專利名稱：基于移動單元速度對頻率和時間跟蹤環(huán)路中的頻偏和定時偏移的補償?shù)闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信，尤其涉及無線通信系統(tǒng)中的頻率跟蹤和時間跟蹤。
相關(guān)技術(shù)描述無線信道上的通信可以用便于有限頻譜中的大量用戶的多種技術(shù)來完成。這些技術(shù)通常稱為多址技術(shù)，它們包括時分多址(TDMA)、頻分多址(FDMA)和碼分多址(CDMA)。
CDMA比無線通信系統(tǒng)中使用的其它調(diào)制技術(shù)，比如TDMA和FDMA，提供了許多優(yōu)點。例如，CDMA能夠多次再用頻譜，從而能提高系統(tǒng)用戶容量。此外，CDMA技術(shù)的使用通過減輕如衰落這樣的多徑的有害效應而能克服地面信道的特殊問題，而同時能利用其優(yōu)點。
在CDMA及其它無線通信技術(shù)中，通常使用頻率跟蹤和時間跟蹤環(huán)路來監(jiān)視和調(diào)節(jié)接收信號的頻率和定時。例如，在無線通信設(shè)備(WCD)和基站間發(fā)送的載波信號中通常存在頻率變化或誤差。一般而言，使用頻率跟蹤環(huán)路來監(jiān)視頻率變化，并且相應地調(diào)節(jié)對頻率靈敏的組件。此外，頻率變化會有害地影響用于維持WCD和基站中的定時基準的定時跟蹤環(huán)路。
無線通信中頻率變化的一個主要影響是多普勒效應。多普勒效應描述了由于發(fā)射機和接收機之間的相對速度而在接收信號中引起的頻率變化。這樣，如果WCD是移動的，則WCD和基站會變化。例如，如果WCD自基站移開，則從WCD發(fā)射到基站的信號會比原始發(fā)送的信號有較低的頻率，即較長的波長。同樣，如果WCD移近基站，則從WCD發(fā)送到基站的信號會比原始發(fā)送的信號有較高的頻率，即較短的波長。從基站發(fā)送到移動WCD的信號會經(jīng)受相同的頻率變化。由于WCD通常用在車輛或高速運輸系統(tǒng)中，因此在維持穩(wěn)健和有效的無線通信系統(tǒng)時，校正多普勒效應或多普勒偏移會是重要的因素。
因此，本領(lǐng)域中需要能在無線通信系統(tǒng)中的WCD和基站中為頻率跟蹤和定時跟蹤環(huán)路提供改進性能的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種根據(jù)無線通信設(shè)備(WCD)相對于無線網(wǎng)絡基礎(chǔ)設(shè)施(例如基站)的速度來調(diào)節(jié)無線通信系統(tǒng)中的通信接收機的方法和裝置。本發(fā)明各方面包括確定WCD的速度、以及基于所述速度確定要對通信接收機作出的一組期望調(diào)節(jié)。按照本發(fā)明，要被調(diào)節(jié)的通信接收機可以位于通信系統(tǒng)中的各個位置。例如，可以調(diào)節(jié)WCD中的接收機，或者可以調(diào)節(jié)在無線網(wǎng)絡基礎(chǔ)設(shè)施(網(wǎng)絡)的各個節(jié)點處的接收機。確定WCD的速度、以及確定對接收機操作的一個或多個調(diào)節(jié)可以在網(wǎng)絡內(nèi)的各個位置處執(zhí)行、在WCD中執(zhí)行、或者在它們的任意組合處執(zhí)行。
例如，在一實施例中，WCD確定其速度，并且基于所述速度確定要對通信接收機作出的期望調(diào)節(jié)。在第二實施例中，網(wǎng)絡確定WCD的速度，并且基于WCD的速度來確定要對通信接收機作出的期望調(diào)節(jié)。在第三實施例中，WCD確定其速度，并且將其發(fā)送到網(wǎng)絡。網(wǎng)絡接著基于WCD的速度來確定要對通信接收機作出的期望調(diào)節(jié)。在第四實施例中，網(wǎng)絡確定WCD的速度并將其發(fā)送到WCD。WCD接著基于所述速度來確定要對通信接收機作出的期望調(diào)節(jié)。
期望調(diào)節(jié)可以用來調(diào)節(jié)WCD或無線網(wǎng)絡基礎(chǔ)設(shè)施中的通信接收機。例如，如果在WCD中確定了要對通信接收機作出的期望調(diào)節(jié)，則WCD能使用所述期望調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)其接收機，或期望調(diào)節(jié)可用在網(wǎng)絡接收機中，從而把期望調(diào)節(jié)發(fā)送到網(wǎng)絡，并且調(diào)節(jié)網(wǎng)絡中的接收機。類似地，如果在網(wǎng)絡中確定了要對通信接收機作出的期望調(diào)節(jié)，則網(wǎng)絡能使用所述期望調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)其接收機，或者期望調(diào)節(jié)可用在WCD中的接收機中，從而把所述調(diào)節(jié)發(fā)送到WCD并且調(diào)節(jié)其接收機。
對接收機的調(diào)節(jié)可以包括例如在WCD相對于無線網(wǎng)絡基礎(chǔ)設(shè)施移動時，調(diào)節(jié)頻率和時間跟蹤環(huán)路以彌補WCD所接收的或是從WCD接收到的信號中的頻率變化。
從以下優(yōu)選實施例的詳細描述中，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將變得更為明顯，所述實施例通過示例說明了本發(fā)明的原理。


圖1是說明無線通信系統(tǒng)各部份的框圖。
圖2是說明無線通信系統(tǒng)各部份的附加細節(jié)的框圖。
圖3是說明雷克接收機各部份的框圖。
圖4是說明可用來實現(xiàn)本發(fā)明各方面的頻率跟蹤環(huán)路的一實施例的框圖。
圖5是說明搜索器所使用的搜索頻段的示意圖。
圖6是說明可用來實現(xiàn)本發(fā)明各方面的時間跟蹤環(huán)路的框圖。
圖7是說明按照本發(fā)明的頻率跟蹤技術(shù)的流程圖。
詳細描述按照本發(fā)明，描述了一種頻率跟蹤技術(shù)，它根據(jù)發(fā)生通信的無線通信設(shè)備(WCD)的速度來調(diào)節(jié)通信接收機?；赪CD的速度，確定對通信接收機的期望調(diào)節(jié)。
無線通信系統(tǒng)中的設(shè)備包括用于從其它系統(tǒng)設(shè)備接收信號的接收機單元。例如，移動WCD和諸如基站這樣的網(wǎng)絡基礎(chǔ)設(shè)施都包括接收機。按照本發(fā)明，要被調(diào)節(jié)的接收機可以位于通信系統(tǒng)中的各個位置處。例如，可以調(diào)節(jié)WCD中的接收機，或者可以調(diào)節(jié)在無線網(wǎng)絡基礎(chǔ)設(shè)施(網(wǎng)絡)的各個節(jié)點處的接收機。確定WCD的速度、以及確定對接收機操作的一個或多個調(diào)節(jié)可以在網(wǎng)絡內(nèi)的各個位置處執(zhí)行、在WCD中執(zhí)行、或是在它們的任意組合處執(zhí)行。
例如，在一實施例中，WCD確定其速度，并且基于所述速度確定要對通信接收機作出的期望調(diào)節(jié)。在第二實施例中，網(wǎng)絡確定WCD的速度，并且基于WCD的速度來確定要對通信接收機作出的期望調(diào)節(jié)。
在第三實施例中，WCD確定其速度，并且將其發(fā)送到網(wǎng)絡。網(wǎng)絡接著基于WCD的速度來確定要對通信接收機作出的期望調(diào)節(jié)。在第四實施例中，網(wǎng)絡確定WCD的速度并將其發(fā)送到WCD。WCD接著基于所述速度來確定要對通信接收機作出的期望調(diào)節(jié)。
期望調(diào)節(jié)可以用來調(diào)節(jié)WCD或無線網(wǎng)絡基礎(chǔ)設(shè)施中的通信接收機。例如，如果在WCD中確定了要對通信接收機作出的期望調(diào)節(jié)，則WCD能使用所述期望調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)其接收機，或期望調(diào)節(jié)可用在網(wǎng)絡接收機中，從而把期望調(diào)節(jié)發(fā)送到網(wǎng)絡，并且調(diào)節(jié)網(wǎng)絡中的接收機。類似地，如果在網(wǎng)絡中確定了要對通信接收機作出的期望調(diào)節(jié)，則網(wǎng)絡能使用所述期望調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)其接收機，或者期望調(diào)節(jié)可用在WCD中的接收機中，從而把所述調(diào)節(jié)發(fā)送到WCD并且調(diào)節(jié)其接收機。
例如，對接收機的調(diào)節(jié)可以包括在WCD相對于無線網(wǎng)絡基礎(chǔ)設(shè)施移動時，調(diào)節(jié)頻率跟蹤環(huán)路(FTL)或時間跟蹤環(huán)路(TTL)以彌補WCD所接收的或是從WCD接收到的信號中的明顯頻率變化。
確定WCD的速度可以用許多方式執(zhí)行。例如，可以從導航接收機接收WCD速度的一個指示，所述導航接收機比如全球定位系統(tǒng)(GPS)接收機或其它類型的導航接收機。此外，可以從在不同的已知時刻作出的WCD位置的至少兩個度量中確定WCD速度。速度可以從WCD位置度量和它們相應的度量時刻來確定。位置度量可以是完整的位置求解或是用來計算位置解的度量。例如，WCD可以從GPS衛(wèi)星作出偽范圍度量，并把偽范圍度量和度量時刻傳送到無線網(wǎng)絡基礎(chǔ)設(shè)施，在后者中把從網(wǎng)絡處的GPS接收機收集到的偽范圍度量和GPS信息加以組合以確定位置，并且確定WCD的速度。在另一例中，網(wǎng)絡基礎(chǔ)設(shè)施可以對從WCD接收到的信號作出度量，并且確定不同時刻下WCD的位置度量。網(wǎng)絡基礎(chǔ)設(shè)施能確定WCD的速度，或者網(wǎng)絡可以把位置度量和相應的時刻發(fā)送到確定速度的WCD。
在以下描述中，本發(fā)明的各方面用基于CDMA的無線通信系統(tǒng)來描述。本發(fā)明各方面也可以結(jié)合其它通信技術(shù)而使用。
圖1是說明無線通信系統(tǒng)101各部份的框圖，所述系統(tǒng)101按照本發(fā)明工作。無線通信系統(tǒng)包括具有多個基站102和多個WCD 104的無線網(wǎng)絡基礎(chǔ)設(shè)施。無線網(wǎng)絡基礎(chǔ)設(shè)施還包括其它組件，比如基站控制器106、移動交換中心108等等。從基站102被發(fā)送到WCD的信號132被稱為前向鏈路。從WCD被發(fā)送到基站的信號134被稱為反向鏈路。如圖1所示，前向鏈路和反向鏈路都能經(jīng)歷基站102和WCD之間的不同多徑。如圖1所示，前向和反向鏈路信號可以自障礙物150反射，導致接收到信號的多個實例。這一條件通常稱為“多徑”信號。如下進一步討論的，為了適應多徑環(huán)境中的操作，CDMA系統(tǒng)中的基站和WCD都使用雷克接收機，雷克接收機使用雷克“指”來處理信號，其中雷克的每個指都被分配給一單獨的信號。雷克接收機的指可以被分配給同一信號的不同實例或是被分配給從不同基站接收到的不同信號。
WCD 104的例子包括蜂窩電話、衛(wèi)星電話、有無線通信能力的個人電腦和個人數(shù)字助理(PDA)以及其它無線設(shè)備。無線通信系統(tǒng)101可以被設(shè)計成支持一種或多種CDMA標準。例如，所述標準可以包括TIA/EIA-95-B(IS-95)、TIA/EIA-98-C(IS-98)、第三代合伙人計劃(3GPP)、第三代合伙人計劃2(3GPP2)、cdma2000、寬帶CDMA(WCDMA)等等。
按照本發(fā)明，無線通信系統(tǒng)中移動WCD或移動終端的速度被用來改進WCD中的接收機或無線網(wǎng)絡基礎(chǔ)設(shè)施中的接收機或兩者的頻率跟蹤環(huán)路和時間跟蹤環(huán)路的性能。例如，在按照本發(fā)明工作的通信系統(tǒng)中，可以使用移動終端相對于鄰近基站的速度來更好地估計在移動終端和基站處接收到的信號的名義頻偏。也可以使用移動終端相對于基站的速度來選擇環(huán)路濾波器系數(shù)的改進值以用于時間跟蹤環(huán)路中。
在使用移動WCD的無線通信系統(tǒng)中，WCD相對于基站的速度，即速率和方向，導致由于多普勒偏移引起的接收信號中的明顯頻率變化。圖2是說明圖1所示的無線通信系統(tǒng)101各部份的附加細節(jié)的框圖。圖2進一步說明了基站102和WCD104。基站102中包括發(fā)射機212、接收機214、小區(qū)站點調(diào)制解調(diào)器(CSM)216、小區(qū)站點調(diào)制解調(diào)器本地振蕩器(CSM LO)218和控制器220。WCD 104包括接收機222、發(fā)射機224、移動站調(diào)制解調(diào)器(MSM)226、移動站調(diào)制解調(diào)器本地振蕩器(MSM LO)226和控制器228。
為了確定WCD的速度，基站102可以包括導航接收機240，或WCD 104能包括導航接收機242，或基站102和WCD 104可以分別包括導航接收機240、242?；?02和WCD 104中可能包括的導航接收機的例子包括GPS接收機、LORAN接收機、GLONASS接收機、使用網(wǎng)絡基礎(chǔ)設(shè)施來確定WCD速率的系統(tǒng)、以及使用導航接收機的各種組合的混合系統(tǒng)?；?02和WCD 104的控制器220和228可以被配置成接收與WCD速度有關(guān)的信息，并且確定對接收機作出的調(diào)節(jié)。例如，導航接收機240、242能接收WCD時間和位置數(shù)據(jù)，從中能導出速度。
WCD處接收到的信號中的頻率變化操作中，從基站102被發(fā)送到WCD 104的數(shù)據(jù)被輸入到CSM 216。CSM 216接受要被發(fā)送的數(shù)據(jù)并且生成一信號，該信號被提供給發(fā)射機212用于發(fā)送到WCD 104。CSM 216使用振蕩器，或CSM LO 218生成的時鐘信號來控制被發(fā)送到WCD 104的信號的頻率。例如，在基于WCDMA的無線通信系統(tǒng)中，基于CSMLO 218中的時鐘，CSM 216提供給發(fā)射機212的信號的名義頻率為2GHz。然而，CSM LO 218中的時鐘在其頻率中可能有誤差。根據(jù)WCDMA標準，CSM LO誤差可能約為±100Hz。這樣，被發(fā)送到WCD 104的信號132可以是在2GHz±100Hz范圍內(nèi)的任一頻率。
WCD 104在其接收機122內(nèi)接收由基站102發(fā)送的信號132。接收信號接著被發(fā)送到MSM 226。WCD所接收的信號132的頻率是基站102所發(fā)送的信號的頻率加上CSM Lo中的任何誤差，并且還可以包括在WCD 104和基站102之間由于多普勒效應產(chǎn)生的相對速度而引起的附加頻偏。這樣，WCD 104接收到的信號132的頻率可由公式(1)表示freceived_WCD=ftransmit+fCSM_LOerror+fdoppler---(1)]]>其中ftransmit是CSM LO的名義頻率；fCSM LOerror是CSM LO時鐘自名義頻率的偏移；以及faoppler是由于多普勒效應引起的頻率變化。
一般而言，WCD 104如下所述地執(zhí)行頻率跟蹤環(huán)路(FTL)。在一實施例中，F(xiàn)TL作為MSM 226操作的一部分被執(zhí)行。在其它實施例中，F(xiàn)TL可以與MSM 226分開。FTL會同步到或“鎖定”到接收信號132的頻率，以幫助接收機恢復基站102所發(fā)出的數(shù)據(jù)。如上所述，F(xiàn)TL鎖定到的頻率是CSM LO的名義頻率加上其誤差，以及多普勒偏移。在一實施例中，F(xiàn)TL鎖定到的頻率被WCD 104用作對發(fā)送到基站102的數(shù)據(jù)的基準。
網(wǎng)絡處接收到的信號中的頻率變化如下所述，WCD 104中的FTL一般具有誤差，使得鎖定頻率不會與接收到的信號132的頻率完全相同。這樣，當FTL鎖定到的頻率被WCD 104用作基準時，從WCD 104發(fā)送到基站102的信號132具有一誤差，該誤差與WCD 104中執(zhí)行的FTL操作相關(guān)聯(lián)。此外，如果WCD 104由于多普勒效應相對于基站102移動，則從WCD 104發(fā)送到基站102的信號134受到一頻偏。注意到，如果WCD 104相對于基站102的速度在WCD 104接收到信號132的時刻和它發(fā)送信號134的時刻之間未改變，則兩個信號的多普勒偏移會相同。這樣，基站102所接收的、并且由基站102中的FTL跟蹤的信號134的頻率可以表示為freceived_base_station＝freceived_WCD+fMSM_FTL_error+fdoppler(2a)freceived_base_station=ftransmit+fCSM_LOerrerfdoppler+fMSM_FTL_error+fdoppler---(2b)]]>freceived_base_station=ftransmit+fCSM_LOerror+2fdoppler+fMSM_FTL_error---(3)]]>
其中freceived_WCD是WCD所接收的信號的名義頻率；fMSM_FTL_error是WCD中FTL的偏移；fdoppler是由于多普勒效應引起的頻率變化。
通過調(diào)節(jié)FTL操作來補償接收信號中的頻率變化公式(1)-(3)的檢查示出了在WCD 104和基站102處接收到的信號的頻率受到由于WCD 104和基站102間的任一相對速度引起的多普勒偏移所影響。如下所述，通過例如改進FTL跟蹤性能、提高FTL引入(pull-in)范圍并且改進時間跟蹤環(huán)路的性能，WCD 104的相對速度和相應的多普勒偏移可以用來改進無線通信系統(tǒng)的性能，并且改進其穩(wěn)健性。
圖3是說明雷克接收機各部份的框圖，雷克接收機或者可以包括在基站102中或者被包括在WCD 104中。在雷克接收機中，多個信號實例被多個指302處理。圖3所示的雷克接收機還包括搜索器303。如下進一步詳述，搜索器303處理接收信號并且標識要被多個指302處理的多個信號實例。
指302可以用硬件、軟件或者硬件或軟件的組合來實現(xiàn)。接收數(shù)據(jù)被輸入到抽取器304，在那里提取接收信號的期望部份。抽取器304的輸出被輸入到旋轉(zhuǎn)器306。旋轉(zhuǎn)器306調(diào)節(jié)接收信號的頻率以彌補由本地時鐘和多普勒偏移中的變化所引起的頻率誤差。旋轉(zhuǎn)器306的輸出被輸入到解調(diào)器308，在那里從該信號中提取所發(fā)射的數(shù)據(jù)。然后用累加器310對解調(diào)器308的輸出進行累加。
累加器310的輸出被輸入到FTL 312和時間跟蹤環(huán)路(TTL)314。如下所述，F(xiàn)TL 312跟蹤接收信號中的頻率誤差，并且用來調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)器306。此外，TTL 314調(diào)節(jié)抽取器304中所使用的定時基準以彌補接收信號中的頻率變化。接收信號的定時中由于頻率變化而引起的漂移通常稱為編碼多普勒。
圖4是說明可用來實現(xiàn)本發(fā)明各方面的頻率跟蹤環(huán)路312的一個實施例的框圖?；?02或WCD 104處的接收信號被輸入到下變頻器401，在那里它首先與本地振蕩器的輸出相乘，然后經(jīng)低通濾波。從下變頻器401輸出的信號的頻率等于接收信號頻率和本地振蕩器頻率之差，并且通常稱為頻率誤差Δf。下變頻器401的輸出被送入旋轉(zhuǎn)器402的一個輸入端。旋轉(zhuǎn)器402的另一輸入是頻率誤差的當前估計 旋轉(zhuǎn)器402的輸出是一個信號，其頻率等于頻率誤差(Δf)和頻率誤差的當前估計 之差，其數(shù)值被稱為殘留誤差Δfres。在一實施例中，通過向雷克接收機指前端(FFE)旋轉(zhuǎn)器送入相位-2πnTCΔf來實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)器402，其中TC是碼片周期，n是碼片索引。
旋轉(zhuǎn)器402的輸出，其頻率等于Δfres，被輸入到鑒頻器404或者能度量殘留誤差Δfres的幅度的其它設(shè)備。鑒頻器404的輸出是殘留誤差的當前估計，標記為 在一實施例中，鑒頻器可以是叉乘鑒頻器，使得 其中*表示復數(shù)共軛，yk是N碼片的導頻信號。在WCDMA系統(tǒng)中，N一般是256的倍數(shù)。
鑒頻器404的輸出被輸入到環(huán)路濾波器406中。環(huán)路濾波器406抑制殘留頻率估計 中存在的噪聲和高頻分量。環(huán)路濾波器406的傳遞函數(shù)由F(z)表示。在一實施例中，環(huán)路濾波器傳遞函數(shù)是一常數(shù)，導致一階FTL。在其它實施例中，環(huán)路濾波器406可以被配置為較高階的環(huán)路，例如，二階環(huán)路或三階環(huán)路。環(huán)路濾波器406的輸出被輸入到累加器408。累加器輸出是頻率誤差的當前估計 頻率誤差的當前估計 是旋轉(zhuǎn)器402的輸入之一，從而使環(huán)路閉合并且也從FTL被輸出到旋轉(zhuǎn)器306。
可以使用WCD 104和基站102之間的相對速度、因此可以使用相關(guān)的多普勒偏移來改進FTL的性能。例如，F(xiàn)TL可以使用WCD的速度以及接收信號的多普勒偏移來提供改進的頻率誤差估計 如果預期的多普勒偏移值被輸入FTL，例如由未示出的控制器提供，F(xiàn)TL就能預測頻率誤差將為何值。能夠預測頻率誤差就可以改進FTL的性能，因此能使經(jīng)解調(diào)的信噪比(SNR)提高。此外，可以使用預期的多普勒偏移來初始化FTL。通過有效地從接收信號中減去預期的多普勒偏移，可以擴展FTL的引入范圍。下面進一步討論了這些優(yōu)點。
為了說明獲悉接收信號的多普勒偏移的一些優(yōu)點，會使用這樣的例子，該例使用從基于WCDMA的通信而來的典型值。典型的WCDMA參數(shù)包括載波頻率 fcarrier＝2GHz(5)碼片周期 (6)移動站處的最大PN回轉(zhuǎn)速率 (7)移動站處的最大LO誤差 ΔfMSM_LO＝0.1ppm
(8)基站處的最大LO誤差 ΔfCSM_LO＝0.05ppm(9)而且，如果假定最大速度Vmax為vmax＝350Km/h (10)在移動站處接收到的信號的多普勒偏移可如下確定ΔfDoppler=vcfcarrierHz---(11)]]>其中c是光速。
因此，移動站處受到的最大多普勒偏移出現(xiàn)在最大速度處ΔfDoppler_MSM_max=350Km/hcfcarrier=0.65kHz---(12)]]>如上所述，基站處受到的多普勒偏移一般會是移動站處的多普勒偏移的兩倍，因此ΔfDoppler_CSM_max=2350Km/hcfcarrier=1.3kHz---(13)]]>除了多普勒偏移以外，最大基站LO(本地振蕩器)誤差ΔfCSM_LO為0.05ppm，這轉(zhuǎn)化為頻率變化是高達100Hz。同樣，移動站的最大LO誤差ΔfMSM_LO為0.1ppm，轉(zhuǎn)化為200Hz。因此，在最差情況下，接收到的頻率誤差為Δfmax＝ΔfDoppler_CSM_max+ΔfCSM_LO+ΔfMSM_LO＝1.6kHz(14)除了FTL需要能跟蹤的最大可能的頻率誤差以外，另一關(guān)心的數(shù)量就是FTL受到的最大初始頻率誤差。如圖3所述，WCD一般包括搜索器304，搜索器304處理接收信號以便標識要被指302處理的多徑實例。一般而言，搜索器將其搜索分成頻率段進行，并且按照每個頻段報告結(jié)果。例如，搜索器可能預期一信號處在預定的期望頻率fe。由于最大頻率誤差為Δfmax，因此搜索器搜索約從fe一直到fe±Δfmax的頻偏。例如，如果搜索器將其搜索分成三個頻段，則頻段可以在公式(15)中定義[-Δfmax,-f02],[-f02,f02],[f02,Δfmax]---(15)]]>其中f0是搜索器用來定義搜索頻段的頻偏。根據(jù)搜索器在三個頻段的哪一個中定位信號實例分別是較低偏移頻段、中心頻段或是較高偏移頻段，搜索結(jié)果一般被報告為-f0、0或f0。
圖5是說明搜索器304所定義的搜索頻段的示意圖。水平線504表示自信號實例的期望頻率fe的頻偏。所搜索的整組頻偏±Δfmax可以被分成三個搜索頻段中心頻段506、較高偏移頻段508較低偏移頻段510。如公式(15)所定義的，頻段對應于自fe的頻偏。FTL可見的最大誤差為在報告中心頻段時的f0/2、或是在報告兩個偏移頻段之一時的max(Δfmax-f0，f0-f0/2)。
例如，如果被設(shè)為等于474Hz，則搜索頻段會處在頻偏fe附近的-474/2到474/2fe附近的474/2到1.6kHz以及fe附近的-474/2到-1.6kHz，分別對應于中心頻段506、較高偏移頻段508和較低偏移頻段510。在該例中，F(xiàn)TL所見的最大誤差會是1126Hz。
應該注意到，在該討論中忽略了頻段誤差。當一路徑的實際頻率誤差處在與搜索器報告的頻段不同的頻段時，出現(xiàn)頻率誤差。最差情況是在搜索器報告-f0作為路徑的頻偏時，而路徑實際上的頻率誤差等于Δfmax，該情況下FTL所見的初始頻率誤差為Δfmax+f0。這導致在使用474Hz的f0時出現(xiàn)最大誤差2.074kHz。然而，按設(shè)計方案，發(fā)生搜索器頻段誤差的概率很低。此外，為了實際上得到該最差情況，需要發(fā)生以下所有事件移動站以最大速度移動、MSM和CSM LO都受到最差可允許的頻率誤差、且搜索器具有頻段誤差。
通過調(diào)節(jié)TTL操作來補償接收信號中的頻率變化除了影響FTL以外，接收機信號頻率誤差還影響時間跟蹤環(huán)路(TTL)，但以略微不同的方式產(chǎn)生影響。一般而言，移動WCD具有一時間基準，該時間基準基于例如它接收到的最早顯著信號實例或者第一路徑或指。該時間基準被標識為τ0。當移動WCD在時刻τ0發(fā)送一信號時，基站在時刻τ0+δ接收到該信號，其中δ是當前指被分配到的路徑的延遲。因此，在靜態(tài)的環(huán)境下，τCSM＝τ0+δ (16)其中τCSM是CSM的當前指的定時基準。然而，由于移動WCD的運動，隨時間變化的延遲δ變?yōu)棣?t)。同樣，當移動WCD丟失它對其定時基準加偏的路徑時，它開始基于另一路徑回轉(zhuǎn)到一新的定時基準。該回轉(zhuǎn)使τ0以回轉(zhuǎn)速率所確定的速率隨時間變化，從而給出τ0(t)。因此，τCSM為τCSM(t)＝τ0(t)+δ(t)(17)公式(19)說明了基站處的定時基準以δ(t)表示的多普勒偏移和LO誤差、以及由τ0(t)所表示的移動回轉(zhuǎn)所確定的速率隨時間變化。影響基站定時基準的這兩個因素可以被組成一個數(shù)，稱為“有效頻率誤差”。有效的頻率誤差是在缺乏任一PN回轉(zhuǎn)時會導致相同速率的定時基準變化的頻率誤差。
在一實施例中，為了確定有效的頻率誤差，PN回轉(zhuǎn)速率被轉(zhuǎn)換成由多普勒偏移賦予的等價的頻率變化值。例如，對于sPN碼片/秒的PN回轉(zhuǎn)速率而言，每秒都延長或縮短sTc秒。對于給定的ΔfDoppler，每秒都延長或縮短ΔfDoppler/fcarrier秒。因此，處在PN碼片/秒速率下的PN回轉(zhuǎn)等價于有效地多普勒Δfslew＝sTCfcarrierHz (18)這樣，基站中TTL所受到的總的有效頻率誤差可表示為ΔfTTL=2vcfcarrier+ΔfCSM_LO+ΔfMSM_LO+sTCfcarrierHz---(19)]]>如公式(21)所述，基站所見的總有效頻率誤差包括由于多普勒偏移引起的誤差 基站本地振蕩器誤差(ΔfCSM_LO)、WCD本地振蕩器誤差(ΔfMSM_LO)以及PN回轉(zhuǎn)速率(sTCfcarrier)。例如，對于100Km/h的移動速度以及5/4碼片每秒的回轉(zhuǎn)速率而言，TTL的總有效頻率誤差為ΔfTTL=2100×103/36003×1082×109+·02×10-6(2×109)+·1×10-6(2×109)+54(13.84×106)(2×109)---(20)]]>=1.3kHz]]>此外，對于350km/h的最大移動速度，TTL的總有效頻率誤差變?yōu)榻?.25kHz。因此，ΔfmaxTTL＝2.25kHz (21)圖6是說明圖3所示的時間跟蹤環(huán)路(TTL)314的框圖，該環(huán)路可用來實現(xiàn)本發(fā)明的各方面?；?02或WCD 104處的接收信號的定時偏移標記為Δt，并被輸入到抽取器304。抽取器304按照時間偏移的當前估計 來抽取接收信號。所產(chǎn)生的信號即抽取器304的輸出，其定時誤差等于Δt和 之差。該定時誤差被稱為殘留誤差Δtres。
抽取器304的輸出，其殘留誤差為Δtres，被輸入到早遲門控604。在一實施例中，早遲門控對NC碼片的早和遲導頻碼元進行操作。早遲門控的輸出給出如下 其中nEL和nLT分別為早和遲碼元的噪聲分量時。在公式(22)中，S曲線的傳遞函數(shù)取決于所使用的定時鑒別器的類型。在一實施例中，定時鑒別器是一能量差異定時鑒別器(EDTD)。在另一實施例中，定時鑒別器是一幅度差異定時鑒別器(MDTD)。在還有一實施例中，定時鑒別器是一幅度-近似差異定時鑒別器(MADTD)。
早遲門控604的輸出，即殘留誤差的當前估計標識為 被輸入環(huán)路濾波器606。如果使用一階TTL，則環(huán)路濾波器僅僅是由K標識的系數(shù)。系數(shù)K最好根據(jù)移動WCD的速度而改變。例如，隨著移動WCD的速度的提高，則K值會提高，導致較少的兩倍，使得環(huán)路更能響應于變化。同樣，如果移動WCD的速度降低，則K值也會降低，導致較慢的環(huán)路響應，但提供了改進的噪聲抑制特征。可以使用移動WCD的速度來改進K值的選擇。例如，如果移動WCD的速度未知，則會選擇在大多數(shù)情況下充分工作的K值，導致K的次優(yōu)值。通過獲悉移動WCD的速度，可以選擇K的最優(yōu)值。
環(huán)路濾波器606的輸出被輸入累加器608。累加器608的另一輸入是tdrift。tdrift值用來彌補由于接收頻率中的多普勒偏移而引起的接收信號中的定時漂移。由于接收頻率中的多普勒偏移而引起的接收信號中的定時漂移通常稱為編碼多普勒。一種選擇tdrift值的技術(shù)是基于頻偏來估計定時漂移。另一種選擇tdrift值的技術(shù)是確定WCD的速度并基于所述速度來估計定時漂移。
累加器608的輸出被輸入提前/滯遲模塊610。提前/滯遲模塊610輸出定時偏移的當前估計 并且被輸入到雷克接收指302中的抽取器304。
可以使用WCD 104和基站102之間的相對速度來改進TTL的性能。例如，TTL可以使用WCD的速度、因此可以使用接收信號的多普勒偏移來提供定時偏移的改進估計 如果預期的多普勒偏移值被提供給FTL，例如由未示出的控制器提供，則TTL能選擇一改進的值用作環(huán)路濾波器系數(shù)K。此外，可以使用預期的多普勒偏移來改進tdrift值的選擇。改進K和tdrift值的選擇能得到改進的TTL性能，例如TTL的改進的信噪比(SNR)和引入范圍。下面進一步討論了這些及其它優(yōu)點。
在一實施例中，使用一階TTL。在其它實施例中，可以使用較高階的TTL。在一階TTL中，環(huán)路性能很大程度上受TTL系數(shù)控制。通常，TTL系數(shù)值會在環(huán)路在其上工作的整個SNR范圍上恒定。如果未使用移動WCD是速度，它也會在環(huán)路會在其上工作的整個頻率誤差(多普勒)范圍上恒定。因此，如果不使用與WCD速度有關(guān)的信息，選擇一TTL系數(shù)值使得SNR損失在所有可能的SNR和多普勒情況下保持盡可能小將會是有利的。然而，正如多普勒偏移所反映的，沒有一個TTL系數(shù)值會對于所有移動WCD速度都是最佳的，因此有必要為TTL系數(shù)使用一折衷值。
通過使用WCD相對于基站的速度，TTL可以被設(shè)計成超出不使用該速度的TTL的性能，這通過為每個速度值選擇最佳的TTL系數(shù)并且不必要使用會在所有速度上恒定的折衷值來實現(xiàn)。
圖7是說明按照本發(fā)明的頻率跟蹤技術(shù)的流程圖。流程從方框702開始，其中開始頻率跟蹤操作。流程繼續(xù)到方框704，其中確定WCD的速度。如上所述，確定可以發(fā)生在通信系統(tǒng)的各個位置處，比如在WCD中，或是在無線網(wǎng)絡基礎(chǔ)設(shè)施中，比如在基站中。然后，在方框706中，估計由于WCD相對于基站的速度而引起的頻偏。在方框708中，使用所估計的頻偏來調(diào)節(jié)WCD或基站的通信接收機。例如，所估計的頻偏可用于FTL和TTL中。
所述的各個頻率和時間跟蹤技術(shù)都以硬件實現(xiàn)。然而，這些技術(shù)也可以用軟件、固件或是軟件和硬件的組合來實現(xiàn)。如果用軟件實現(xiàn)，這些技術(shù)可以體現(xiàn)在最初保存在計算機可讀介質(zhì)上的程序代碼中，所述介質(zhì)比如硬盤驅(qū)動器或者其它磁盤或磁帶介質(zhì)。例如，程序代碼可以從諸如EEPROM這樣的計算機可讀介質(zhì)被加載到存儲器中，或者通過網(wǎng)絡連接被下載。
如果該技術(shù)用程序代碼實現(xiàn)，則執(zhí)行該程序代碼的處理器的形式可以是微處理器，或者可與無線計算機、WCD、基站等集成或形成其一部分。
如果該技術(shù)用硬件實現(xiàn)，則它可以用例如以下來實現(xiàn)數(shù)字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、場可編程門陣列(FPGA)、可編程邏輯器件、專門設(shè)計的硬件組件或者它們的任一組合。
以上描述詳述了本發(fā)明的特定實施例。然而可以理解，無論上述內(nèi)容怎樣詳述，本發(fā)明都可以體現(xiàn)在其它具體形式中，而不背離其精神或基本特征。所述的實施例應被視為僅僅是說明性的而不是限制性的，因此，本發(fā)明的范圍受權(quán)利要求所限，而不受上述描述所限。在權(quán)利要求等價物的含義和范圍內(nèi)的所有變化都被包含在其范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種調(diào)節(jié)通信接收機的方法，所述方法包括確定無線通信設(shè)備相對于無線網(wǎng)絡基礎(chǔ)設(shè)施的速度；以及基于為所述無線通信設(shè)備確定的速度來確定對所述通信接收機操作的一個或多個調(diào)節(jié)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，確定無線通信設(shè)備的速度以及確定對通信接收機的調(diào)節(jié)是在無線通信設(shè)備內(nèi)執(zhí)行的。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，確定無線通信設(shè)備的速度以及確定對通信接收機的調(diào)節(jié)是在無線網(wǎng)絡基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)執(zhí)行的。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，確定無線通信設(shè)備的速度在無線通信設(shè)備內(nèi)執(zhí)行，確定對通信接收機的調(diào)節(jié)在無線網(wǎng)絡基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)執(zhí)行。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，確定無線通信設(shè)備的速度在無線網(wǎng)絡基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)執(zhí)行，確定對通信接收機的調(diào)節(jié)在無線通信設(shè)備內(nèi)執(zhí)行。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括，基于無線通信設(shè)備的速度來估計頻偏。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，估計頻偏在無線通信設(shè)備內(nèi)執(zhí)行。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，估計頻偏在無線網(wǎng)絡基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)執(zhí)行。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括，按照所確定的調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)通信接收機。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，調(diào)節(jié)通信接收機在無線通信設(shè)備內(nèi)執(zhí)行。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，調(diào)節(jié)通信接收機在無線網(wǎng)絡基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)執(zhí)行。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所確定的對通信接收機的調(diào)節(jié)還包括對頻率跟蹤環(huán)路的調(diào)節(jié)。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，調(diào)節(jié)頻率跟蹤環(huán)路還包括基于無線通信設(shè)備的速度來估計所述跟蹤環(huán)路的初始頻率誤差。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，調(diào)節(jié)頻率跟蹤環(huán)路還包括基于無線通信設(shè)備的速度來估計所述跟蹤環(huán)路的頻率誤差。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所確定的對通信接收機的調(diào)節(jié)還包括對時間跟蹤環(huán)路的調(diào)節(jié)。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，調(diào)節(jié)時間跟蹤環(huán)路還包括基于無線通信設(shè)備的速度來估計所述跟蹤環(huán)路的環(huán)路濾波器系數(shù)。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，調(diào)節(jié)時間跟蹤環(huán)路還包括基于無線通信設(shè)備的速度來估計接收信號的定時漂移。
18.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，確定速度還包括從全球定位系統(tǒng)接收機接收速度信息。
19.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，確定速度還包括接收無線通信設(shè)備的至少兩個位置度量，其中所述度量在不同的已知時刻作出，確定無線通信設(shè)備的速度是基于所述至少兩個位置度量和它們相應的度量時刻。
20.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述無線網(wǎng)絡基礎(chǔ)設(shè)施還包括一基站。
21.一種調(diào)節(jié)通信接收機的方法，所述方法包括基于無線通信設(shè)備相對于無線網(wǎng)絡基礎(chǔ)設(shè)施的速度而確定對通信接收機操作的一個或多個調(diào)節(jié)；以及按照所確定的調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)通信接收機。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述無線通信設(shè)備的速度在無線通信設(shè)備內(nèi)確定。
23.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述無線通信設(shè)備的速度在無線網(wǎng)絡基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)確定。
24.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于還包括基于從全球定位系統(tǒng)接收機接收到的速度信息來確定無線通信設(shè)備的速度。
25.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于還包括，基于所述無線通信設(shè)備的至少兩個位置度量來確定無線通信設(shè)備的速度，其中所述度量在不同的已知時刻作出，確定無線通信設(shè)備的速度是基于所述至少兩個位置度量和它們相應的度量時刻。
26.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于還包括基于無線通信設(shè)備的速度來估計無線網(wǎng)絡基礎(chǔ)設(shè)施和無線通信設(shè)備間發(fā)送的通信信號的頻偏。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，估計頻偏在無線通信設(shè)備內(nèi)執(zhí)行。
28.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，估計頻偏在無線網(wǎng)絡基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)執(zhí)行。
29.一種無線通信設(shè)備，包括接收機，被配置成從一基站接收通信信號；以及控制器，被配置成接收無線通信設(shè)備的速度并且確定在接收機處作出的調(diào)節(jié)。
30.如權(quán)利要求29所述的無線通信設(shè)備，其特征在于還包括基于所述速度來估計接收到的通信信號的頻率。
31.如權(quán)利要求29所述的無線通信設(shè)備，其特征在于還包括按照所確定的調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)所述接收機。
32.如權(quán)利要求29所述的無線通信設(shè)備，其特征在于，所確定的要對通信接收機作出的調(diào)節(jié)包括調(diào)節(jié)頻率跟蹤環(huán)路。
33.如權(quán)利要求32所述的無線通信設(shè)備，其特征在于，調(diào)節(jié)頻率跟蹤環(huán)路包括基于無線通信設(shè)備的速度來估計所述跟蹤環(huán)路的初始頻率誤差。
34.如權(quán)利要求32所述的無線通信設(shè)備，其特征在于，調(diào)節(jié)頻率跟蹤環(huán)路包括基于無線通信設(shè)備的速度來估計所述跟蹤環(huán)路的頻率誤差。
35.如權(quán)利要求29所述的無線通信設(shè)備，其特征在于，所確定的要對通信接收機作出的調(diào)節(jié)包括調(diào)節(jié)時間跟蹤環(huán)路。
36.如權(quán)利要求35所述的無線通信設(shè)備，其特征在于，調(diào)節(jié)時間跟蹤環(huán)路包括基于無線通信設(shè)備的速度來估計所述跟蹤環(huán)路的環(huán)路濾波器系數(shù)。
37.如權(quán)利要求35所述的無線通信設(shè)備，其特征在于，調(diào)節(jié)時間跟蹤環(huán)路包括基于無線通信設(shè)備的速度來確定接收信號的定時漂移。
38.一種無線網(wǎng)絡基礎(chǔ)設(shè)施，包括接收機，被配置成從至少一個無線通信設(shè)備接收通信信號；以及控制器，被配置成接收所述無線通信設(shè)備的速度并且確定在接收機處作出的調(diào)節(jié)。
39.如權(quán)利要求38所述的無線通信設(shè)備，其特征在于還包括基于所述速度來估計接收到的通信信號的頻率。
40.如權(quán)利要求38所述的無線通信設(shè)備，其特征在于還包括按照所確定的調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)所述接收機。
41.如權(quán)利要求38所述的無線通信設(shè)備，其特征在于，所確定的要對通信接收機作出的調(diào)節(jié)包括調(diào)節(jié)頻率跟蹤環(huán)路。
42.如權(quán)利要求41所述的無線通信設(shè)備，其特征在于，調(diào)節(jié)頻率跟蹤環(huán)路包括基于無線通信設(shè)備的速度來估計所述跟蹤環(huán)路的初始頻率誤差。
43.如權(quán)利要求41所述的無線通信設(shè)備，其特征在于，調(diào)節(jié)頻率跟蹤環(huán)路包括基于無線通信設(shè)備的速度來估計所述跟蹤環(huán)路的頻率誤差。
44.如權(quán)利要求38所述的無線通信設(shè)備，其特征在于，所確定的要對通信接收機作出的調(diào)節(jié)包括調(diào)節(jié)時間跟蹤環(huán)路。
45.如權(quán)利要求44所述的無線通信設(shè)備，其特征在于，調(diào)節(jié)時間跟蹤環(huán)路包括基于無線通信設(shè)備的速度來估計所述跟蹤環(huán)路的環(huán)路濾波器系數(shù)。
46.如權(quán)利要求44所述的無線通信設(shè)備，其特征在于，調(diào)節(jié)時間跟蹤環(huán)路包括基于無線通信設(shè)備的速度來確定接收信號的定時漂移。
47.如權(quán)利要求38所述的無線網(wǎng)絡基礎(chǔ)設(shè)施，其特征在于，所述網(wǎng)絡基礎(chǔ)設(shè)施還包括一基站。
全文摘要
提供了一種基于無線通信設(shè)備相對于基站的速度來調(diào)節(jié)通信接收機的方法和裝置。通過基于WCD速度來估計在基站和無線通信設(shè)備(WCD)間發(fā)送的通信信號的頻偏，從而調(diào)節(jié)接收機。通過使用該估計來調(diào)節(jié)通信接收機，以彌補通信信號的頻偏。對接收機的調(diào)節(jié)可以包括在WCD相對于基站移動時，調(diào)節(jié)頻率和時間跟蹤環(huán)路以彌補WCD所接收的或是從WCD接收到的信號中的頻率變化。接收機可以位于WCD中，或者在網(wǎng)絡基礎(chǔ)設(shè)施中，或在兩者當中。
文檔編號H04B7/26GK1774875SQ03824937
公開日2006年5月17日 申請日期2003年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月5日
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