專利名稱：一種自動(dòng)頻率控制裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線通信系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其是涉及碼分多址通信系統(tǒng)中基站和移動(dòng)臺(tái)的自動(dòng)頻率控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
載波同步是通信系統(tǒng)中的一個(gè)重要的實(shí)際問(wèn)題。在碼分多址(Code DivisionMultiple Acess，CDMA)通信系統(tǒng)中，上行信道和下行信道都采用相干解調(diào)的檢測(cè)方式，要求接收端的解調(diào)載波必須與發(fā)送端的調(diào)制載波同頻同相。
由于體積和成本所限，移動(dòng)臺(tái)本地晶振的長(zhǎng)期穩(wěn)定性不可能做得很高，同時(shí)由于移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)還存在多普勒頻移現(xiàn)象，這都使得基站和移動(dòng)臺(tái)之間存在載波的頻差。按照寬帶CDMA通信系統(tǒng)(WCDMA)的要求，移動(dòng)臺(tái)的晶振輸出抖動(dòng)必須小于3ppm，同時(shí)移動(dòng)臺(tái)能夠工作在500km/h的移動(dòng)環(huán)境中，會(huì)引起1kHz左右的多普勒頻移，這樣初始頻偏最高可達(dá)7KHz。由于基站本身的晶振穩(wěn)定度很高，而且基站本身只可能存在一個(gè)調(diào)制載波頻率，所以一般以基站的本振頻率作為基準(zhǔn)，而在移動(dòng)臺(tái)中采用自動(dòng)頻率控制技術(shù)(AFC)來(lái)捕獲和跟蹤接收信號(hào)的載波頻率，以達(dá)到接收和發(fā)送載波頻率的一致。
按照3GPP的協(xié)議要求，移動(dòng)臺(tái)在采用AFC后，其載波抖動(dòng)必須小于0.1ppm，也即正負(fù)200Hz。如上所述，通常在基站側(cè)沒(méi)必要采用AFC技術(shù)，但基于以下原因，應(yīng)該考慮頻偏對(duì)基站的信號(hào)接收和解調(diào)性能所帶來(lái)的影響，并應(yīng)該在基帶信號(hào)上采用AFC糾正技術(shù)來(lái)減小頻偏對(duì)基站(NodeB)解調(diào)性能的影響。
首先、由于移動(dòng)臺(tái)的成本和體積所限，其頻偏指標(biāo)可能不滿足協(xié)議要求；其二、在軟切換過(guò)程中，由于移動(dòng)臺(tái)有可能只鎖定某一基站的載波頻率，但同時(shí)它又用鎖定的頻率跟其他基站通訊，這時(shí)即使移動(dòng)臺(tái)的AFC性能滿足協(xié)議要求，由此導(dǎo)致對(duì)其他基站的頻偏最高可達(dá)到400Hz-600Hz。NodeB間最高200Hz的固定頻差加上最高正負(fù)200Hz UE的發(fā)射載波頻率抖動(dòng)(其模型跟UE的AFC算法等有關(guān))，如果移動(dòng)臺(tái)鎖定的是兩個(gè)基站發(fā)射頻率的平均值，那么它與基站間的最高頻差也可能達(dá)到300Hz；第三、移動(dòng)臺(tái)的高速移動(dòng)所帶來(lái)的多普勒頻移有可能導(dǎo)致高達(dá)1KHz的系統(tǒng)頻偏，特別是UE在平原高速移動(dòng)時(shí)往往有可能只有一個(gè)直射徑，這時(shí)多普勒影響就有可能變成一個(gè)固定的頻偏。大頻偏導(dǎo)致的快速衰落必然會(huì)對(duì)系統(tǒng)的信道估計(jì)產(chǎn)生影響。在上述情況下，可以考慮采用AFC技術(shù)來(lái)減小這種影響，從而提高的系統(tǒng)的性能指標(biāo)。
在CDMA系統(tǒng)中，頻偏的糾正可以在多徑搜索之前或之后進(jìn)行，如果糾正在多徑搜索之前進(jìn)行，能消除頻偏對(duì)多徑搜索和一次解擴(kuò)的影響，但這時(shí)在采樣量級(jí)的數(shù)據(jù)上進(jìn)行糾偏計(jì)算量很大，直接限制了硬件的實(shí)現(xiàn)和系統(tǒng)的性能，因此在具體的實(shí)現(xiàn)中?？紤]在多徑搜索之后，在符號(hào)級(jí)對(duì)頻偏進(jìn)行糾正。雖然這樣頻偏將會(huì)影響多徑搜索，但這時(shí)經(jīng)過(guò)一次解擴(kuò)后數(shù)據(jù)速率低，計(jì)算量要小，通過(guò)仿真測(cè)試對(duì)系統(tǒng)的影響并不影響性能。
CDMA系統(tǒng)中的AFC方面的專利和文獻(xiàn)較多，分別從AFC的結(jié)構(gòu)，頻偏估計(jì)和頻差的提取，環(huán)路濾波器的設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行了研究。
圖1為一種較典型的AFC算法的結(jié)構(gòu)圖，來(lái)源于美國(guó)專利US5,640,431。來(lái)自天線的接收信號(hào)通過(guò)解擴(kuò)單元101和分路單元102后，得到導(dǎo)頻信號(hào)103和數(shù)據(jù)104，導(dǎo)頻信號(hào)103通過(guò)頻率捕獲單元106得到頻率的粗估計(jì)105，導(dǎo)頻信號(hào)103和粗估計(jì)105經(jīng)過(guò)頻率跟蹤單元107進(jìn)一步對(duì)頻率進(jìn)行跟蹤。再通過(guò)相位轉(zhuǎn)換單元108后，對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)的頻率進(jìn)行修正。
該方法的缺點(diǎn)是1 由于AFC的捕獲和跟蹤是通過(guò)兩個(gè)不同的鑒頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而由于原系統(tǒng)中捕獲鑒頻器精度較差，直接影響了后續(xù)的跟蹤性能；2 沒(méi)有考慮對(duì)衰落信道中多徑的處理方法；3 對(duì)于很關(guān)鍵的捕獲和跟蹤之間的切換算法沒(méi)有提到。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提出一種自動(dòng)頻率控制裝置與方法，適用于采用相干解調(diào)方式的基站和移動(dòng)臺(tái)的接收機(jī)系統(tǒng)中，能夠提高鑒頻的準(zhǔn)確性、提高系統(tǒng)的性能。
一種自動(dòng)頻率控制裝置，包括接收端匹配濾波器、多徑搜索單元、多徑分離單元、信道解擴(kuò)單元、信道估計(jì)和多徑合并單元、自適應(yīng)自動(dòng)頻率控制單元，所述接收端匹配濾波器接收來(lái)自天線的信號(hào)，發(fā)送給所述多徑搜索單元和所述多徑分離單元，所述多徑分離單元的輸出信息進(jìn)入所述信道解擴(kuò)單元和所述自適應(yīng)自動(dòng)頻率控制單元，所述信道解擴(kuò)單元和所述自適應(yīng)自動(dòng)頻率控制單元輸出的信息進(jìn)入所述信道估計(jì)和多徑合并單元。
所述自適應(yīng)自動(dòng)頻率控制單元包括鑒頻器、自適應(yīng)環(huán)路濾波器、壓控震蕩器，從所述多徑分離單元輸出的有效徑指示信息和從所述信道估計(jì)和多徑合并單元輸出的解調(diào)制復(fù)信號(hào)進(jìn)入所述鑒頻器，所述鑒頻器輸出的頻偏信號(hào)通過(guò)所述自適應(yīng)環(huán)路濾波器處理，進(jìn)入到所述壓控震蕩器，生成頻率補(bǔ)償信號(hào)。
所述鑒頻器包括延遲信號(hào)單元、乘法器、多徑頻偏信號(hào)合并單元、頻偏計(jì)算單元，從所述信道估計(jì)和多徑合并單元輸出的解調(diào)制復(fù)信號(hào)與經(jīng)過(guò)所述延遲信號(hào)單元處理的自身延遲信號(hào)在乘法器中共軛相乘后，與從所述多徑分離單元輸出的有效徑指示信息輸入到多徑頻偏信號(hào)合并單元，再通過(guò)所述頻偏計(jì)算單元處理，得到頻偏值。
所述自適應(yīng)環(huán)路濾波器包括第一切換控制器、切換判決器、暫態(tài)環(huán)路濾波器、穩(wěn)態(tài)環(huán)路濾波器、第二切換控制器，切換判決器輸出初始信號(hào)或切換信號(hào)，第一切換控制器、第二切換控制器之間有選擇開關(guān)，可以選擇與所述暫態(tài)環(huán)路濾波器或所述穩(wěn)態(tài)環(huán)路濾波器連通。
所述壓控震蕩器包括積分器、頻偏補(bǔ)償計(jì)算單元，頻偏信號(hào)輸入到積分器和頻偏補(bǔ)償計(jì)算單元，得到兩路正交的正弦波。
所述第一切換控制器或所述第二切換控制器包括第一乘法器、第二乘法器、第一積分器、加法器、第二積分器，所述第一切換控制器輸出的信號(hào)分別送給所述第一乘法器、所述第二乘法器和所述第一積分器，再將兩路信號(hào)輸入加法器，所得信號(hào)進(jìn)入所述第二積分器，得到所述第二切換控制器的輸入信號(hào)。
所述切換判決器包括環(huán)路狀態(tài)計(jì)算單元、延遲信號(hào)單元、判決單元。
一種自動(dòng)頻率控制方法包括以下步驟a、將來(lái)自天線的接收信號(hào)進(jìn)行匹配濾波后，分別發(fā)送給多徑搜索單元和多徑分離單元；b、多徑搜索單元提取出當(dāng)前有效的多徑信息，并經(jīng)過(guò)多徑分離單元分離出串行輸出的各徑信息及有效徑指示信息；c、對(duì)有效徑指示信息與解調(diào)制的復(fù)信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)自動(dòng)頻率控制，獲得頻率補(bǔ)償信號(hào)；d、各徑信息經(jīng)過(guò)信道解擴(kuò)單元的解擴(kuò)頻碼、解擾碼操作后，與頻率補(bǔ)償信號(hào)經(jīng)過(guò)乘法器的頻率修正，再將修正后信號(hào)進(jìn)行信道估計(jì)和多徑合并處理。
所述步驟c進(jìn)一步包括以下步驟c1、有效徑指示信息和解調(diào)制的復(fù)信號(hào)首先進(jìn)入鑒頻器估計(jì)出頻偏信號(hào)；c2、頻偏信號(hào)通過(guò)自適應(yīng)環(huán)路濾波處理輸出精確頻偏信號(hào)；c3、再通過(guò)壓控震蕩器生成相應(yīng)的頻率補(bǔ)償信號(hào)。
所述步驟c1進(jìn)一步包括以下步驟c11、解調(diào)制的復(fù)信號(hào)與自身的延遲信號(hào)通過(guò)乘法器進(jìn)行共軛相乘；c12、得到的信號(hào)與有效徑指示信息進(jìn)行多徑頻偏信號(hào)合并；c13、然后通過(guò)頻偏計(jì)算單元獲得復(fù)信號(hào)的反正切，再去除信號(hào)的延遲因素，得到所估計(jì)的頻偏信號(hào)。
在k時(shí)刻，對(duì)于第i條徑，解調(diào)制的復(fù)信號(hào)可以表示為yi(k)=(Ii(k)+jQi(k))=di(k)ejωi(k)ti(k)+θi(k),]]>其中Ii(k)，Qi(k)分別是信號(hào)為I，Q兩路的復(fù)信號(hào)，di(k)，wi(k)ti(k)是信號(hào)復(fù)數(shù)表示的幅值和相位，θi(k)是噪聲引入的干擾，當(dāng)前數(shù)據(jù)與其前N個(gè)數(shù)據(jù)共軛相乘得到zi(k)=yi(k)×yi*(k-N)=di(k)di(k-N)ejωid(k)NT,]]>其中zi(k)是串行格式的各徑鑒頻輸出，wid(k)是合并后的第i徑的頻偏輸出，在多徑頻偏信號(hào)合并過(guò)程中對(duì)每一徑的頻差等增益合并，以消除多徑衰落的影響，同時(shí)考慮各徑的有效性，得到頻差的估計(jì)wd(k)=1NTarg{(Σi=1lai(k)*zi(k))/Σi=1lai(k)},]]>其中，i表示各徑，l表示最大的有效徑數(shù)，ai(k)＝{0，1}表示有效徑指示信息所提供的k時(shí)刻第i徑是否有效的信息，wd(k)表示得到的精確頻偏估計(jì)信號(hào)。
所述步驟c2根據(jù)h(k)=|1NΣi=(k-1)NkN-1ui(t)|,]]>其中ui(k)表示精確頻偏信號(hào)，N表示進(jìn)行平均的點(diǎn)數(shù)，h(k)表示當(dāng)前均值的輸出，當(dāng)h(k)＜h(k+1)時(shí)，環(huán)路處于捕獲狀態(tài)；當(dāng)h(k)≥h(k+1)時(shí)環(huán)路切換到跟蹤狀態(tài)。
本發(fā)明充分利用Rake接收機(jī)中的多徑信息，對(duì)每徑的鑒頻輸出采取矢量合并的方法，有效利用了各徑的信息，提高了鑒頻的準(zhǔn)確性，提高了系統(tǒng)的性能。
本發(fā)明算法的實(shí)現(xiàn)基本不增加系統(tǒng)的開銷，卻能得到性能的極大改善。


圖1是現(xiàn)有的自動(dòng)頻率控制結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的自動(dòng)頻率控制結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是自適應(yīng)自動(dòng)頻率控制結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是鑒頻器結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是自適應(yīng)環(huán)路濾波器結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是環(huán)路濾波器結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是切換判決器結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是壓控震蕩器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。
本發(fā)明是屬于一種閉環(huán)控制，其總體結(jié)構(gòu)如圖2所示，來(lái)自天線的接收信號(hào)首先進(jìn)入接收端的匹配濾波器200，通過(guò)相關(guān)操作，由多徑搜索單元201提取出當(dāng)前有效的多徑信息，并經(jīng)過(guò)多徑分離模塊202分離出串行輸出的各徑信息及有效徑指示信息207。其中各徑信息通過(guò)信道解擴(kuò)單元203進(jìn)行解擴(kuò)頻碼，解擾碼操作，并與經(jīng)過(guò)處理后的頻偏補(bǔ)償信號(hào)209通過(guò)乘法器206進(jìn)行頻率修正，然后將修正后的信號(hào)送到信道估計(jì)和RAKE合并模塊205進(jìn)行后續(xù)處理。其中頻偏補(bǔ)償信號(hào)209是由包括I，Q兩路的解調(diào)制的復(fù)信號(hào)208和有效徑指示信息207經(jīng)過(guò)自適應(yīng)自動(dòng)頻率控制單元204處理后得到的。
如圖3所示，自適應(yīng)自動(dòng)頻率控制單元204中，解調(diào)制的復(fù)信號(hào)208和有效徑指示信息207首先進(jìn)入鑒頻器300來(lái)估計(jì)出頻偏信號(hào)303，然后通過(guò)自適應(yīng)環(huán)路濾波器301進(jìn)行相應(yīng)處理，自適應(yīng)環(huán)路濾波器301的輸出信號(hào)為較精確的頻偏信號(hào)304，再通過(guò)一個(gè)壓控震蕩器302生成相應(yīng)的頻率補(bǔ)償信號(hào)209。
如圖4所示，鑒頻器300中，首先解調(diào)制的復(fù)信號(hào)208與自身的延遲信號(hào)(經(jīng)過(guò)延遲信號(hào)單元401)由乘法器402共軛相乘后，和有效徑指示信息207一起進(jìn)入多徑頻偏信號(hào)合并單元403，然后通過(guò)頻偏計(jì)算單元404，求取復(fù)信號(hào)的反正切后，再去除信號(hào)的延遲因素，得到所估計(jì)的頻偏信號(hào)303。
在k時(shí)刻，對(duì)于第i條徑，解調(diào)制的復(fù)信號(hào)208可以表示為yi(k)=(Ii(k)+jQi(k))=di(k)ejωi(k)ti(k)+θi(k),]]>其中Ii(k)，Qi(k)分別表示信號(hào)為I，Q兩路的復(fù)信號(hào)，di(k)，wi(k)ti(k)可以認(rèn)為是信號(hào)復(fù)數(shù)表示的幅值和相位，θi(k)表示噪聲引入的干擾，這里可以認(rèn)為是緩變的。
當(dāng)前數(shù)據(jù)與其前N個(gè)數(shù)據(jù)共軛相乘得到zi(k)=yi(k)×yi*(k-N)=di(k)di(k-N)ejωid(k)NT,]]>為了消除多徑衰落的影響，多徑頻偏信號(hào)合并單元403中對(duì)每一徑的頻差等增益合并，同時(shí)考慮各徑的有效性。其中zi(k)是串行格式的各徑鑒頻輸出，wid(k)是合并后的第i徑的頻偏輸出?？梢缘玫筋l差的估計(jì)為wd(k)=1NTarg{(Σi=1lai(k)*zi(k))/Σi=1lai(k)},]]>其中，i表示各徑，l表示最大的有效徑數(shù)，ai(k)＝{0，1}表示有效徑指示信息207所提供的k時(shí)刻第i徑是否有效的信息，wd(k)表示得到的較精確的頻偏估計(jì)值。
如圖5所示，自適應(yīng)環(huán)路濾波器301中，初始時(shí)切換判決器504給出初始信號(hào)505，第一切換控制器500的輸出開關(guān)506與暫態(tài)濾波器501接通，第二切換控制器503的輸入開關(guān)507也與暫態(tài)濾波器501接通，此時(shí)系統(tǒng)處于捕獲狀態(tài)，切換判決器504根據(jù)較精確的頻偏信號(hào)304的信號(hào)不斷進(jìn)行計(jì)算。如果滿足切換條件，則給出切換信號(hào)505，此時(shí)第一切換控制器500的輸出開關(guān)506會(huì)與穩(wěn)態(tài)濾波器502接通，第二切換控制器503的輸入開關(guān)507會(huì)與穩(wěn)態(tài)濾波器502接通，系統(tǒng)進(jìn)入跟蹤狀態(tài)。本系統(tǒng)的切換是單向的，一次性切換。
暫態(tài)濾波器501和穩(wěn)態(tài)濾波器502為同一結(jié)構(gòu)的環(huán)路濾波器，區(qū)別僅在于設(shè)置的參數(shù)不同。圖6表示暫態(tài)濾波器501和穩(wěn)態(tài)濾波器502的結(jié)構(gòu)圖，為一個(gè)二階的環(huán)路濾波器。第一切換控制器500的輸出信號(hào)605分別通過(guò)乘法器600和乘法器601，積分器602，然后將結(jié)果相加，再通過(guò)積分器604，最后得到第二切換控制器503的輸入信號(hào)606。Kp，Ki分別表示環(huán)路濾波器的參數(shù)。
如圖7所示，為切換判決器504的結(jié)構(gòu)圖。701的計(jì)算表達(dá)式為h(k)=|1NΣi=(k-1)NkN-1ui(t)|,]]>其中ui(t)表示較精確的頻偏信號(hào)304，即為當(dāng)前環(huán)路濾波器的輸出，N表示進(jìn)行平均的點(diǎn)數(shù)，h(k)表示當(dāng)前均值的輸出，在環(huán)路捕獲的過(guò)程中，濾波器響應(yīng)曲線呈上升趨勢(shì)。這時(shí)候在一段時(shí)間內(nèi)環(huán)路濾波器的輸出曲線的均值h(k)成線性遞增，即h(k)＜h(k+1)。當(dāng)環(huán)路捕獲后，濾波器的輸出曲線會(huì)在穩(wěn)態(tài)值附近呈減幅波動(dòng)，這時(shí)會(huì)呈現(xiàn)h(k)≥h(k+1)的特性，這時(shí)我們可以認(rèn)為系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入了穩(wěn)態(tài)，并以此作為環(huán)路的切換點(diǎn)，這時(shí)給出切換信號(hào)505，環(huán)路從捕獲狀態(tài)切換到跟蹤狀態(tài)。
切換判決器要考慮的主要問(wèn)題之一是可變帶寬的大小。捕獲帶寬和跟蹤(即穩(wěn)態(tài)后)帶寬，根據(jù)需要對(duì)暫態(tài)濾波器501和穩(wěn)態(tài)濾波器502中不同Kp，Ki參數(shù)選取來(lái)實(shí)現(xiàn)。捕獲帶寬的大小要能夠保證在限定的時(shí)間內(nèi)快速鎖定，也就是說(shuō)，要保證環(huán)路的暫態(tài)時(shí)間足夠小，進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后的跟蹤帶寬值要能夠保證環(huán)路的穩(wěn)態(tài)誤差值足夠小，也就是說(shuō)，抖動(dòng)頻率要足夠小。
要保證環(huán)路的性能，除了要考慮兩個(gè)環(huán)路濾波器的參數(shù)外，另一個(gè)問(wèn)題是切換的時(shí)刻。首先，N不能太長(zhǎng)，太長(zhǎng)則不能夠及時(shí)反映環(huán)路的狀態(tài)變化，而且會(huì)增加硬件實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度，而太短則不能充分消除噪聲的干擾，造成誤判。
圖8為壓控震蕩器302的結(jié)構(gòu)圖。輸入信號(hào)為較精確的頻偏信號(hào)304，通過(guò)積分器801，再通過(guò)802后輸出兩路正交的正弦波。
本發(fā)明充分利用Rake接收機(jī)中的多徑信息，對(duì)每徑的鑒頻輸出采取矢量合并的方法，有效利用了各徑的信息，提高了鑒頻的準(zhǔn)確性。
變環(huán)路帶寬濾波器的切換算法，對(duì)于環(huán)路濾波器而言，系統(tǒng)的捕獲時(shí)間和系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差是一對(duì)相互制約的因素，通過(guò)相應(yīng)的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置，當(dāng)系統(tǒng)的捕獲時(shí)間較短時(shí)，即系統(tǒng)能夠很快由暫態(tài)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，則穩(wěn)態(tài)時(shí)系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)態(tài)誤差較大。而為了減小系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，則必須以犧牲系統(tǒng)捕獲時(shí)間為代價(jià)。
為了能夠加快系統(tǒng)捕獲時(shí)間和得到較理想的穩(wěn)態(tài)誤差，本發(fā)明采用變環(huán)路帶寬濾波器的方案，即采用兩個(gè)環(huán)路濾波器，在系統(tǒng)的捕獲階段使用較大帶寬的環(huán)路濾波器，加快系統(tǒng)的捕獲時(shí)間，而在系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后采用較小帶寬的環(huán)路濾波器。這樣可以充分結(jié)合兩種不同帶寬的環(huán)路濾波器的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)合理設(shè)置環(huán)路濾波器的參數(shù)，可以在保證同樣穩(wěn)態(tài)誤差的前提下(同其他方案相比)，在系統(tǒng)的捕獲時(shí)間上下降近一個(gè)數(shù)量級(jí)。一方面能夠大大減小系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)的時(shí)間，另一方面，在穩(wěn)態(tài)下能保持較小的穩(wěn)態(tài)誤差，從而有效提高系統(tǒng)的解調(diào)性能。
本發(fā)明算法的實(shí)現(xiàn)基本不增加系統(tǒng)的開銷，卻能得到性能的極大改善。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)頻率控制裝置，包括接收端匹配濾波器、多徑搜索單元、多徑分離單元、信道解擴(kuò)單元、信道估計(jì)和多徑合并單元、其特征在于還包括自適應(yīng)自動(dòng)頻率控制單元，所述接收端匹配濾波器接收來(lái)自天線的信號(hào)，發(fā)送給所述多徑搜索單元和所述多徑分離單元，所述多徑分離單元的輸出信息進(jìn)入所述信道解擴(kuò)單元和所述自適應(yīng)自動(dòng)頻率控制單元，所述信道解擴(kuò)單元和所述自適應(yīng)自動(dòng)頻率控制單元輸出的信息進(jìn)入所述信道估計(jì)和多徑合并單元。
2.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)頻率控制裝置，其特征在于所述自適應(yīng)自動(dòng)頻率控制單元包括鑒頻器、自適應(yīng)環(huán)路濾波器、壓控震蕩器，從所述多徑分離單元輸出的有效徑指示信息和從所述信道估計(jì)和多徑合并單元輸出的解調(diào)制復(fù)信號(hào)進(jìn)入所述鑒頻器，所述鑒頻器輸出的頻偏信號(hào)通過(guò)所述自適應(yīng)環(huán)路濾波器處理，進(jìn)入到所述壓控震蕩器，生成頻率補(bǔ)償信號(hào)。
3.如權(quán)利要求2所述的自動(dòng)頻率控制裝置，其特征在于所述鑒頻器包括延遲信號(hào)單元、乘法器、多徑頻偏信號(hào)合并單元、頻偏計(jì)算單元，從所述信道估計(jì)和多徑合并單元輸出的解調(diào)制復(fù)信號(hào)與經(jīng)過(guò)所述延遲信號(hào)單元處理的自身延遲信號(hào)在乘法器中共軛相乘后，與從所述多徑分離單元輸出的有效徑指示信息輸入到多徑頻偏信號(hào)合并單元，再通過(guò)所述頻偏計(jì)算單元處理，得到頻偏值。
4.如權(quán)利要求2所述的自動(dòng)頻率控制裝置，其特征在于所述自適應(yīng)環(huán)路濾波器包括第一切換控制器、切換判決器、暫態(tài)環(huán)路濾波器、穩(wěn)態(tài)環(huán)路濾波器、第二切換控制器，切換判決器輸出初始信號(hào)或切換信號(hào)，第一切換控制器、第二切換控制器之間有選擇開關(guān)，可以選擇與所述暫態(tài)環(huán)路濾波器或所述穩(wěn)態(tài)環(huán)路濾波器連通。
5.如權(quán)利要求2所述的自動(dòng)頻率控制裝置，其特征在于所述壓控震蕩器包括積分器、頻偏補(bǔ)償計(jì)算單元，頻偏信號(hào)輸入到積分器和頻偏補(bǔ)償計(jì)算單元，得到兩路正交的正弦波。
6.如權(quán)利要求4所述的自動(dòng)頻率控制裝置，其特征在于所述第一切換控制器或所述第二切換控制器包括第一乘法器、第二乘法器、第一積分器、加法器、第二積分器，所述第一切換控制器輸出的信號(hào)分別送給所述第一乘法器、所述第二乘法器和所述第一積分器，再將兩路信號(hào)輸入加法器，所得信號(hào)進(jìn)入所述第二積分器，得到所述第二切換控制器的輸入信號(hào)。
7.如權(quán)利要求4所述的自動(dòng)頻率控制裝置，其特征在于所述切換判決器包括環(huán)路狀態(tài)計(jì)算單元、延遲信號(hào)單元、判決單元。
8.一種自動(dòng)頻率控制方法，適用于多徑接收機(jī)中，其特征在于包括以下步驟a、將來(lái)自天線的接收信號(hào)進(jìn)行匹配濾波后，分別發(fā)送給多徑搜索單元和多徑分離單元；b、多徑搜索單元提取出當(dāng)前有效的多徑信息，并經(jīng)過(guò)多徑分離單元分離出串行輸出的各徑信息及有效徑指示信息；c、對(duì)有效徑指示信息與解調(diào)制的復(fù)信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)自動(dòng)頻率控制，獲得頻率補(bǔ)償信號(hào)；d、各徑信息經(jīng)過(guò)信道解擴(kuò)單元的解擴(kuò)頻碼、解擾碼操作后，與頻率補(bǔ)償信號(hào)經(jīng)過(guò)乘法器的頻率修正，再將修正后信號(hào)進(jìn)行信道估計(jì)和多徑合并處理。
9.如權(quán)利要求8所述的自動(dòng)頻率控制方法，其特征在于所述的步驟c進(jìn)一步包括以下步驟c1、有效徑指示信息和解調(diào)制的復(fù)信號(hào)首先進(jìn)入鑒頻器估計(jì)出頻偏信號(hào)；c2、頻偏信號(hào)通過(guò)自適應(yīng)環(huán)路濾波處理輸出精確頻偏信號(hào)；c3、再通過(guò)壓控震蕩器生成相應(yīng)的頻率補(bǔ)償信號(hào)。
10.如權(quán)利要求9所述的自動(dòng)頻率控制方法，其特征在于所述步驟c1進(jìn)一步包括以下步驟c11、解調(diào)制的復(fù)信號(hào)與自身的延遲信號(hào)通過(guò)乘法器進(jìn)行共軛相乘；c12、得到的信號(hào)與有效徑指示信息進(jìn)行多徑頻偏信號(hào)合并；c13、然后通過(guò)頻偏計(jì)算單元獲得復(fù)信號(hào)的反正切，再去除信號(hào)的延遲因素，得到所估計(jì)的頻偏信號(hào)。
11.如權(quán)利要求10所述的自動(dòng)頻率控制方法，其特征在于在k時(shí)刻，對(duì)于第i條徑，解調(diào)制的復(fù)信號(hào)可以表示為yi(k)=(Ii(k)+jQi(k))=di(k)ejωi(k)ti(k)+θi(k),]]>其中Ii(k)，Qi(k)分別是信號(hào)為I，Q兩路的復(fù)信號(hào)，di(k)，wi(k)ti(k)是信號(hào)復(fù)數(shù)表示的幅值和相位，θi(k)是噪聲引入的干擾，當(dāng)前數(shù)據(jù)與其前N個(gè)數(shù)據(jù)共軛相乘得到zi(k)=yi(k)×yi*(k-N)=di(k)di(k-N)ejωid(k)NT,]]>其中zi(k)是串行格式的各徑鑒頻輸出，wid(k)是合并后的第i徑的頻偏輸出，在多徑頻偏信號(hào)合并過(guò)程中對(duì)每一徑的頻差等增益合并，以消除多徑衰落的影響，同時(shí)考慮各徑的有效性，得到頻差的估計(jì)wd(k)=1NTarg{(Σi=1lai(k)*zi(k))/Σi=1lai(k)},]]>其中，i表示各徑，l表示最大的有效徑數(shù)，ai(k)＝{0，1}表示有效徑指示信息所提供的k時(shí)刻第i徑是否有效的信息，wd(k)表示得到的精確頻偏估計(jì)信號(hào)。
12.如權(quán)利要求9所述的自動(dòng)頻率控制方法，其特征在于所述步驟c2根據(jù)h(k)=|1NΣi=(k-1)NkN-1ui(t)|,]]>其中ui(t)表示精確頻偏信號(hào)，N表示進(jìn)行平均的點(diǎn)數(shù)，h(k)表示當(dāng)前均值的輸出，當(dāng)h(k)＜h(k+1)時(shí)，環(huán)路處于捕獲狀態(tài)；當(dāng)h(k)≥h(k+1)時(shí)環(huán)路切換到跟蹤狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種自動(dòng)頻率控制裝置與方法，適用于采用相干解調(diào)方式的基站和移動(dòng)臺(tái)的接收機(jī)系統(tǒng)中，包括接收端匹配濾波器、多徑搜索單元、多徑分離單元、信道解擴(kuò)單元、信道估計(jì)和多徑合并單元、自適應(yīng)自動(dòng)頻率控制單元，所述接收端匹配濾波器接收來(lái)自天線的信號(hào)，發(fā)送給所述多徑搜索單元和所述多徑分離單元，所述多徑分離單元的輸出信息進(jìn)入所述信道解擴(kuò)單元和所述自適應(yīng)自動(dòng)頻率控制單元，所述信道解擴(kuò)單元和所述自適應(yīng)自動(dòng)頻率控制單元輸出的信息進(jìn)入所述信道估計(jì)和多徑合并單元。能夠提高鑒頻的準(zhǔn)確性、提高系統(tǒng)的性能。
文檔編號(hào)H04W88/02GK1490962SQ0213118
公開日2004年4月21日 申請(qǐng)日期2002年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月15日
發(fā)明者馬濤, 濤 馬 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司