專利名稱：通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)，具體而言是涉及其中移動臺與基站通信的射頻通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在包括基站和與所述基站通信的移動臺的通信系統(tǒng)中，移動臺包括基準(zhǔn)振蕩器，用于對從基站接收的發(fā)射進(jìn)行解碼并將信號發(fā)射到基站。移動臺基準(zhǔn)振蕩器為移動臺提供一個本地頻率，其理論上應(yīng)當(dāng)與網(wǎng)絡(luò)頻率同步并與之相等。不過，由于移動臺中通常使用的晶體振蕩器中的不精確性，需要移動臺調(diào)整其本地頻率，以便它與網(wǎng)絡(luò)頻率同步。傳統(tǒng)上，使用復(fù)雜的算法，其只能利用輸入網(wǎng)絡(luò)信號的高信噪比來操作。振蕩器不穩(wěn)定性的主要原因是溫度改變，所以提供溫度補(bǔ)償高精確地晶體振蕩器。不過，這種解決方案被認(rèn)為是昂貴的。
除了初始頻率同步之外，因?yàn)楸镜鼗鶞?zhǔn)頻率隨溫度而變化，被同步的移動臺還必須將其本地頻率更新到網(wǎng)絡(luò)頻率。當(dāng)移動臺在激活模式并且在與基站通信時，移動臺固定地訪問來自網(wǎng)絡(luò)的頻率和時間基準(zhǔn)信息，并能夠用該信息來對本地頻率進(jìn)行需要的調(diào)整。不過，當(dāng)移動臺在空閑模式時，對網(wǎng)絡(luò)信息的訪問被限制。在空閑模式中，移動臺將偶爾被激活，以便從網(wǎng)絡(luò)接收尋呼信號。為了保存電池能量，移動臺必須只激活較短的一段時間。因此，需要在較短的一段時間內(nèi)執(zhí)行頻率和時間基準(zhǔn)估計(jì)。不過，當(dāng)頻率的大變化與低信噪比和短估計(jì)周期相結(jié)合時，會出現(xiàn)大的估計(jì)錯誤。
在所建議的基于寬帶碼分多址(W-CDMA)的IMT 2000系統(tǒng)中，需要系統(tǒng)-時間邊界基準(zhǔn)同步。對于時間基準(zhǔn)的同步依賴于本地晶體頻率的精確性，因此一個移動臺最初通過尋找一個在廣播信道(BCCH)上發(fā)射的所謂的長碼屏蔽碼元(LCMS)來同步到網(wǎng)絡(luò)。所接收的信號由匹配濾波器濾波，并且這些濾波器的輸出中的峰值提供LCMS的位置。不過，如果本地振蕩器晶體不精確，例如±10ppm，則本地晶體和基準(zhǔn)之間的頻率偏差將達(dá)到正負(fù)20kHz。這是由于載頻是2GHz。由于BCCH中的碼元速率是16kHz，所以碼元在碼元周期中旋轉(zhuǎn)450°(360°×10ppm×2GHz/16kHz)。這種大旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致在匹配濾波器輸出的峰值處的信號能量的嚴(yán)重?fù)p失。這樣，LCMS被劃分成為多個序列，例如4個，其被單獨(dú)搜索，并且匹配濾波器的結(jié)果被非相干地求和。以這種方式分離LCMS減小了對于LCMS的所述部分的碼元旋轉(zhuǎn)。不過，將LCMS劃分成為四個段還會惡化信噪比，并且當(dāng)檢測到全部LCMS時會引起問題。寬帶CDMA規(guī)范(第三代合作項(xiàng)目(3GPP)文檔TS25.201，V2.1.0)更詳細(xì)地描述了這種系統(tǒng)。
在頻率同步的一個例子中，在頻率校正脈沖串(FCB)和同步脈沖串(SB)中，全球移動通信系統(tǒng)(GSM)從基站發(fā)射同步信息到移動臺。FCB包括一個需要被檢測的純正弦曲線，并且移動臺利用它來獲得對于網(wǎng)絡(luò)的粗略時間同步，并調(diào)整本地頻率基準(zhǔn)。SB在FCB之后的8個脈沖串被發(fā)射，所以FCB的檢測使得SB的位置能夠被確定。FCB還能夠被用于提供基準(zhǔn)頻率的粗略調(diào)整，而SB被用于細(xì)微調(diào)整。該方法用于GSM系統(tǒng)中，可以在Mouly和Pautet的“The GSM system for mobilecommunications(全球移動通信系統(tǒng))”中得到關(guān)于該方法的描述。
有多個用于移動臺對GSM網(wǎng)的初始同步的算法。由于FCB是純正弦曲線，所以通常使用一個頻率選擇濾波器來抑制所關(guān)心的頻率區(qū)域之外的噪聲，以便提高信噪比。該提高依賴于濾波器的帶通。帶通越窄，則信噪比越好。不過，本地晶體的不精確性(例如10ppm)能夠影響所接收的FCB的頻率。如果載頻為900MHz，則該頻率可以理解為具有+/-9KHz的偏差。這樣，濾波器的截止頻率應(yīng)當(dāng)大于9kHz。在載頻為1800MHz或1900MHz的情況下，在GSM 1800和1900系統(tǒng)中，濾波器的截止頻率需要提高18或19KHz。因此，由于晶體振蕩器的不精確性所導(dǎo)致的截止頻率的限制減小了信噪比的提高，并因此減小了快速同步的可能性。
因此，希望提供一種設(shè)備，其中可以快速達(dá)到本地基準(zhǔn)頻率與網(wǎng)絡(luò)頻率的同步，并且利用最小的功耗。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于在移動臺中同步一個本地基準(zhǔn)頻率的方法，該方法包括測量移動臺的當(dāng)前周圍條件，并且使用所存儲的指示本地基準(zhǔn)頻率隨已知周圍條件而變化的數(shù)據(jù)來確定可以用來同步本地基準(zhǔn)頻率的方法。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于與一個具有網(wǎng)絡(luò)基準(zhǔn)頻率的無線網(wǎng)通信的設(shè)備，該設(shè)備包括一個用于產(chǎn)生具有一個本地基準(zhǔn)頻率的信號的本地振蕩器、一個用于存儲指示本地基準(zhǔn)頻率隨設(shè)備的已知周圍條件的變化而改變的數(shù)據(jù)的存儲設(shè)備、用于調(diào)整本地頻率的控制裝置、以及用于測量設(shè)備的周圍條件并將該測量提供給控制裝置的測量裝置，其中控制裝置可操作來檢索存儲在存儲設(shè)備中的由所接收的測量所指示的數(shù)據(jù)，并根據(jù)由檢索的數(shù)據(jù)確定的調(diào)整方法來調(diào)整本地基準(zhǔn)頻率。


圖1是說明根據(jù)本發(fā)明的一個方面操作的移動臺的框圖；圖2更詳細(xì)地說明圖1中移動臺的第一頻率同步器；以及圖3更詳細(xì)地說明用于圖1中移動臺的第二頻率同步器。
具體實(shí)施例方式
圖1是說明根據(jù)本發(fā)明的一個方面操作的移動臺1的框圖。移動臺1包括基準(zhǔn)振蕩器2、控制器4和頻率同步器8。頻率同步器從網(wǎng)絡(luò)接收一個輸入信號10，并且在控制器4的控制下，利用一個輸出信號11來調(diào)整基準(zhǔn)振蕩器。這樣，控制器4能夠調(diào)整基準(zhǔn)振蕩器頻率，以便與網(wǎng)絡(luò)輸入信號10同步。
移動臺1還包括一個基準(zhǔn)振蕩器數(shù)據(jù)存儲單元6和溫度測量設(shè)備7。數(shù)據(jù)存儲單元6用于存儲涉及基準(zhǔn)振蕩器在一個溫度范圍上的已知不精確性的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。測量最好被更新，以便減小所存儲數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)不確定性。每當(dāng)可以從網(wǎng)絡(luò)獲得基準(zhǔn)信息時，所存儲的信息就能夠被更新。這樣，晶體振蕩器可以是自校準(zhǔn)的。
控制器4從溫度測量設(shè)備7接收溫度信息。控制器使用溫度信息來查閱存儲在數(shù)據(jù)存儲單元6中的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，以便獲得指示本地振蕩器頻率的實(shí)際變化的數(shù)據(jù)。然后，控制器4根據(jù)校準(zhǔn)信息來修改用于頻率和/或時間基準(zhǔn)與網(wǎng)絡(luò)頻率/時間基準(zhǔn)的最初同步和維護(hù)。該修改允許移動臺1以較低的信噪比操作，或者使用較不復(fù)雜的算法，或者能夠驗(yàn)證由現(xiàn)有算法產(chǎn)生的估計(jì)。
這樣，根據(jù)本發(fā)明的方法使得移動臺能夠確定基準(zhǔn)振蕩器必須被補(bǔ)償?shù)绞裁闯潭?，以便與網(wǎng)絡(luò)頻率同步。例如，如果所存儲的數(shù)據(jù)指示晶體可能非常不精確，則應(yīng)當(dāng)使用一個更復(fù)雜和魯棒的算法來進(jìn)行頻率校正。不過，如果所存儲的數(shù)據(jù)指示晶體與所要求的頻率只相差一個較小量，則能夠使用一個簡化的并因此更快的算法。
利用上述寬帶碼分多址W-CDMA系統(tǒng)，所存儲的基準(zhǔn)振蕩器校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的使用能夠產(chǎn)生降低的不精確性，并且可以利用整個LCMS的檢測來代替部分LCMS的檢測，以便減小潛在的碼元旋轉(zhuǎn)。用于W-CDMA應(yīng)用的一個合適的系統(tǒng)在圖2中示出。頻率同步器8包括一系列匹配濾波器12、14、16和18，其中的每一個產(chǎn)生一個相應(yīng)輸出?？刂破?進(jìn)行操作來使用相應(yīng)的開關(guān)20、22、24和26，在非相干取平均值和相干取平均值之間切換匹配濾波器的輸出。對于非相干取平均值，由乘法器28、30、32和34對信號求平方，被平方的信號由加法器36相加，并且結(jié)果輸出作為控制信號11。在非相干取平均值技術(shù)中，輸出簡單地被直接傳送，以獲得時間邊界。對于相干取平均值，由加法器36將匹配濾波器的輸出信號的和相加，并且在輸出作為控制信號之前將結(jié)果求平方。
相干和非相干取平均值之間的切換依賴于振蕩器的精確性。例如，如果精確性為10ppm，其在希望的預(yù)先選擇的變化范圍之外，則開關(guān)20、22、24和26被設(shè)置到位置A，用于非相干取平均值。不過，當(dāng)振蕩器在預(yù)先選擇的范圍內(nèi)時，即它在存儲在數(shù)據(jù)存儲單元中的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的范圍內(nèi)時，則開關(guān)被移動到位置B，以提供相干取平均值。這樣，頻率合成器能夠依賴于振蕩器的實(shí)際變化來提供一個恰當(dāng)?shù)目刂菩盘枴?br> 對于例如在下面描述的GSM系統(tǒng)中的頻率同步，移動臺包括如圖3所示的頻率同步器。該同步器包括具有一個可控制截止頻率的濾波器42，以便提高設(shè)備的信噪比。FCB檢測單元44和FCB估計(jì)單元46接收濾波器輸出，并操作來為基準(zhǔn)振蕩器提供一個控制信號。當(dāng)控制器4例如通過測量溫度來確定基準(zhǔn)振蕩器在從規(guī)范值的確定頻率的范圍內(nèi)時，可以減小濾波器42的截止頻率。通過減小濾波器42的截止頻率，可以提高系統(tǒng)的信噪比。如果振蕩器在所述范圍之外，則能夠提高截止頻率。
不激活的移動臺將通常通過進(jìn)入一個空閑模式來保存電池能量。在空閑模式中，移動臺操作少量時間以便確定它是否被尋呼。在該有限時間內(nèi)，移動臺必須估計(jì)網(wǎng)絡(luò)基準(zhǔn)頻率，并將其與其本身的本地頻率相比較。由于本地振蕩器的頻率將移動離開網(wǎng)絡(luò)的基準(zhǔn)頻率，所以需要這種頻率調(diào)整。使用本發(fā)明的振蕩器校準(zhǔn)系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)頻率的估計(jì)可以被對于所存儲的數(shù)據(jù)評價(jià)和比較，以便確定振蕩器的頻率距離希望值相差多少。
權(quán)利要求
1.一種用于同步移動臺中的本地基準(zhǔn)頻率的方法，該方法包括存儲指示本地基準(zhǔn)頻率隨已知周圍條件而變化的數(shù)據(jù)，測量移動臺的當(dāng)前周圍條件，以及使用所存儲的數(shù)據(jù)來確定用于同步本地基準(zhǔn)頻率的方法。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所測量的當(dāng)前周圍條件被用于檢索存儲在移動臺的存儲設(shè)備中的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)涉及移動臺的本地基準(zhǔn)頻率在已知的周圍條件的范圍上的變化，該方法還包括比較所檢索的數(shù)據(jù)與一個預(yù)定值范圍，并且如果所檢索的數(shù)據(jù)在預(yù)定值范圍之外，則使用第一個方法來同步本地基準(zhǔn)頻率，或者如果所檢索的數(shù)據(jù)在預(yù)定值范圍之內(nèi)，則使用第二個方法來同步本地基準(zhǔn)頻率。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中本地基準(zhǔn)頻率被同步到一個寬帶碼分多址網(wǎng)絡(luò)基準(zhǔn)頻率，并且其中第一個方法是非相干取平均值方法，而第二個方法是相干取平均值方法。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中本地基準(zhǔn)頻率被同步到一個GSM網(wǎng)絡(luò)基準(zhǔn)頻率，并且其中第一個方法包括利用具有第一帶通寬度的濾波器來濾波一個輸入網(wǎng)絡(luò)信號，而第二個方法包括利用具有第二帶通寬度的濾波器來濾波一個輸入網(wǎng)絡(luò)信號，第二個帶通寬度小于第一個帶通寬度。
5.一種用于與具有一個網(wǎng)絡(luò)基準(zhǔn)頻率的無線網(wǎng)通信的設(shè)備，該設(shè)備包括一個用于產(chǎn)生具有一個本地基準(zhǔn)頻率的信號的本地振蕩器、一個用于存儲指示本地基準(zhǔn)頻率隨設(shè)備的已知周圍條件的改變而變化的數(shù)據(jù)的裝置、用于調(diào)整本地頻率的控制裝置、以及用于測量設(shè)備的當(dāng)前周圍條件并將該當(dāng)前周圍條件測量提供給控制裝置的測量裝置，其中控制裝置可操作來檢索存儲在存儲設(shè)備中的對應(yīng)于當(dāng)前周圍條件測量的數(shù)據(jù)，并根據(jù)由檢索的數(shù)據(jù)確定的調(diào)整方法來調(diào)整本地基準(zhǔn)頻率。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中控制裝置包括第一個和第二個調(diào)整裝置，并可操作來如果所檢索的數(shù)據(jù)在一個預(yù)定值范圍之外，則選擇第一個調(diào)整裝置，并且如果所檢索的數(shù)據(jù)在預(yù)定值范圍之內(nèi)，則選擇第二個調(diào)整裝置，第一個和第二個調(diào)整裝置可操作來根據(jù)相應(yīng)的方法來調(diào)整本地基準(zhǔn)頻率。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，用于寬帶碼分多址通信系統(tǒng)，還包括一系列的四個匹配濾波器，除了第一個之外的每一個濾波器接收該系列中前一個濾波器的輸出作為自己的輸入，該系列中的第一個接收網(wǎng)絡(luò)基準(zhǔn)頻率信號作為自己的輸入，每個濾波器提供一個相應(yīng)的輸出，其中第一個調(diào)整裝置可操作來從匹配濾波器的輸出產(chǎn)生一個非相干平均信號，并且第二個調(diào)整裝置可操作來產(chǎn)生濾波器輸出的一個相干平均輸出。
8.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，用于GSM通信網(wǎng)中，其中第一個調(diào)整裝置包括被連接接收一個輸入網(wǎng)絡(luò)信號的第一濾波器，第一個濾波器具有第一帶通寬度，并且第二個調(diào)整裝置包括被連接接收一個輸入網(wǎng)絡(luò)信號的第二濾波器，第二個濾波器具有小于第一帶通寬度的第二帶通寬度，其中第一個和第二個濾波器的輸出被連接到GSM頻率校正脈沖串估計(jì)器和檢測器裝置。
全文摘要
一種用于同步移動臺中的本地基準(zhǔn)頻率的方法,包括測量移動臺的當(dāng)前周圍條件,并使用所存儲的指示本地基準(zhǔn)頻率隨已知的周圍條件而變化的數(shù)據(jù)來確定用于同步本地基準(zhǔn)頻率的方法。
文檔編號H03L7/08GK1375149SQ00812995
公開日2002年10月16日 申請日期2000年8月21日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月16日
發(fā)明者E·達(dá)爾巴克, R·阿塔里烏斯 申請人:艾利森電話股份有限公司