和补偿，保障频差始终处于一定的容限内，解决目前高铁环境毫米波通信存在的多普勒频偏问题和个体频差问题，同时本申请的方法和装置不会产生的多普勒扩展问题和车体辐射问题。

【技术实现步骤摘要】
频差补偿方法和装置
本专利技术涉及通信领域，特别涉及一种频差补偿方法和装置。
技术介绍
目前，高铁公交化与互联网已经成为生活中的重要组成部分，高铁运行速度越来越快，移动传输数据需求日益呈爆炸式增长，毫米波通信技术被业内认为是解决高铁无线宽带接入的最好方式，具有宽带通优点，同时毫米波通信通过车地宽带的接入，不存在现有LTE通信因信号不稳定而导致的车体电磁辐射过大的问题。但毫米波通信在高铁环境下也面临问题，包括：一：高速移动引起的多普勒频偏(频差)问题。二：个体差异性及时间老化引起的频差问题。针对上述的高速移动引起多普勒频偏(频差)问题，现有处理方法包括：(1)通过基带数字信号直接进行频差补偿；或(2)依靠自身的抗多普勒特性、提高信噪比和牺牲误码率。但方法(1)的问题在于：由于采样过程中的采样频率过大，导致补偿不精准，同时该处理方式也无法解决传统通信由于多径引起的多普勒扩展问题。方法(2)问题在于：该处理方法没有对多普勒做补偿，从效能的角度而言也是是低效的处理方式。对于个体差异性及时间老化引起的频差问题，通常采用卫星校频方式，实现基站的频率一致，有时也采用人工校频方式；由于我国的高铁的环境因素，有平原、沟壑、山坳、桥隧等，通过卫星校频无法实现全网覆盖，而采用人工校频方式则成本太高。针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本专利技术提供一种频差补偿方法和装置，以解决目前高铁环境毫米波通信存在的问题，包括多普勒频偏问题和个体频差问题。本专利技术提供一种频差补偿方法，该方法应用于具有毫米波通信功能的移动终端；该方法包括：步骤A：实时采集移动终端的当前本振频率信号和定点设备的当前发射频率信号，对当前本振频率信号和当前发射频率信号做差值运算得到当前中频信号，对当前中频信号做频谱分析得到频差；步骤B：判断频差是否超出频差容限，如果是，则执行步骤C，如果否，返回步骤A；步骤C：根据频差，调整移动终端的当前本振频率，使频差不超出频差容限，返回步骤A。本专利技术还提供一种频差补偿装置，该装置应用于具有毫米波通信功能的移动终端；该装置包括：频差采集和分析模块、判断模块和调整模块。频差采集和分析模块：实时采集移动终端的当前本振频率信号和定点设备的当前发射频率信号，对当前本振频率信号和当前发射频率信号做差值运算得到当前中频信号，对当前中频信号做频谱分析得到频差。判断模块：判断频差是否超出频差容限，如果是，则执行调整模块，如果否，返回频差采集和分析模块。调整模块：根据频差，调整移动终端的当前本振频率，使频差不超出所述频差容限，返回频差采集和分析模块。本专利技术通对频差进行实时监测与补偿，构建一个闭环的自适应频差补偿系统，保障频差始终处于一定的容限内。本专利技术的方法和装置，能解决目前高铁环境毫米波通信存在的多普勒频偏问题和个体频差问题，同时本申请的方法和装置不会产生的多普勒扩展问题和车体辐射问题。附图说明图1为本专利技术频差补偿方法的流程图；图2为本专利技术图1步骤A的实施例；图3为本专利技术频差补偿电路的结构图；图4为本专利技术频差补偿装置的结构图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述。本专利技术中，毫米波通信通过车地宽带的接入，以此解决互联网的接入问题，列车内的移动终端完全可以通过接入车体内的WIFI享受互联网的服务，采用聊天工具与外界进行通信，例如VOIP、微信等。毫米波通信承载的接入服务除了上述WIFI互相网外，还包括2G语音业务；2G语音业务的数据传输量小，与WIFI互联网的IP机制不一致，同时2G信号稳定，不会产生车体辐射问题，毫米波通信可以承载此类的接入服务。由于LTE(LongTermEvolution)的互联网接入与WIFI互联网接入都是基于IP机制，两者为相同的接入服务，本专利技术的毫米波通信在接入WIFI互联网的前提下，不接入LTE。本专利技术利用毫米波通信宽带通特性，承载传统语音通信的接入服务，可改善车体内电磁环境；利用毫米波通信的窄波束传输，可减少多径效应的影响。基于上述本专利技术对毫米波通信的接入服务的限定，本专利技术毫米波通信过程中，只需考虑多普勒频偏和个体频差问题，而无需关注多普勒扩展问题和电磁辐射问题。本专利技术的频差补偿方法，如图1所示，该方法应用于具有毫米波通信功能的移动终端，且该毫米波通信机制采用零中频调制解调。该方法包括以下步骤：步骤A(S101)：实时采集移动终端的当前本振频率信号和定点设备的当前发射频率信号，对当前本振频率信号和当前发射频率信号做差值运算得到当前中频信号，对当前中频信号做频谱分析得到频差；步骤B(S102)：判断频差是否超出频差容限，如果是，则执行步骤C，如果否，返回步骤A；步骤C(S103)：根据频差，调整移动终端的当前本振频率，使频差不超出频差容限，返回步骤A。在图1中，定点设备为地面接入点RAU(RouteAreaUpdate)，定点设备的参考晶振频率为：fgref＝fg+Kgvco*Vgtune(1)其中：Kgvco表示定点设备参考晶振调谐参数Vgtune表示定点设备参考晶振调谐电平定点设备本振频率：LOg＝N*fgref(2)移动终端的参考晶振频率为：fmref＝fm+Kmvco*Vmtun(3)其中：Kmvco表示移动终端参考晶振调谐参数Vmtune表示移动终端参考晶振调谐电平移动终端的本振频率：LOm＝N*fmref(4)令频差为Δf，则Δf＝LOg-LOm(5)根据移动终端本振频率的计算公式可知，通过调整移动终端参考晶振的调谐电平，可以改变移动终端的本振频率，进而调整频差。实际应用时，定点设备的发射频率为LOg±BW，其中，LOg为定点设备本振频率，BW调制信号带宽。移动终端的接收本振频率为LOm，移动终端接收混频后的中频信号IF＝(LOg-LOm)±BW＝Δf±BW；其中Δf为频差。本申请步骤A，实现的是从IF信号中提取频差Δf，对IF信号进行频谱分析，找出幅值最大值对应的频率即为频差Δf。令频差容限为δf。假设当前LOg保持不变，当Δf>δf时，通过调整移动终端参考晶振的调谐电平Vmtune，改变参考晶振的输出频率，进而使得LOm发生改变，LOm改变后更新Δf，并使更新后的Δf满足Δf≤δf。进一步地，如图2所示，可以选择当前中频信号中的一部分信号用于计算频差，基于此步骤A可以包括：步骤A-1(S201)：混频器实时采集移动终端的当前本振频率和定点设备的当前发射频率，并对当前本振频率信号和当前发射频率信号做差值运算后输出当前中频信号；步骤A-2(S202)：将输出的当前中频信号输入有源低通滤波电路，有源低通滤波电路输出低频模拟信号，所述低频模拟信号为当前中频信号中截止频率以下的信号；步骤A-3(S203)：对低频信号做频谱分析得到频差。可选地，步骤A-3可以通过DSP芯片实现。将低频模拟信号输入DSP芯片，DSP芯片将低频模拟信号转换为低频数字信号后，又利用FFT变换将低频数字信号转换为频域信号，提取频域信号中的幅值最大值对应的频率为频差，输出频差。也可以通过其他现有技术处理低频信号以获取频差，本申请对此做限定。在图2中，有源低通滤波电路的截止频率为fH，fH＝2(Θf+fd)，其中，Θf为晶振的最大个体频差本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种频差补偿方法，其特征在于，所述方法应用于具有毫米波通信功能的移动终端；所述方法包括以下步骤：步骤A：实时采集移动终端的当前本振频率信号和定点设备的当前发射频率信号，对所述当前本振频率信号和所述当前发射频率信号做差值运算得到当前中频信号，对所述当前中频信号做频谱分析得到频差；步骤B：判断所述频差是否超出频差容限，如果是，则执行步骤C，如果否，返回步骤A；步骤C：根据所述频差，调整移动终端的当前本振频率，使所述频差不超出所述频差容限，返回步骤A。

【技术特征摘要】
1.一种频差补偿方法，其特征在于，所述方法应用于具有毫米波通信功能的移动终端；所述方法包括以下步骤：步骤A：实时采集移动终端的当前本振频率信号和定点设备的当前发射频率信号，对所述当前本振频率信号和所述当前发射频率信号做差值运算得到当前中频信号，对所述当前中频信号做频谱分析得到频差；步骤B：判断所述频差是否超出频差容限，如果是，则执行步骤C，如果否，返回步骤A；步骤C：根据所述频差，调整移动终端的当前本振频率，使所述频差不超出所述频差容限，返回步骤A。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A包括：步骤A-1：混频器实时采集移动终端的当前本振频率和定点设备的当前发射频率，并对所述当前本振频率信号和所述当前发射频率信号做差值运算后输出当前中频信号；步骤A-2：将所述当前中频信号输入有源低通滤波电路，所述有源低通滤波电路输出低频模拟信号，所述低频模拟信号为所述当前中频信号中截止频率以下的信号；步骤A-3：对所述低频信号做频谱分析得到频差。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤A-3包括：将所述低频模拟信号输入DSP芯片，所述DSP芯片将所述低频模拟信号转换为低频数字信号后，又利用FFT变换将所述低频数字信号转换为频域信号，提取所述频域信号中的幅值最大值对应的频率为频差，输出所述频差。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述截止频率为fH，fH＝2(Θf+fd)，其中，Θf为晶振的最大个体频差，fd为最高速度下的最大多普勒频率。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C中，所述根据所述频差，调整移动终端的当前本振频率包括：根据所述频差，调整所述移动终端内锁相环电路的参考晶振的输入调谐电平，使得所述锁相环电路输出的当前本振频率发生改变。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述频差，调整所述移动终端内锁相环电路的参考晶振的当前输入调谐电平包括：将所述频差输入谐调电平芯片，所述谐调电平芯片根据输入的频差调整输出的调谐电平；将所述调谐电平输入所述移动终端内锁相环电路的参考晶振。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使所述频差不超出所述频差容限还包括：使所述频差调整为所述频差容限内的预设值。8.一种频差补偿装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢永忠，陈玲，罗俊炘，张晓彤，姚兆东，胡福强，
申请(专利权)人：中国铁路信息技术中心，深圳市永达电子信息股份有限公司，西南交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11