專利名稱：一種用于對td－scdma系統(tǒng)下行鏈路進行頻率估測的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在無線通信系統(tǒng)中，對下行鏈路頻率進行估測的裝置和方法，尤其涉及一種在TD-SCDMA系統(tǒng)中，對下行鏈路頻率進行估測的裝置和方法。
背景技術(shù)：
在典型的無線通信系統(tǒng)中，收發(fā)雙方的信息交互是通過無線空間信道的數(shù)據(jù)傳輸來實現(xiàn)的。在發(fā)射方，發(fā)射機將欲發(fā)送的用戶信號調(diào)制到某一信道的射頻載波上，生成一個射頻信號，再經(jīng)由天線發(fā)射到無線空間。在接收方，接收機經(jīng)由天線接收來自無線空間的射頻(RF)信號，然后用一個本地振蕩信號與接收信號進行混頻，將接收的RF信號轉(zhuǎn)換到中頻，再經(jīng)過中頻濾波和解調(diào)恢復(fù)出所需用戶信號。
在上述信號接收過程中，接收機中的本地振蕩信號的頻率決定著所接收的信道，只有當(dāng)本地振蕩信號的頻率與所需信道的載頻匹配時，才能正確解調(diào)用戶信號。如果本振頻率與信道載頻之間存在頻率差，則會導(dǎo)致在中頻濾波后損失部分、甚至全部用戶信號頻譜，造成信號嚴重失真。此外，如果接收機中本地振蕩信號的頻率偏移較大，還會引起多種組合頻率干擾，特別是鏡頻干擾(image frequency interference)的加劇導(dǎo)致系統(tǒng)中濾波器對干擾信號的抑制能力下降，這樣的結(jié)果是將嚴重的帶外干擾引入后續(xù)的基帶處理部分，從而影響了數(shù)據(jù)的恢復(fù)。
為了確保無線通信系統(tǒng)中可靠的數(shù)據(jù)傳輸，根據(jù)第三代協(xié)作項目組(3GPP)制定的3G無線通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)推薦，用戶設(shè)備的本地振蕩信號頻率的精度應(yīng)小于所接收信道載波頻率的0.1ppm。因而在用戶終端內(nèi)的接收機中，通常利用自動頻率控制方法來跟蹤接收信道的載波頻率變化，以確保本地振蕩頻率能夠滿足3GPP提出的精度要求。

圖1就示出了一種接收機中的閉環(huán)自動頻率控制的結(jié)構(gòu)框圖。如圖1所示，接收信號Rx與壓控振蕩器(VCO)102產(chǎn)生的本地振蕩(本振)信號在乘法器101中相乘后，生成一個以兩輸入信號的頻率差為載波的信號。如果VCO產(chǎn)生的本振信號與接收信號Rx同頻，則乘法器101的輸出信號即為Rx下變頻后的無失真的基帶信號。下變頻后的接收基帶信號再經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)103和自動增益控制器(AGC)104的處理，得到動態(tài)范圍適合的基帶數(shù)字信號。接著，小區(qū)搜索單元105根據(jù)基帶數(shù)字信號選擇適當(dāng)小區(qū)，同時確定小區(qū)的工作參數(shù)，如訓(xùn)練序列碼等作為已知信號。然后，頻率估測模塊106將AGC輸出的基帶數(shù)字信號與小區(qū)搜索過程中確定的已知信號相比較，并輸出二者的頻率偏差。由于頻率估測模塊106的輸出信號為數(shù)字信號，因而還需要經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)107將其轉(zhuǎn)換為模擬信號，才能夠控制VCO 102的電壓，使得VCO輸出的本地振蕩信號的頻率能夠跟隨接收信號的載波頻率變化。
在圖1所示的閉環(huán)自動頻率控制結(jié)構(gòu)中，頻率估測模塊106是關(guān)鍵組成部分，對于不同的系統(tǒng)，頻率估測模塊106的原理和組成有所差異。例如，在傳統(tǒng)的無線通信系統(tǒng)中，頻率估測模塊106利用相位差分檢測或應(yīng)用離散傅立葉變換方法來實現(xiàn)；在DS-CDMA(FDD)系統(tǒng)中，頻率估測模塊則利用一些特殊的連續(xù)信號來實現(xiàn)同步和頻率估測，例如在寬帶碼分多址(WCDMA)系統(tǒng)中，利用同步信道(SCH)信號來估測頻率偏差；在UMTS-TDD系統(tǒng)的下行鏈路中，可以通過對接收到的插入在公共控制信道(CCCH)中的已知訓(xùn)練序列的處理來實現(xiàn)頻率估測。
以上所述的頻率估測方法，在實際系統(tǒng)中都取得了一定的收效。但是，在UMTS-TDD系統(tǒng)中，頻率估測過程需要一個較長的訓(xùn)練序列碼才能保證估測的準(zhǔn)確度。例如，3.84M碼片/秒的高碼片速率的TD-CDMA系統(tǒng)的突發(fā)業(yè)務(wù)時隙中，訓(xùn)練序列為512個碼片，該訓(xùn)練序列首先被分成若干等長的序列段，在每個序列段中執(zhí)行與已知訓(xùn)練序列信號段的相關(guān)運算，再利用這些中間生成的相關(guān)運算結(jié)果，經(jīng)過累加和歸一等處理，得到最終的頻率估測結(jié)果。然而，在碼片速率只有1.28M碼片/秒速率的TD-SCDMA系統(tǒng)中，訓(xùn)練序列僅為144個碼片，不足以實現(xiàn)上述的分段式頻率估測算法。另外，在UMTS-TDD系統(tǒng)中為了緩解多徑干擾對頻率估測準(zhǔn)確度造成的影響，需要在頻率估測過程中完成諸如矩陣逆變換等復(fù)雜的運算。這種繁復(fù)的頻率估測方法也不適合低速率的TD-SCDMA系統(tǒng)。
因此需要一種針對TD-SCDMA系統(tǒng)特點的簡便且快速的頻率估測方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是要提供一種快速且簡便的方法來估測并矯正TD-SCDMA系統(tǒng)接收機中的本振信號的頻率偏移。
本發(fā)明的目的之二是提供在多徑干擾條件下，仍然可以進行頻率估測和校正的方法，使得接收機具有良好的性能。
按照本發(fā)明的一種用于無線通信體系的下行鏈路的頻率估測方法，包括步驟根據(jù)接收的無線信號，分別確定該無線信號的訓(xùn)練序列的相移和下行同步碼的相移；根據(jù)確定的該訓(xùn)練序列的相移和該下行同步碼的相移，計算該無線信號的訓(xùn)練序列與下行同步碼的相移之差；和根據(jù)該無線信號的訓(xùn)練序列與下行同步碼的相移之差，以及預(yù)期的訓(xùn)練序列與下行同步碼之間的關(guān)系(如通信協(xié)議中的訓(xùn)練序列與下行同步碼之間的時間間隔)，估測該無線信號的頻率偏移。
按照本發(fā)明的一種用于無線通信體系的下行鏈路的頻率估測裝置，包括一個確定單元，用于根據(jù)接收的無線信號，分別確定該無線信號的訓(xùn)練序列的相移和下行同步碼的相移；一個計算單元，用于根據(jù)確定的該訓(xùn)練序列的相移和該下行同步碼的相移，計算該無線信號的訓(xùn)練序列與下行同步碼的相移之差；和一個估測單元，用于根據(jù)該無線信號的訓(xùn)練序列與下行同步碼的相移之差，以及預(yù)期的訓(xùn)練序列與下行同步碼之間的關(guān)系(如通信協(xié)議中的訓(xùn)練序列與下行同步碼之間的時間間隔)，估測該無線信號的頻率偏移。
附圖簡述
以下將通過參考附圖和結(jié)合實施例對本發(fā)明進行更加詳細地解釋和說明，其中圖1是接收機中實現(xiàn)閉環(huán)自動頻率控制方法的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是通信協(xié)議中TD-SCDMA系統(tǒng)使用的子幀和時隙的結(jié)構(gòu)圖；圖3是按照本發(fā)明，在TD-SCDMA系統(tǒng)的接收機中進行頻率估測的工作流程圖；圖4是按照本發(fā)明，在TD-SCDMA系統(tǒng)的接收機中的頻率估測模塊的結(jié)構(gòu)框圖；圖5是帶有本發(fā)明提出的頻率估測模塊的Rake接收機的結(jié)構(gòu)框圖。
發(fā)明詳述本發(fā)明是根據(jù)TD-SCDMA系統(tǒng)中訓(xùn)練序列有限的特點，利用訓(xùn)練序列碼和下行同步碼來估測接收機中本地振蕩信號頻率與接收信號載波頻率之間的偏差，然后根據(jù)偏差的大小調(diào)整本地振蕩信號的頻率，使之一直與接收信號頻率保持一致。
為了更清楚地描述本發(fā)明所提出的實施方案，尤其是更為明確地說明本發(fā)明中僅使用有限的訓(xùn)練序列碼和下行同步碼就可以完成頻率估測的原因，以下將首先結(jié)合附圖2簡要介紹一下3GPP標(biāo)準(zhǔn)中TD-SCDMA系統(tǒng)所使用的子幀和業(yè)務(wù)時隙的結(jié)構(gòu)，并概括性地描述小區(qū)搜索過程，以說明小區(qū)內(nèi)所使用的訓(xùn)練序列碼和下行同步碼是如何獲得的。
在TD-SCDMA系統(tǒng)中，一個無線幀的長度是10ms(毫秒)，每個無線幀又被進一步劃分成兩個子幀，每個子幀的長度為5ms，由6400個碼片組成。如附圖2所示，每個子幀包括7個業(yè)務(wù)時隙TS0-TS6和3個特定時隙下行鏈路導(dǎo)頻時隙(DwPTS)、上行鏈路導(dǎo)頻時隙(UpPTS)、保護時段(GP)。
如圖所示，7個業(yè)務(wù)時隙中，每個時隙長度為675μs，由864個碼片組成。每個業(yè)務(wù)時隙又被劃分為4個域，包括數(shù)據(jù)域1(352個碼片)、訓(xùn)練序列域(144個碼片)、數(shù)據(jù)域2(352個碼片)和用作時隙保護的空域GP(16個碼片)。在這7個時隙中，時隙TS0總是用于傳送下行鏈路數(shù)據(jù)，而時隙TS1總是用于傳送上行鏈路數(shù)據(jù)，其他時隙TS2-TS6則分別按照需要被用于上行或下行鏈路中傳送數(shù)據(jù)。
3個特定時隙中，DwPTS時隙位于第一個業(yè)務(wù)時隙TS0之后，用來傳送下行導(dǎo)頻和同步信道，即下行同步碼(SYNC_DL)，其時隙長度為96個碼片，其中同步碼長為64個碼片，前面有32個碼片用作TS0時隙的拖尾保護。上行導(dǎo)頻時隙UpPTS用來發(fā)送上行導(dǎo)頻和同步信道，即上行同步碼(SYNC_UL)，以建立用戶終端和節(jié)點B的上行同步。UpPTS時隙長度為160個碼片，其中同步碼長為128個碼片，另有32個碼片用作拖尾保護。保護時段GP為96個碼片，用作上行同步建立過程中的傳播時延保護。
在以上介紹的子幀和時隙結(jié)構(gòu)中，DwPTS時隙內(nèi)的SYNC_DL，和UpPTS時隙中的SYNC_UL，以及業(yè)務(wù)時隙中的訓(xùn)練序列(midamble)都是直接以碼片速率的形式給出的，因而在傳輸時不進行基帶處理和擴頻，也不需要進行加擾處理，直接與經(jīng)基帶處理和擴頻的數(shù)據(jù)一起發(fā)送。其中DwPTS時隙始終以能夠保證全方向覆蓋整個小區(qū)的恒定功率發(fā)送，以使得小區(qū)內(nèi)的所有用戶終端都能夠接收到同步信息。
此外，SYNC_DL、SYNC_UL和訓(xùn)練序列碼都可以在3GPP規(guī)范中直接查到，而無需自行生成。按照3GPP規(guī)范，TD-SCDMA系統(tǒng)中，共定義了32個SYNC_DL、256個SYNC_UL碼、128個訓(xùn)練序列碼和128個擾碼。所有這些碼被分成32個組，每個碼組有1個SYNC_DL和8個SYNC_UL、4個訓(xùn)練序列碼和4個擾碼。不同鄰近小區(qū)將使用不同的碼組。因此，對用戶終端來說，只要確定了小區(qū)使用的SYNC_DL碼，也就知道了該小區(qū)使用的4個訓(xùn)練序列碼。但一般小區(qū)內(nèi)僅使用其中的1個訓(xùn)練序列碼，其余3個留給不同的運營商使用。在訓(xùn)練序列域中實際發(fā)送的144個碼片是在3GPP規(guī)范中給出的基本訓(xùn)練序列碼本的基礎(chǔ)上循環(huán)移位而產(chǎn)生的。同一時隙的不同信道所使用的訓(xùn)練碼則是截取循環(huán)后的基本訓(xùn)練序列碼的不同區(qū)域，通常用m(1)、m(2)...m(m)表示不同的訓(xùn)練序列位移。
以上介紹了TD-SCDMA物理層的無線幀、子幀、時隙和特殊碼的結(jié)構(gòu)和特點。在實際的TD-SCDMA系統(tǒng)中，用戶數(shù)據(jù)和控制信息都是在各個物理信道中傳送的，而一個物理信道則是由頻率、時隙、信道碼、訓(xùn)練序列位移和無線幀的分配等諸多因素來共同定義的。某些位于子幀中特定位置的物理信道，會具有特殊的物理特性，例如信標(biāo)特性(beacon characteristic)。所謂信標(biāo)特性是可以根據(jù)該物理信道的特點對傳輸特性進行分析和測量。具有信標(biāo)特性的物理信道也被稱為信標(biāo)信道。
在TD-SCDMA系統(tǒng)中，信標(biāo)信道出現(xiàn)在每個子幀的TS0時隙中。這是因為，公共控制物理信道固定位于TS0中，并使用了固定的一套參數(shù)例如，TS0時隙中使用固定的第一和第二信道化碼cQ＝16(k＝1)和cQ＝16(k＝2)和固定的訓(xùn)練序列碼m(1)和m(2)。如果小區(qū)沒有使用天線分集，則主公共控制物理信道只使用訓(xùn)練序列m(1)；如果小區(qū)使用了天線分集，則主公共控制物理信道在第一根天線上使用m(1)，而在第二根天線上使用m(2)。由于TS0時隙使用了固定的訓(xùn)練序列碼，因而用戶終端在小區(qū)搜索過程中，可以在得到下行同步碼之后，方便地從TS0時隙中獲得該小區(qū)使用的訓(xùn)練序列碼。
用戶終端小區(qū)搜索的具體過程如下首先通過測量TDD頻帶內(nèi)各載頻的寬帶功率，找到功率最強的頻點。然后接收該頻點的信息并從DwPTS時隙中搜索下行同步碼SYNC_DL，從而確定該小區(qū)的SYNC_DL。其中，搜索SYNC_DL一般是先根據(jù)DwPTS時隙功率特征初步確定時隙位置，再利用匹配濾波器的方法來確定小區(qū)使用的SYNC_DL和其準(zhǔn)確位置。確定小區(qū)所使用的SYNC_DL后，也就確定了該小區(qū)所使用的4個訓(xùn)練序列。由于TS0時隙中使用固定的信道化碼，因而可以依次用小區(qū)配置的4個訓(xùn)練序列碼來計算信道的沖激響應(yīng)，然后將最大者確定為小區(qū)使用的訓(xùn)練序列碼，繼而確定對應(yīng)的擾碼。
由以上對TD-SCDMA系統(tǒng)中用戶終端小區(qū)搜索過程的介紹不難發(fā)現(xiàn)，小區(qū)選擇結(jié)束后，該頻點上TS0的訓(xùn)練序列碼和下行導(dǎo)頻時隙中的下行同步碼也就唯一地確定下來。由圖2中可見，TS0的訓(xùn)練序列碼和SYNC_DL之間有數(shù)據(jù)域2(352個碼片)、GP(16個碼片)和DwPTS時隙內(nèi)的GP(32個碼片)，總共間隔352+16+32＝400個碼片。由于可以分別得到midamble和SYNC_DL準(zhǔn)確的已知信號，同時按照通信協(xié)議中的規(guī)定，訓(xùn)練序列與下行同步碼之間的時間間隔是可以預(yù)期的，因而，如果取訓(xùn)練序列的中間128個碼片和SYNC_DL的64個碼片來分別進行相關(guān)運算，則相當(dāng)于對從訓(xùn)練序列中心到下行同步碼中心時間間隔長達504個碼片的信號進行頻率估測。該504個碼片包括(i)訓(xùn)練序列中的72個碼片在進行頻率估算時取訓(xùn)練序列(144個碼片)中間的128個碼片進行相關(guān)運算，剩余的16個碼片均勻分布在該128個碼片的兩側(cè)，因而從訓(xùn)練序列中心到數(shù)據(jù)域2之前共計72個碼片，72＝64+8；(ii)數(shù)據(jù)域2的352個碼片；(iii)數(shù)據(jù)域2與DwPTS時隙之間用作GP的16個碼片；(iv)DwPTS時隙中的位于SYNC_DL之前用作GP的32個碼片；(v)SYNC_DL的32個碼片從DwPTS時隙內(nèi)的GP結(jié)束到SYNC_DL(64碼片)中心有32個碼片。即504個碼片＝72+352+16+32+32。這與已有的UMTS TDD系統(tǒng)中進行頻率估測的512個碼片的訓(xùn)練序列信號相當(dāng)，但只需對其中的128個碼片的訓(xùn)練序列和64個碼片的下行同步碼進行相關(guān)計算。因而，用訓(xùn)練序列碼和下行同步碼來進行頻率估測，不僅可以保證頻率估測所需的信號序列具有足夠的長度(既保證了頻率估測的準(zhǔn)確度)，還大大簡化了原有分段頻率估測的繁復(fù)運算。
基于以上思想，本發(fā)明提出的用于一個用戶終端的下行鏈路頻率估測方法的工作流程如圖3所示。圖3中，首先，頻率估測模塊接收作為輸入信號的基帶數(shù)字信號(步驟S301)，以從該輸入信號的TS0時隙中提取訓(xùn)練序列碼和下行同步碼。
接著，按照傳統(tǒng)方法將TS0時隙中的訓(xùn)練序列從接收信號碼流中提取出來，并使用匹配濾波器從接收信號中提取出DwPTS時隙中的SYNC_DL碼(步驟S303)。然后將提取出的訓(xùn)練序列與在小區(qū)搜索過程中確定的訓(xùn)練序列碼m(1)(假設(shè)，此時未使用天線分集)進行相關(guān)運算(步驟S305)。這里相關(guān)運算的結(jié)果是一個復(fù)矢量，包含了接收訓(xùn)練序列和已知訓(xùn)練序列之間的相移。同時，將提取的SYNC DL碼與在小區(qū)搜索過程中獲得的下行同步碼作相關(guān)運算，從而得到接收的下行同步信號與已知下行同步碼之間的相移。接著，將所得的訓(xùn)練序列的相移取共軛后再與下行同步碼的相移相乘，從而得到一個共軛乘積(步驟S306)。該共軛乘積的復(fù)角即表示了訓(xùn)練序列的相移與下行同步碼的相移之差，也就是從訓(xùn)練序列的中心到下行同步碼中心的總的相位變化量。
為了得到這個總的相位差，需要將共軛乘積中的復(fù)角部分提取出來(步驟S307)。復(fù)角的提取可以用兩種方法來實現(xiàn)其一，是通過計算三角函數(shù)的方法得到準(zhǔn)確的結(jié)果，但這種方法比較復(fù)雜，計算量也很大；其二是當(dāng)復(fù)角遠小于1弧度時，將共軛乘積轉(zhuǎn)換為單位幅度的復(fù)數(shù)，該復(fù)數(shù)的虛部近似為復(fù)角的大小。
當(dāng)從步驟S307中得到復(fù)角大小后，由于共軛乘積的復(fù)角表示的是從訓(xùn)練序列碼到SYDC_DL的總相位變化，那么頻率的變化可以用單位時間的相位變化來表示，則利用504個碼片的時間間隔來對總相位偏移進行歸一化，就可以得到估測出的本振信號頻率的偏移(步驟S308)。最后將估測出的頻率偏移的結(jié)果輸出出去，供后續(xù)自動頻率控制處理(如圖1所示)(步驟S309)。
上述本發(fā)明所提出的頻率估測方法可以通過軟件來實現(xiàn)，軟件實現(xiàn)的流程即如圖3所示，當(dāng)然本發(fā)明所提出的頻率估測方法也可以用硬件來實現(xiàn)，還可以采用軟硬件結(jié)合的方式實現(xiàn)，其中按照本發(fā)明的一個實施例的頻率估測模塊的結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示。
圖4中，接收信號首先被分為兩路，分別送入TS0時隙訓(xùn)練序列提取單元401和下行同步碼提取單元402中，以提取出接收信號中的訓(xùn)練序列和下行同步碼。接著，該提取的訓(xùn)練序列送入第一相關(guān)器403，與在小區(qū)搜索過程中確定的訓(xùn)練序列碼m(1)進行相關(guān)運算，得到一個包含了接收訓(xùn)練序列與已知訓(xùn)練序列之間相移的復(fù)矢量。與訓(xùn)練序列信號處理相似，從DwPTS時隙中提取出的SYNC_DL碼，與在小區(qū)搜索過程中獲得的下行同步碼，在第二相關(guān)器404中作相關(guān)運算，從而得到接收的下行同步信號與已知下行同步碼之間的相移。然后，第一相關(guān)器403與第二相關(guān)器404的輸出結(jié)果，在乘法器405中作共軛相乘，從而得到一個共軛乘積，即在乘法器405中，將第一相關(guān)器403的輸出取共軛，并將該取共軛后的數(shù)值與第二相關(guān)器404的輸出進行乘法運算。該共軛乘積的復(fù)角為兩個相關(guān)器輸出的復(fù)矢量的相位之差，即為從訓(xùn)練序列的中心到下行同步碼中心的總的相位變化量。該共軛乘積經(jīng)過復(fù)角提取單元406的處理，得出接收信號在504個碼片時間間隔內(nèi)的總的相位變化。其中復(fù)角提取方法與上述圖3中所述方法相同，既可以采用計算三角函數(shù)的方式進行精確計算，也可以采用將相乘結(jié)果轉(zhuǎn)換為單位幅度復(fù)數(shù)的方式進行近似計算。復(fù)角提取單元406將提取出的復(fù)角大小送入頻率偏移估測單元407中，用504個碼片的時間間隔來歸一化復(fù)角大小所表示的總相位偏移，從而得到頻率偏移估測的結(jié)果。
以上詳細描述了本發(fā)明提出的頻率估測模塊的原理和具體結(jié)構(gòu)，該頻率估測模塊可以應(yīng)用于多種場合，例如，該頻率估測模塊可以單獨使用在如圖1所示的閉合自動頻率控制結(jié)構(gòu)中，用來反饋控制VCO輸出信號的頻率；也可以與Rake接收機相結(jié)合，來獲得更為準(zhǔn)確的估測；此外，本發(fā)明所提出的頻率估測模塊還適用于多天線系統(tǒng)，即放置在每個天線之后，來提高空間分集增益。
圖5中示出了一種具有本發(fā)明提出的頻率估測模塊的Rake接收機。如圖5所示，接收信號被分成若干個支路，頻率估測模塊501在Rake接收機的每個支路上獨立計算頻率偏移。然后在乘法器502中，將每個支路估測出的頻率偏移量乘上對應(yīng)支路的權(quán)重因子，最后再經(jīng)過合并單元503合并在一起，從而得到一個含有各個支路的頻率偏移估測結(jié)果的頻率偏移估測信號。合并單元503可以使用不同的方法來實現(xiàn)合并操作，例如等增益合并(EGC)、最大比合并(MRC)等。圖5示出的結(jié)構(gòu)采取了合并多個獨立計算出來的頻率偏移量的方法得到一個最后的頻率偏移估測信號，而沒有采用從多支路合并后的信號中計算頻率偏移的方法，雖然這樣做略微增加了計算量，但可以極大地提高頻率估測的準(zhǔn)確度。
當(dāng)本發(fā)明提出的頻率估測模塊應(yīng)用在多天線系統(tǒng)中時，其結(jié)構(gòu)與圖5類似，唯一不同的是用多個天線陣元來替換Rake接收機的各個分支。
有益效果本發(fā)明所提出的在TD-SCDMA系統(tǒng)中對下行鏈路頻率偏移進行估測的方法和裝置，利用了子幀中TS0時隙的訓(xùn)練序列碼和下行導(dǎo)頻時隙中的下行同步碼來估測本地振蕩信號的頻率偏移。由于本發(fā)明所提出的頻率估測方法僅對128個碼片的訓(xùn)練序列碼和64碼片的下行同步碼進行計算，即可得到504個碼片的時間間隔內(nèi)的頻率偏差，因此與原有的利用一個時隙內(nèi)長達512個碼片的信號來進行頻率估測的方法相比，大大簡化了分段估測過程中的繁復(fù)運算，同時也節(jié)省了計算時間。由于可以分別得到訓(xùn)練序列碼和下行同步碼的已知信號，且分別進行相關(guān)計算，因而，本發(fā)明的方法較之以往的頻率估測方法，準(zhǔn)確度高，性能更為穩(wěn)定。
此外，當(dāng)本發(fā)明所提出的頻率估測方法與Rake接收機相結(jié)合時，由于先在每個支路中進行獨立的頻率估測，再進行加權(quán)合并，因而可以很好地克服由于多徑干擾造成的估測不準(zhǔn)。當(dāng)本發(fā)明所提出的方法與多天線系統(tǒng)聯(lián)合使用時，還可以在存在較大時延擴展的情況下，保持系統(tǒng)的良好性能。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明所公開的TD-SCDMA系統(tǒng)中對下行鏈路進行頻率估測的裝置和方法，還可以在不脫離本發(fā)明內(nèi)容的基礎(chǔ)上做出各種改進。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當(dāng)由所附的權(quán)利要求書的內(nèi)容確定。
權(quán)利要求
1.一種用于無線通信體系的下行鏈路的頻率估測方法，包括步驟(a)根據(jù)接收的無線信號，分別確定該無線信號的訓(xùn)練序列的相移和下行同步碼的相移；(b)根據(jù)確定的該訓(xùn)練序列的相移和該下行同步碼的相移，計算該無線信號的訓(xùn)練序列與下行同步碼的相移之差；以及(c)根據(jù)該無線信號的訓(xùn)練序列與下行同步碼的相移之差，以及預(yù)期的訓(xùn)練序列與下行同步碼之間的關(guān)系，估測該無線信號的頻率偏移。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述預(yù)期的訓(xùn)練序列與下行同步碼之間的關(guān)系是預(yù)期的訓(xùn)練序列與下行同步碼之間的時間間隔。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中步驟(a)包括(a1)從所述無線信號中提取所述無線信號的訓(xùn)練序列；(a2)經(jīng)由小區(qū)搜索過程，得到該小區(qū)使用的訓(xùn)練序列；以及(a3)將所述無線信號的訓(xùn)練序列與所得到的小區(qū)使用的訓(xùn)練序列進行相關(guān)運算，以確定所述無線信號的訓(xùn)練序列的相移。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，步驟(a)還包括(a4)從所述無線信號中提取所述無線信號的下行同步碼；(a5)經(jīng)由小區(qū)搜索過程，得到該小區(qū)使用的下行同步碼；以及(a6)將所述無線信號的下行同步碼與所得到的小區(qū)使用的下行同步碼進行相關(guān)運算，以確定所述無線信號的下行同步碼的相移。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中步驟(b)包括(b1)對所述無線信號的訓(xùn)練序列的相移取共軛；(b2)將所述訓(xùn)練序列的相移的共軛與所述下行同步碼的相移相乘；以及(b3)從該相乘結(jié)果中，得到所述無線信號的訓(xùn)練序列與下行同步碼的相移之差。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中在步驟(b3)中，通過計算三角函數(shù)的方法，提取所述相乘結(jié)果的復(fù)角，并將該復(fù)角數(shù)值作為所述無線信號的訓(xùn)練序列與下行同步碼的相移之差。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其中在步驟(b3)中，將所述相乘結(jié)果轉(zhuǎn)換為單位幅度的復(fù)數(shù)，并將該復(fù)數(shù)的虛部數(shù)值作為所述無線信號的訓(xùn)練序列與下行同步碼的相移之差。
8.如權(quán)利要求6或7所述的方法，其中步驟(c)包括根據(jù)預(yù)期的訓(xùn)練序列與下行同步碼之間的時間間隔，對所述無線信號的訓(xùn)練序列與下行同步碼的相移之差執(zhí)行歸一化操作，以得到所述無線信號的頻率偏移。
9.一種用于無線通信體系的下行鏈路的頻率估測裝置，包括一個確定單元，用于根據(jù)接收的無線信號，分別確定該無線信號的訓(xùn)練序列的相移和下行同步碼的相移；一個計算單元，用于根據(jù)確定的該訓(xùn)練序列的相移和該下行同步碼的相移，計算該無線信號的訓(xùn)練序列與下行同步碼的相移之差；以及一個估測單元，用于根據(jù)該無線信號的訓(xùn)練序列與下行同步碼的相移之差，以及預(yù)期的訓(xùn)練序列與下行同步碼之間的關(guān)系，估測該無線信號的頻率偏移。
10.如權(quán)利要求9所述的頻率估測裝置，其中所述預(yù)期的訓(xùn)練序列與下行同步碼之間的關(guān)系是預(yù)期的訓(xùn)練序列與下行同步碼之間的時間間隔。
11.如權(quán)利要求10所述的頻率估測裝置，其中所述確定單元包括一個訓(xùn)練序列獲取單元，用于從所述無線信號中提取所述無線信號的訓(xùn)練序列；一個第一相關(guān)器，用于將所述無線信號的訓(xùn)練序列與該小區(qū)使用的訓(xùn)練序列進行相關(guān)運算，以確定所述無線信號的訓(xùn)練序列的相移，其中，該小區(qū)使用的訓(xùn)練序列是經(jīng)由小區(qū)搜索過程得到的。
12.如權(quán)利要求10所述的頻率估測裝置，所述確定單元包括還包括一個下行同步碼獲取單元，用于從所述無線信號中提取所述無線信號的下行同步碼；一個第二相關(guān)器，用于將所述無線信號的下行同步碼與該小區(qū)使用的下行同步碼進行相關(guān)運算，以確定所述無線信號的下行同步碼的相移，其中，該小區(qū)使用的下行同步碼是經(jīng)由小區(qū)搜索過程得到的。
13.如權(quán)利要求12所述的頻率估測裝置，其中所述計算單元包括一個復(fù)共軛乘法器，用于對所述無線信號的訓(xùn)練序列的相移取共軛，和將所述訓(xùn)練序列的相移的共軛與所述下行同步碼的相移相乘；一個相移之差計算單元，用于從該相乘結(jié)果中，得到所述無線信號的訓(xùn)練序列與下行同步碼的相移之差。
14.如權(quán)利要求13所述的頻率估測裝置，其中所述相移之差計算單元，采用計算三角函數(shù)的方式，提取所述相乘結(jié)果的復(fù)角，并將該復(fù)角數(shù)值作為所述無線信號的訓(xùn)練序列與下行同步碼的相移之差。
15.如權(quán)利要求13所述的頻率估測裝置，其中所述相移之差計算單元，將所述相乘結(jié)果轉(zhuǎn)換為單位幅度的復(fù)數(shù)，并將該復(fù)數(shù)的虛部數(shù)值作為所述無線信號的訓(xùn)練序列與下行同步碼的相移之差。
16.如權(quán)利要求14或15所述的頻率估測裝置，其中所述估測單元，利用預(yù)期的訓(xùn)練序列與下行同步碼之間的時間間隔，對所述無線信號的訓(xùn)練序列與下行同步碼的相移之差執(zhí)行歸一化操作，以得到所述無線信號的頻率偏移。
17.一種無線信號接收機，包括一個接收單元，用于接收無線信號，并將接收的無線信號轉(zhuǎn)換為基帶數(shù)字信號；一個小區(qū)搜索單元，用于基于該接收的無線信號，執(zhí)行小區(qū)搜索過程，以得到該小區(qū)使用的訓(xùn)練序列和下行同步碼；一個頻率估測單元，用于根據(jù)該接收的無線信號和該小區(qū)搜索單元輸出的該小區(qū)使用的訓(xùn)練序列和下行同步碼，確定該無線信號的頻率偏移；一個頻率產(chǎn)生單元，用于根據(jù)輸入的該頻率偏移信息，調(diào)整提供給該接收單元的輸出頻率，以使得該接收單元利用該調(diào)整頻率將接收的無線信號轉(zhuǎn)換為基帶數(shù)字信號。
18.如權(quán)利要求17所述的無線信號接收機，其中所述頻率估測單元，包括一個確定單元，用于根據(jù)所接收的無線信號，分別確定該無線信號的訓(xùn)練序列的相移和下行同步碼的相移；一個計算單元，用于根據(jù)確定的該訓(xùn)練序列的相移和該下行同步碼的相移，計算該無線信號的訓(xùn)練序列與下行同步碼的相移之差；以及一個估測單元，用于根據(jù)該無線信號的訓(xùn)練序列與下行同步碼的相移之差，以及預(yù)期的訓(xùn)練序列與下行同步碼之間的時間間隔，估測該無線信號的頻率偏移。
19.如權(quán)利要求18所述的無線信號接收機，其中所述確定單元包括一個訓(xùn)練序列獲取單元，用于從所述無線信號中提取所述無線信號的訓(xùn)練序列；一個第一相關(guān)器，用于將所述無線信號的訓(xùn)練序列與所述小區(qū)使用的訓(xùn)練序列進行相關(guān)運算，以確定所述無線信號的訓(xùn)練序列的相移；一個下行同步碼獲取單元，用于從所述無線信號中提取所述無線信號的下行同步碼；一個第二相關(guān)器，用于將所述無線信號的下行同步碼與所述小區(qū)使用的下行同步碼進行相關(guān)運算，以確定所述無線信號的下行同步碼的相移。
20.如權(quán)利要求19所述的無線信號接收機，其中所述計算單元包括一個復(fù)共軛乘法器，用于對所述無線信號的訓(xùn)練序列的相移取共軛，和將所述訓(xùn)練序列的相移的共軛與所述下行同步碼的相移相乘；一個相移之差計算單元，用于對該相乘結(jié)果，通過采用計算三角函數(shù)的方式和將該相乘結(jié)果轉(zhuǎn)換為單位幅度復(fù)數(shù)的方式之任意一種，得到所述無線信號的訓(xùn)練序列與下行同步碼的相移之差。
21.如權(quán)利要求20所述的無線信號接收機，其中所述估測單元，利用預(yù)期的訓(xùn)練序列與下行同步碼之間的時間間隔，對所述無線信號的訓(xùn)練序列與下行同步碼的相移之差執(zhí)行歸一化操作，以得到所述無線信號的頻率偏移。
22.一種Rake(瑞克)接收機，包括一個接收單元，用于接收無線信號，并將該無線信號分成多個支路信號；多個頻率估測模塊，用于分別對各個支路信號的頻率偏移進行估測；一個加權(quán)合并單元，用于對各個頻率估測模塊輸出的信號進行加權(quán)，并將加權(quán)后的信號進行合并，以得到一個含有各個支路的頻率偏移估測結(jié)果的頻率偏移估測信號。
23.如權(quán)利要求22所述的Rake接收機，其中所述每個頻率估測模塊包括一個確定單元，用于根據(jù)接收的無線信號，分別確定該無線信號的訓(xùn)練序列的相移和下行同步碼的相移；一個計算單元，用于根據(jù)確定的該訓(xùn)練序列的相移和該下行同步碼的相移，計算該無線信號的訓(xùn)練序列與下行同步碼的相移之差；以及一個估測單元，用于根據(jù)該無線信號的訓(xùn)練序列與下行同步碼的相移之差，以及預(yù)期的訓(xùn)練序列與下行同步碼之間的時間間隔，估測該無線信號的頻率偏移。
24.一種具有多個天線陣元的接收機，包括一個接收單元，用于經(jīng)由該多個天線陣元分別接收多路無線信號；多個頻率估測模塊，用于分別對各路無線信號的頻率偏移進行估測；一個加權(quán)合并單元，用于對各個頻率估測模塊輸出的信號進行加權(quán)，并將加權(quán)后的信號進行合并，以得到一個含有各路的頻率偏移估測結(jié)果的頻率偏移估測信號。
25.如權(quán)利要求24所述的接收機，其中所述每個頻率估測模塊包括一個確定單元，用于根據(jù)接收的無線信號，分別確定該無線信號的訓(xùn)練序列的相移和下行同步碼的相移；一個計算單元，用于根據(jù)確定的該訓(xùn)練序列的相移和該下行同步碼的相移，計算該無線信號的訓(xùn)練序列與下行同步碼的相移之差；以及一個估測單元，用于根據(jù)該無線信號的訓(xùn)練序列與下行同步碼的相移之差，以及預(yù)期的訓(xùn)練序列與下行同步碼之間的時間間隔，估測該無線信號的頻率偏移。
全文摘要
一種用于無線通信體系的下行鏈路的頻率估測方法，包括步驟根據(jù)接收的無線信號，分別確定該無線信號的訓(xùn)練序列的相移和下行同步碼的相移；根據(jù)確定的該訓(xùn)練序列的相移和該下行同步碼的相移，計算該無線信號的訓(xùn)練序列與下行同步碼的相移之差；和根據(jù)該無線信號的訓(xùn)練序列與下行同步碼的相移之差，以及預(yù)期的訓(xùn)練序列與下行同步碼之間的關(guān)系(如通信協(xié)議中的訓(xùn)練序列與下行同步碼之間的時間間隔)，估測該無線信號的頻率偏移。
文檔編號H04L27/00GK1622653SQ20031011579
公開日2005年6月1日 申請日期2003年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月28日
發(fā)明者李焱, 徐綠洲, 戴延中 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司