專利名稱：用于無線通信中的頻率控制的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及無線通信，并且具體涉及接收器頻率控制的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
在無線通信中，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)經(jīng)模擬波形通過空中傳送。二進(jìn)制信息被映射到表示一個或多個比特的復(fù)值調(diào)制的符號中，傳送器(TX)脈沖成形濾波被應(yīng)用，并且信號被上變頻到射頻(RF)。在接收器(本領(lǐng)域中也稱為用戶設(shè)備)，對信號進(jìn)行下變頻、接收器(RX)濾波、 采樣和解調(diào)。如果不存在信道損害并且如果采樣瞬間選擇正確，數(shù)據(jù)可正確地恢復(fù)。在實際系統(tǒng)中，TX和RX鏈的時序未穩(wěn)固同步，由此正確的采樣瞬間事先未知。相反，它取決于傳送條件，如傳播和處理延遲。另外，無線電信道和接收器電路將噪聲和干擾添加到接收信號，由此降低了信號干擾噪聲比(SINR)。為了以可能的最高質(zhì)量來恢復(fù)信號，采樣瞬間的選擇很重要。為了以可靠和健壯的方式提供最佳采樣瞬間，在稱為自動頻率控制(AFC)的過程中，RX計時參考一般鎖定到TX頻率(如在接收器觀察到的)。另外，采樣時鐘的相位可調(diào)整以便提供最佳采樣瞬間。接收器頻率和時間同步在本領(lǐng)域是公知的。在典型的實現(xiàn)中，應(yīng)用頻率和時序校正措施以便以不相交的方式解決其相應(yīng)任務(wù)。AFC用于通過調(diào)諧頻率參考或應(yīng)用反旋，去除盡可能多地頻率偏移。通常的準(zhǔn)則是在校正后將殘余頻率誤差的量值或均方誤差(MSE)降到最低。諸如3GPP中HSPA演進(jìn)等現(xiàn)代無線寬帶系統(tǒng)要求例如超過25 dB的高效接收器SINR值以便在峰值系統(tǒng)速率成功接收數(shù)據(jù)。這要求十分精確估計和校正時序誤差，在 HSDPA中大約是碼片的1/64 (4 ns)。無論用于估計和校正誤差的方法如何，帶有充分質(zhì)量的可行估計要求在延長的時期上基礎(chǔ)過程相對穩(wěn)定。為將時序誤差降到最低，并且跟蹤隨時間的多徑信號分量以便計算通用RAKE (G-RAKE)分支布置延遲，在路徑延遲分布(profile)中跟蹤接收的多徑信號分量的相對時間偏移。實際上，此跟蹤通常是必需的，甚至在終端實體未正在物理移動時，因為觀察到的延遲分布仍漂移。在路徑延遲分布隨時間漂移時，RAKE或G-RAKE分支(或信道均衡化濾波器抽頭)的位置必須更新以便避免失去信號能量，這意味著漂移其位置。例如，這意味著與 RAKE分支相關(guān)聯(lián)的參數(shù)濾波過程必須重置或重新初始化以考慮到新位置和可能的分支間距離。這在分支管理電路中造成另外的計算負(fù)載，降低了接收算法的性能以及增大了功耗。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例，改變由自動頻率控制單元應(yīng)用到接收信號的頻率校正值以便將路徑延遲分布的長期漂移降到最低。在一個實施例中，由恒定頻率校正產(chǎn)生的時序或相位誤差被累積，并且是將估計的頻率校正值選擇性量化為實際頻率校正值中的決策變量。具體而言，如果累積的時序或相位誤差是正的，則選擇低于估計的頻率校正值的量化的實際頻率校正值；如果累積的時序或相位誤差是負(fù)的，則選擇高于估計的頻率校正值的量化的實際頻率校正值。隨后，在頻率校正中應(yīng)用選擇的實際值以將累積的殘余相位誤差降到最低，即，在引發(fā)路徑延遲分布漂移的自動頻率控制單元后。在另一實施例中， 時序電路測量通過每次頻率校正所引發(fā)的瞬間路徑延遲分布漂移，并且對隨時間過去的瞬間漂移測量求積分以產(chǎn)生路徑延遲分布漂移。漂移(或其變化率)隨后用做決策變量以調(diào)整頻率校正值以便將漂移降到最低。一個實施例涉及一種實現(xiàn)自動頻率校正的無線通信接收器中降低路徑延遲漂移的方法。在接收信號中估計累積的時序或相位偏移。確定目標(biāo)頻率校正值，將目標(biāo)頻率校正值量化為實際頻率校正值以響應(yīng)累積的相位偏移，并且在頻率校正操作中將實際頻率校正值應(yīng)用到接收信號。因此，可強(qiáng)制應(yīng)用的頻率誤差校正值高于或低于目標(biāo)頻率誤差校正值以將累積的時序或相位偏移降到最低。另一實施例涉及一種無線通信接收器。該接收器包括操作以確定目標(biāo)頻率校正值的自動頻率控制(AFC)單元。AFC單元包括操作以估計接收信號中累積的時序或相位偏移的頻率誤差累積單元和操作以將目標(biāo)頻率校正值量化為實際頻率校正值以響應(yīng)累積的時序或相位偏移的頻率校正量化單元。AFC單元還操作以將實際頻率校正值應(yīng)用到接收信號以便將由恒定頻率校正所造成的路徑延遲分布中隨時間過去的漂移降到最低。另一實施例涉及一種包括一個或多個天線和所述無線通信接收器的無線通信用戶設(shè)備。


圖1是示出頻率誤差與路徑延遲分布漂移之間的現(xiàn)有技術(shù)關(guān)系的圖形。圖2是實現(xiàn)頻率校正的無線通信接收器中降低路徑延遲分布漂移的方法的流程圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的使用自動頻率校正來降低路徑延遲分布漂移的接收器的功能框圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的使用時序估計器和路徑延遲分布漂移反饋來降低漂移的接收器的功能框圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的使用高分辨率延遲檢測器來檢測路徑延遲分布漂移的接收器的功能框圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的使用高分辨率延遲檢測器和精細(xì)頻率校正單元將路徑延遲分布漂移降到最低的接收器的功能框圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明的實施例示出頻率誤差校正與路徑延遲分布漂移之間的關(guān)系的圖形。圖8是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的估計和積分瞬間路徑延遲分布漂移以降低漂移的接收器的功能框圖。
具體實施例方式前面所述靜態(tài)條件中的路徑漂移一般在現(xiàn)有技術(shù)AFC系統(tǒng)中遇到。該問題由以下實際情況產(chǎn)生使用最小誤差量值或均方誤差(MSE)準(zhǔn)則將AFC中的頻率誤差降到最低可導(dǎo)致某一持續(xù)時間上的恒定(或接近恒定)的殘余頻率誤差。這是由于TX和RX時鐘速率差隨時間保持恒定正負(fù)號而引起的，如接收器相對于傳送器在靜態(tài)位置中、并且AFC保持恒
5定頻率設(shè)置時可能發(fā)生此情況。甚至小的恒定頻率誤差也使得累積的相位誤差(其是隨時間過去的頻率誤差的積分(integral))無限增長。這在圖1中示出，其中，路徑時序偏移在由于解擴(kuò)器位置更改而繞回之前一路漂移到最大可能值。累積的相位誤差引起了觀察到的路徑延遲分布的長期漂移。 常規(guī)AFC系統(tǒng)嘗試將殘余頻率誤差(S卩，在應(yīng)用頻率校正后剩余的誤差)降到最低。 如果估計的校正前誤差為fest,則理想的情況是實際應(yīng)用的校正fcorr將是fcorr:fest。然而， 實際上，可用校正值的集合由于用于控制本地振蕩器的變量的有限精度而受到限制。實際校正因此將是估計誤差的某一量化版本
權(quán)利要求
1.一種實現(xiàn)頻率校正的無線通信接收器中降低路徑延遲分布漂移的方法，包括 估計接收信號中的累積的時序或相位偏移；確定目標(biāo)頻率校正值；響應(yīng)于所述累積的時序或相位偏移，將所述目標(biāo)頻率校正值量化成實際頻率校正值；以及在頻率校正操作中將所述實際頻率校正值應(yīng)用到所述接收信號。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中從殘余頻率誤差來估計所述累積的時序或相位偏移。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中從所述時序偏移來估計所述累積的相位偏移。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中響應(yīng)于所述累積的相位偏移將所述目標(biāo)頻率校正值量化成實際頻率校正值包括如果所述累積的時序或相位偏移是正的，則將所述實際頻率校正值選擇為低于所述目標(biāo)頻率校正值的量化的目標(biāo)頻率校正值；或者如果所述累積的時序或相位誤差是負(fù)的，則將所述實際頻率校正值選擇為高于所述目標(biāo)頻率校正值的量化的目標(biāo)頻率校正值。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中響應(yīng)于所述累積的相位偏移將所述目標(biāo)頻率校正值量化成實際頻率校正值包括根據(jù)下式來選擇所述實際頻率校正值Iy υ如杲/·:,.冗 fest是所述目標(biāo)頻率校正值； fcorr是所述實際頻率校正值；Q'iL·)和β (/,,.J是分別高于或低于所述目標(biāo)頻率校正值的最接近的可用量化值；以及Facc是在時間t的所累積的殘余頻率誤差，描述隨時間過去的總相位偏差。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中根據(jù)下式來計算ι" ！F: —其中^ ■t是時間；以及F:在 =ο設(shè)為0。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中確定目標(biāo)頻率校正值包括估計以前頻率校正所引起的接收信號的路徑延遲分布中的瞬間漂移；對所述路徑延遲分布中的所述瞬間漂移求積分以獲得隨時間過去的累積的分布漂移；以及調(diào)整估計的頻率校正值以降低所述累積的分布漂移。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中調(diào)整估計的頻率校正值以降低所述累積的分布漂移包括基于所述累積的分布漂移的變化率來調(diào)整所述估計的頻率校正值。
9.一種無線通信接收器，包括自動頻率控制(AFC)單元，操作以確定目標(biāo)頻率校正值，所述AFC單元包括頻率誤差累積單元，操作以估計接收信號中累積的時序或相位偏移；以及頻率校正量化單元，操作以響應(yīng)于所述累積的時序或相位偏移，將所述目標(biāo)頻率校正值量化成實際頻率校正值；其中所述AFC單元還操作以將所述實際頻率校正值應(yīng)用到所述接收信號。
10.如權(quán)利要求9所述的接收器，還包括時序估計單元，所述時序估計單元操作以從接收信號的路徑延遲分布的預(yù)定位置來估計所述偏差。
11.如權(quán)利要求9所述的接收器，包括操作以確定接收信號的路徑延遲分布的路徑漂移的高分辨率延遲檢測器單元，以及其中所述AFC單元操作以響應(yīng)于所述路徑漂移而調(diào)整所述實際頻率校正值。
12.如權(quán)利要求11所述的接收器，還包括操作以響應(yīng)于所述高分辨率延遲檢測器單元所提供的路徑漂移而調(diào)整后AFC單元信號的頻率的精細(xì)頻率校正單元。
13.如權(quán)利要求9所述的接收器，其中所述頻率校正量化單元操作以通過以下方式來響應(yīng)于所述累積的時序或相位偏移而將所述目標(biāo)頻率校正值量化成實際頻率校正值如果所述累積的時序或相位偏移是正的，則將所述實際頻率校正值選擇為低于所述目標(biāo)頻率校正值的量化的目標(biāo)頻率校正值；或者如果所述累積的時序或相位誤差是負(fù)的，則將所述實際頻率校正值選擇為高于所述目標(biāo)頻率校正值的量化的目標(biāo)頻率校正值。
14.一種無線通信接收器，包括頻率估計單元，操作以生成用于接收信號的目標(biāo)頻率誤差校正值；時序估計器單元，操作以估計以前頻率校正所造成的所述接收信號的路徑延遲分布中的瞬間漂移；積分器，操作以對所述路徑延遲分布中的所述瞬間漂移求積分以生成隨時間過去的累積的分布漂移；以及自動頻率控制(AFC)單元，接收所述目標(biāo)頻率誤差校正值和所述累積的分布漂移，并且輸出實際頻率誤差校正值，并且操作以按照從所述累積的分布漂移和所述累積的分布漂移的變化率所組成的組所選擇的因素來修改所述目標(biāo)頻率校正值。
15.如權(quán)利要求14所述的接收器，還包括劃分單元，所述劃分單元操作以通過生成到一個或多個頻率源的一個或多個控制信號來實現(xiàn)所述實際頻率校正。
16.一種無線通信用戶設(shè)備，包括操作以接收通信信號一個或多個天線；以及根據(jù)權(quán)利要求9到15的任一項的接收器。
全文摘要
接收器應(yīng)用的自動頻率校正值經(jīng)改變以將路徑延遲分布的長期漂移降到最低。在一個實施例中，累積從恒定頻率校正產(chǎn)生的相位或時序誤差，并且選擇性地將估計的頻率校正值量化成實際頻率校正值以響應(yīng)累積的相位/時序誤差。選擇高于或低于估計的量化值以將引起路徑延遲分布漂移的累積相位/時序誤差降到最低。在另一實施例中，時序電路測量通過每次頻率校正所引發(fā)的瞬間路徑延遲分布漂移，并且對隨時間過去的瞬間漂移測量求積分以產(chǎn)生路徑延遲分布漂移。漂移(或其變化率)隨后用于調(diào)整頻率校正值以便將漂移降到最低。
文檔編號H03J7/02GK102257730SQ200980150478
公開日2011年11月23日 申請日期2009年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月18日
發(fā)明者賴亞爾 A., 伯恩哈德森 B., 王 X. 申請人:愛立信電話股份有限公司