随着移动通信技术的不断发展，铁路覆盖技术也随之快速发展。GSM铁路覆盖可以为列车上的移动台提供通信服务。随着铁路事业的不断发展，高速列车逐渐替代传统列车。高速列车的运行速度较高，因此，高速列车内部的移动台与高速列车外部的基站进行通信交互，会导致多普勒频移效应的发生，从而引起信号的频率发生偏移。
现有技术中，为了克服多普勒效应导致的信号频偏，基站在接收到移动台发送的信号后，可以采用频率补偿的方法对接收信号的频率进行校正处理；移动台在接收到基站发送的信号后，也需要采用频率补偿的方法对接收信号的频率进行校正处理。
然而，由于不同移动台对信号频偏进行校正的能力存在较大差异，对于无法进行频率补偿的移动台来说，多普勒效应会导致通信信号的质量下降。

本发明实施例提供一种频偏处理方法和系统以及直放站。
本发明实施例提供一种频偏处理方法，包括：
接收导航信号，根据所述导航信号获取移动台当前的移动位置和移动速度；
根据所述当前的移动位置、移动速度以及存储的移动路径沿线位置与服务基站位置的对应关系，获取基站和所述移动台之间的交互信号的频偏值；
根据所述频偏值对所述基站和移动台之间的交互信号进行频偏校正处理。
本发明实施例提供一种直放站，包括：
接收处理模块，用于接收导航信号，根据所述导航信号获取移动设备当前的移动位置和移动速度；
获取模块，用于根据所述当前的移动位置、移动速度以及存储的移动路径沿线位置与服务基站位置的对应关系，获取基站和所述移动台之间的交互信号的频偏值；
校正处理模块，用于根据所述获取模块获取的频偏值对所述基站和移动台之间的交互信号进行信号进行频偏校正处理。
本发明实施例提供一种频偏处理系统，包括：基站和上述的直放站，所述基站，用于通过所述直放站向移动台发送下行信号，接收所述移动台通过所述直放站发送的上行信号，所述直放站对所述下行信号进行频偏校正处理后发送给移动台或者所述直放站对所述上行信号进行频偏校正处理发送给所述基站。
本发明实施例，采用直放站接收导航信息，从而可以获取移动设备当前的移动位置以及移动的速度信息，根据预先存储的移动路径沿线位置与服务基站位置的对应关系获取频偏值，进而根据该频偏值调整基站与移动台之间的交互信号的频偏，使得直放站转发给移动台的下行信号或者发送给基站的上行信号是消除了多普勒效应的信号，消除了多普勒效应对基站与移动台之间交互信号的影响，提高了通信质量。而且，本实施例无需移动台进行频偏调整处理，因此对移动台进行频偏处理的能力没有任何要求，从而使得任何移动台均不会受到多普勒效应的影响，也不需要基站具有频偏处理功能，从而降低了基站的操作复杂度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明频偏处理方法一个实施例的流程图；
图2为本发明频偏处理方法另一个实施例的流程图；
图3为本发明直放站一个实施例的结构示意图；
图4为本发明直放站另一个实施例的结构示意图；
图5为本发明频偏处理系统一个实施例的结构示意图。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明频偏处理方法一个实施例的流程图，本实施例的方法可以由任何可以接收到导航信号的直放站执行，如图1所示，本实施例的方法可以包括：
101、接收导航信号，根据所述导航信号获取移动台当前的移动位置和移动速度；
以高速移动场景为例，例如高速移动的列车、高速移动的汽车等，可以在车体内部安装直放站对穿透车体的通信信号进行增强处理。直放站属于同频放大设备，是一种在无线通信传输过程中增强信号的无线电发射中转设备。
本实施例中，直放站可以根据接收到的导航信号获知自身的位置和移动速度信息，也即移动台的当前的移动位置以及移动速度等相关的定位信息。举例来说，移动台获取移动速度的一种实现方式可以为，在一段时间内，移动台可以根据导航信号获取起始时间点处的经纬度信息，再获取终止时间点的经纬度信息，然后即可求出一段时间内移动位置的经纬度之差，也即移动台在一段时间内移动的距离，用该距离除以该段时间的长度，即可以获取移动台的移动速度。该导航信号可以采用现有的任一种定位方式获取，不再赘述。
此外，本实施例中，该直放站中还可以预先存储移动路径沿线位置与服务基站位置的对应关系，以便后续根据移动位置、移动速度以及该基站位置确定频偏值。
102、根据当前的移动位置、移动速度以及存储的移动路径沿线位置与服务基站位置的对应关系，获取基站和移动台之间的交互信号的频偏值；
本领域技术人员可以理解的是，根据不同的基站布设，在某一时刻的移动位置处可能有一个基站覆盖，也可能有多个基站覆盖，为移动台提供服务。
直放站可以从预先存储移动路径沿线位置与服务基站位置的对应关系中获取基站的位置，然后直放站可以根据当前的移动位置，移动速度以及获取的基站位置获取这移动台与基站之间的交互信号的频偏值。移动台与基站之间的交互信号可以包括基站发送给移动台的信号(下行信号)、移动台发送给基站的信号(上行信号)。
举例来说，直放站可以根据当前的移动位置的坐标值，从预先存储的移动路径沿线位置与服务基站位置的对应关系中查找到与该坐标的对应的服务基站的位置。需要说明的是，如果基站的布设位置发生变化或者说有新的基站布设时，该预先存储的移动路径沿线位置与服务基站位置的对应关系可以及时更新。
103、根据频偏值对基站和移动台之间的交互信号进行频偏校正处理。直放站在获取到该频偏值后，可以采用该频偏值对基站和移动台之间的交互信号进行频偏校正处理。
具体地，本实施例可以采用自动频率控制(Automatic Frequency Control，以下简称：AFC)方法对基站和移动台之间的交互信号进行频偏校正处理。AFC方法是使输出信号频率与给定频率保持确定关系的一种自动控制方法，实现AFC的电路主要由鉴频器和受控本地振荡器等部件构成。受控本地振荡器多采用压控振荡器。鉴频器的作用是检测中频的频偏，并输出误差电压。闭环时，输出误差电压使受控振荡器的振荡频率偏离减小，从而把中频拉向额定值。这种频率负反馈作用经过AFC电路反复循环调节，最后达到平衡状态，从而使工作频率保持稳定且偏差很小。因此，本实施例即可将获取的频偏值应用在该AFC的过程中，从而校正基站和移动台之间的交互信号的频率偏移。
需要说明的是，本领域技术人员也可以采用其它方法进行频偏校正处理，本实施例不做限制。
举例来说，假设在当前移动位置，有两个基站为移动台提供服务，则直放站可以接收到两个基站发送的下行信号，然后基站可以采用上述频偏值对两个基站发送的下行信号分别进行频偏校正处理，例如在给定频率的基础上加上该频偏值。通过频偏校正处理可以消除多普勒效应引起的下行信号的频率偏移。直放站可以将经过频偏校正处理后的下行信号分别发送给移动台，从而使得移动台无需再对频率偏移进行处理，可见本发明实施例的频偏处理方法对移动台的能力没有任何要求。
本实施例中，直放站可以有一个接收天线，也可以有多个接收天线。当有一个接收天线，接收多个基站发送的下行信号时，由于基站与直放站的距离或者直放站接收到基站的信号强度可能不同，此时，可以选择信号强度较大的下行信号或者距离最近的基站的下行信号进行频偏校正处理。当有多个接收天线时，可以根据基站的信号强度差别将各个基站的信号区分开用不同的定向施主天线进行接收，并分别进行频偏校正处理。
此外，直放站也可以接收移动台发送给基站的上行信号，并将该上行信号进行频偏校正处理后转发给基站，从而使得基站无需再对该上行信号进行频偏校正处理。
需要说明的是，本实施例以两个基站为例进行了说明，本领域技术人员可以理解的是，对于一个基站或者两个以上的基站中的每个基站与移动台之间的交互信号均可以进行上述频偏校正处理，从而使得基站发送给移动台的下行信号或者直放站发送给基站的上行信号不受多普勒效应的影响。
此外，本实施例的方法不光是适用于高速移动场景，其他存在频偏的场景下也可以适用。而本发明实施例的方法可以适用于多种通信系统，例如全球移动通信系统(Global System for Mobile Communications，以下简称：GSM)，码分多址(Code-Division Multiple Access，以下简称：CDMA)，长期演进(Long Term Evolution，以下简称：LTE)等等。
本实施例的频偏处理方法，利用接收到的导航信息可以获取移动台当前的移动位置以及移动的速度信息，根据预先存储的移动路径沿线位置与服务基站位置的对应关系获取频偏值，进而根据该频偏值调整基站与移动台之间的交互信号的频偏，使得直放站转发给移动台的下行信号或者发送给基站的上行信号是消除了多普勒效应的信号，消除了多普勒效应对基站与移动台之间交互信号的影响，提高了通信质量。而且，本实施例无需移动台进行频偏调整处理，因此对移动台进行频偏处理的能力没有任何要求，从而使得任何移动台均不会受到多普勒效应的影响，也不需要基站具有频偏处理功能，从而降低了基站的操作复杂度。
图2为本发明频偏处理方法另一个实施例的流程图，如图2所示，本实施例的方法可以包括：
201、接收导航信号，根据所述导航信号获取移动设备当前的移动位置和移动速度。
步骤201中，接收的导航信号可以是由各种卫星导航系统发送的导航信号，本发明实施例不做限制。直放站可以根据接收的导航信号获知当前的移动位置以及移动速度等相关的定位信息。此外，该直放站还可以预先存储移动路径沿线位置与服务基站位置的对应关系。
202、根据获取的移动位置、移动速度以及存储的移动路径沿线位置与服务基站位置的对应关系，获取基站发送的下行信号的频偏值；
步骤202也可以根据获取的移动位置、移动速度以及存储的移动路径沿线位置与服务基站位置的对应关系，获取移动台发送给基站的上行信号的频偏值。
其中，可以通过以下方式获取频偏值：
从所述存储的移动路径沿线位置与服务基站位置的对应关系中获取与基站对应的基站位置；
确定移动位置和基站位置之间的连线与移动速度之间的夹角；该移动速度为矢量，可以包括移动速率和移动方向信息。
可以通过以下方式获取移动台与基站之间交互信号对应的频偏值，
$f_d=\frac{f_c}{C}\times v\times \cos \theta ---\left(1\right)$
其中，fd为频偏值，fc为载波频率，C为电磁波传播速度，v为移动台当前的移动速度，θ为所述夹角。
具体来说，假设在当前位置为移动台提供服务的基站有两个，即当前的移动位置处有两个基站，基站1和基站2。则直放站可以从其存储的移动路径沿线位置与服务基站位置的对应关系中提取到该基站1和基站2的位置信息。举例来说，该提取过程可以为：直放站根据当前的移动位置的坐标值，从存储的移动路径沿线位置与服务基站位置的对应关系中查询获知当前为移动台提供服务的基站为基站1和基站2，从而提取基站1和基站2的基站位置。
根据获取的基站的位置以及移动台当前移动位置，直放站可以确定基站1与移动台当前移动位置之间的连线，从而可以确定该连线与移动台移动方向之间的夹角；类似地，直放站也可以确定基站2与移动台当前移动位置之间的连线，从而确定该连线与移动台移动方向之间的夹角。
从而，直放站可以应用公式(1)计算基站1的上行信号的频偏值、下行信号的频偏值以及基站2的上行信号的频偏值、下行信号的频偏值。
以下行信号为例来说，假设当前的移动速度为350Km/H，该移动速度的方向与基站1的夹角为180度，与基站2的夹角30度，则直放站可以计算出频偏值如下：
基站1的下行信号的频偏值：-292Hz；基站2的下行信号的频偏值：+253Hz。
需要说明的是，在该计算过程中，本实施例中载波频率可以取为运营商所拥有的频段的中间值或分配给移动沿线覆盖站点的所有频点的中间值，也可以采用经验值，本领域技术人员可以根据需要自行选择。
对于两个以上的基站来说，每个基站均可以采用上述处理方式获取其对应的上行信号的频偏值和下行信号的频偏值。
203、通过两个定向施主天线对应地接收所述两个基站发送的下行信号。
通常情况下，朝向基站的天线称为施主天线，施主天线用于基站和直放站之间的链路，一般采用方向性很强的定向天线。若当前覆盖的基站为两个或两个以上基站时，在通过定向施主天线接收下行信号时，既可以采用一个定向施主天线接收基站发送的下行信号，也可以通过两个或两个以上定向施主天线对应地接收两个或两个以上基站中各基站发送的下行信号。
步骤203中，直放站也可以通过定向施主天线向基站发送上行信号。
本领域技术人员可以理解的是，根据不同的基站布设，在某一时刻的移动位置处可能有一个基站覆盖，也可能有多个基站覆盖，因此，本实施例中的施主天线可以设置为与同时提供服务的基站数目相同的数目，本实施例仅以两个为例进行说明。
此外，需要说明的是，步骤202和203之间可以没有先后顺序，也就是说，本实施例中，直放站既可以先计算上行信号或者下行信号的频偏值，然后再接收基站与移动台之间传送的交互信号，也可以先接收基站与移动台之间传送的交互信号，然后再计算用于对该交互信号进行频偏校正处理所需的频偏值，还可以将完成计算上行信号或者下行信号的频偏值以及接收基站与移动台之间传送的交互信号一并完成。
204、根据所述下行信号的频偏值对两个基站发送的下行信号进行频偏校正处理。
此外，直放站在接收到移动台发送给基站的上行信号时，也可以根据上行信号的频偏值对该上行信号进行频偏校正处理。
205、将校正处理后的下行信号发送给移动台。
步骤205也可以是直放站将校正处理后的上行信号发送给基站。
直放站在获取到该频偏值后，可以采用下行信号的频偏值对基站1和基站2发送的下行信号分别进行频偏校正处理，也可以采用上行信号的频偏值对移动台发送给基站的上行信号进行频偏校正处理。该频偏校正处理可以采用现有技术实现，例如采用AFC方法，此处不再赘述。
本实施例的方法可以兼容具有频偏校正功能的基站以及没有频偏校正功能的基站。
本实施例的频偏处理方法，采用直放站接收导航信息，从而可以获取移动台当前的移动位置以及移动的速度信息，根据预先存储的移动路径沿线位置与服务基站位置的对应关系获取上行信号的频偏值或者下行信号的频偏值，进而根据该下行信号的频偏值调整基站发送给移动台的下行信号的频偏，根据上行信号的频偏值调整移动台发送给基站的上行信号的频偏，使得直放站转发给移动台的下行信号以及转发给基站的上行信号均为消除了多普勒效应的信号，从而消除了多普勒效应对移动台与基站之间的通信信号的影响，提高了通信质量。而且，本实施例无需移动台和基站进行频偏调整处理，因此对移动台以及基站进行频偏处理的能力没有任何要求，从而使得任何移动台和基站均不会受到多普勒效应的影响。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
图3为本发明直放站一个实施例的结构示意图，如图3所示，本实施例的直放站可以包括：接收处理模块11、获取模块12和校正处理模块13，其中，接收处理模块11用于接收导航信号，根据所述导航信号获取移动设备当前的移动位置和移动速度；获取模块12用于根据当前的移动位置、移动速度以及存储的移动路径沿线位置与服务基站位置的对应关系，获取基站和移动台之间的交互信号的频偏值；校正处理模块13用于根据获取模块12获取的频偏值对所述基站和移动台之间的交互信号进行频偏校正处理。
本实施例的直放站与图1所示方法实施例的实现原理基本相同，不再赘述。需要说明的是，本实施例中的直放站的模块可以合并，也可以进一步拆分。
本实施例的直放站可以接收导航信息，从而可以获取移动设备当前的移动位置以及移动的速度信息，根据预先存储的移动路径沿线位置与服务基站位置的对应关系获取频偏值，进而根据该频偏值调整基站与移动台之间的交互信号的频偏，使得直放站转发给移动台的下行信号或者发送给基站的上行信号是消除了多普勒效应的信号，消除了多普勒效应对基站与移动台之间交互信号的影响，提高了通信质量。而且，本实施例无需移动台进行频偏调整处理，因此对移动台进行频偏处理的能力没有任何要求，从而使得任何移动台均不会受到多普勒效应的影响，也不需要基站具有频偏处理功能，从而降低了基站的操作复杂度。
图4为本发明直放站另一个实施例的结构示意图，如图4所示，本实施例的直放站在图3所示的直放站的基础上，进一步地，还包括发送模块14，该发送模块14用于将校正处理模块13进行频偏校正处理后的信号发送给所述基站或者移动台。获取模块12具体用于根据所述移动位置、移动速度以及存储的移动路径沿线位置与服务基站位置的对应关系，获取所述基站发送的下行信号的频偏值；校正处理模块13具体用于根据所述下行信号的频偏值对所述基站发送的下行信号进行频偏校正处理。或者获取模块12具体用于根据所述移动位置、移动速度以及存储的移动路径沿线位置与服务基站位置的对应关系，获取发送给基站的上行信号的频偏值；校正处理模块13具体用于根据所述上行信号的频偏值对发送给基站的上行信号进行频偏校正处理。
进一步地，接收处理模块11可以包括：接收单元111和处理单元112，获取模块12包括提取单元121、确定单元122以及计算单元123，其中，接收单元111用于接收导航信号，处理单元112用于根据接收单元111接收的导航信号获取移动台当前的移动位置和移动速度；提取单元121用于从所述存储的移动路径沿线位置与服务基站位置的对应关系中获取与当前的移动位置对应的基站位置；确定单元122用于根据提取单元121获取的当前的移动位置确定当前的移动速度，并确定当前的移动位置和基站位置之间的连线与当前的移动速度之间的夹角；计算单元123用于通过以下方式计算获取与所述基站对应的频偏值，
$f_d=\frac{f_c}{C}\times v\times \cos \theta$
其中，fd为频偏值，fc为载波频率，C为电磁波传播速度，v为移动台当前的移动速度，θ为所述夹角。
本实施例的直放站与图2所示方法实施例的实现原理基本相同，不再赘述。
本实施例的直放站可以接收导航信息，从而可以获取移动台当前的移动位置以及移动的速度信息，根据预先存储的移动路径沿线位置与服务基站位置的对应关系获取上行信号的频偏值或者下行信号的频偏值，进而根据该下行信号的频偏值调整基站发送给移动台的下行信号的频偏，根据上行信号的频偏值调整移动台发送给基站的上行信号的频偏，使得直放站转发给移动台的下行信号以及转发给基站的上行信号均为消除了多普勒效应的信号，从而消除了多普勒效应对移动台与基站之间的通信信号的影响，提高了通信质量。而且，本实施例无需移动台和基站进行频偏调整处理，因此对移动台以及基站进行频偏处理的能力没有任何要求，从而使得任何移动台和基站均不会受到多普勒效应的影响。
图5为本发明频偏处理系统一个实施例的结构示意图，如图5所示，本实施例的系统可以包括：直放站1和基站2(图5仅示出了3个基站)，其中基站2用于通过直放站1向移动台发送下行信号，接收所述移动台通过所述直放站1发送的上行信号，直放站1对下行信号进行频偏校正处理后发送给移动台或者直放站1对上行信号进行频偏校正处理发送给基站2。
本实施例中的直放站1可以采用图3或4所示的结构，且其实现原理可以采用图1或2所示的方法实施例，不再赘述。
本实施例的系统中，直放站可以接收导航信息，从而可以获取移动台当前的移动位置以及移动的速度信息，根据预先存储的移动路径沿线位置与服务基站位置的对应关系获取上行信号的频偏值或者下行信号的频偏值，进而根据该下行信号的频偏值调整基站发送给移动台的下行信号的频偏，根据上行信号的频偏值调整移动台发送给基站的上行信号的频偏，使得直放站转发给移动台的下行信号以及转发给基站的上行信号均为消除了多普勒效应的信号，从而消除了多普勒效应对移动台与基站之间的通信信号的影响，提高了通信质量。而且，本实施例无需移动台和基站进行频偏调整处理，因此对移动台以及基站进行频偏处理的能力没有任何要求，从而使得任何移动台和基站均不会受到多普勒效应的影响。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。