專(zhuān)利名稱(chēng)：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(dòng)臺(tái)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(dòng)臺(tái)的通信系統(tǒng)中，移動(dòng)臺(tái)包括基準(zhǔn)振蕩器，用于對(duì)從基站接收的發(fā)射進(jìn)行解碼并將信號(hào)發(fā)射到基站。移動(dòng)臺(tái)基準(zhǔn)振蕩器為移動(dòng)臺(tái)提供一個(gè)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(guò)，由于移動(dòng)臺(tái)中通常使用的晶體振蕩器中的不精確性，需要移動(dòng)臺(tái)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(hào)的高信噪比來(lái)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(guò)，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(dòng)臺(tái)還必須將其本地頻率更新到網(wǎng)絡(luò)頻率。當(dāng)移動(dòng)臺(tái)在激活模式并且在與基站通信時(shí)，移動(dòng)臺(tái)固定地訪(fǎng)問(wèn)來(lái)自網(wǎng)絡(luò)的頻率和時(shí)間基準(zhǔn)信息，并能夠用該信息來(lái)對(duì)本地頻率進(jìn)行需要的調(diào)整。不過(guò)，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)在空閑模式時(shí)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息的訪(fǎng)問(wèn)被限制。在空閑模式中，移動(dòng)臺(tái)將偶爾被激活，以便從網(wǎng)絡(luò)接收尋呼信號(hào)。為了保存電池能量，移動(dòng)臺(tái)必須只激活較短的一段時(shí)間。因此，需要在較短的一段時(shí)間內(nèi)執(zhí)行頻率和時(shí)間基準(zhǔn)估計(jì)。不過(guò)，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(shí)，會(huì)出現(xiàn)大的估計(jì)錯(cuò)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(shí)間邊界基準(zhǔn)同步。對(duì)于時(shí)間基準(zhǔn)的同步依賴(lài)于本地晶體頻率的精確性，因此一個(gè)移動(dòng)臺(tái)最初通過(guò)尋找一個(gè)在廣播信道(BCCH)上發(fā)射的所謂的長(zhǎng)碼屏蔽碼元(LCMS)來(lái)同步到網(wǎng)絡(luò)。所接收的信號(hào)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(guò)，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(hào)能量的嚴(yán)重?fù)p失。這樣，LCMS被劃分成為多個(gè)序列，例如4個(gè)，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(duì)于LCMS的所述部分的碼元旋轉(zhuǎn)。不過(guò)，將LCMS劃分成為四個(gè)段還會(huì)惡化信噪比，并且當(dāng)檢測(cè)到全部LCMS時(shí)會(huì)引起問(wèn)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(gè)例子中，在頻率校正脈沖串(FCB)和同步脈沖串(SB)中，全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)從基站發(fā)射同步信息到移動(dòng)臺(tái)。FCB包括一個(gè)需要被檢測(cè)的純正弦曲線(xiàn)，并且移動(dòng)臺(tái)利用它來(lái)獲得對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的粗略時(shí)間同步，并調(diào)整本地頻率基準(zhǔn)。SB在FCB之后的8個(gè)脈沖串被發(fā)射，所以FCB的檢測(cè)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(dòng)通信系統(tǒng))”中得到關(guān)于該方法的描述。
有多個(gè)用于移動(dòng)臺(tái)對(duì)GSM網(wǎng)的初始同步的算法。由于FCB是純正弦曲線(xiàn)，所以通常使用一個(gè)頻率選擇濾波器來(lái)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(lài)于濾波器的帶通。帶通越窄，則信噪比越好。不過(guò)，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(gè)方面，提供了一種用于在移動(dòng)臺(tái)中同步一個(gè)本地基準(zhǔn)頻率的方法，該方法包括測(cè)量移動(dòng)臺(tái)的當(dāng)前周?chē)鷹l件，并且使用所存儲(chǔ)的指示本地基準(zhǔn)頻率隨已知周?chē)鷹l件而變化的數(shù)據(jù)來(lái)確定可以用來(lái)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(gè)具有網(wǎng)絡(luò)基準(zhǔn)頻率的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)通信的設(shè)備，該設(shè)備包括一個(gè)用于產(chǎn)生具有一個(gè)本地基準(zhǔn)頻率的信號(hào)的本地振蕩器、一個(gè)用于存儲(chǔ)指示本地基準(zhǔn)頻率隨設(shè)備的已知周?chē)鷹l件的變化而改變的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)設(shè)備、用于調(diào)整本地頻率的控制裝置、以及用于測(cè)量設(shè)備的周?chē)鷹l件并將該測(cè)量提供給控制裝置的測(cè)量裝置，其中控制裝置可操作來(lái)檢索存儲(chǔ)在存儲(chǔ)設(shè)備中的由所接收的測(cè)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(lái)調(diào)整本地基準(zhǔn)頻率。


圖1是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面操作的移動(dòng)臺(tái)的框圖；圖2更詳細(xì)地說(shuō)明圖1中移動(dòng)臺(tái)的第一頻率同步器；以及圖3更詳細(xì)地說(shuō)明用于圖1中移動(dòng)臺(tái)的第二頻率同步器。
具體實(shí)施例方式
圖1是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面操作的移動(dòng)臺(tái)1的框圖。移動(dòng)臺(tái)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(gè)輸入信號(hào)10，并且在控制器4的控制下，利用一個(gè)輸出信號(hào)11來(lái)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(hào)10同步。
移動(dòng)臺(tái)1還包括一個(gè)基準(zhǔn)振蕩器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元6和溫度測(cè)量設(shè)備7。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元6用于存儲(chǔ)涉及基準(zhǔn)振蕩器在一個(gè)溫度范圍上的已知不精確性的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。測(cè)量最好被更新，以便減小所存儲(chǔ)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(shí)，所存儲(chǔ)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(cè)量設(shè)備7接收溫度信息。控制器使用溫度信息來(lái)查閱存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(lái)修改用于頻率和/或時(shí)間基準(zhǔn)與網(wǎng)絡(luò)頻率/時(shí)間基準(zhǔn)的最初同步和維護(hù)。該修改允許移動(dòng)臺(tái)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(dòng)臺(tái)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(chǔ)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(gè)更復(fù)雜和魯棒的算法來(lái)進(jìn)行頻率校正。不過(guò)，如果所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)指示晶體與所要求的頻率只相差一個(gè)較小量，則能夠使用一個(gè)簡(jiǎn)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(chǔ)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(gè)LCMS的檢測(cè)來(lái)代替部分LCMS的檢測(cè)，以便減小潛在的碼元旋轉(zhuǎn)。用于W-CDMA應(yīng)用的一個(gè)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(gè)產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)輸出?？刂破?進(jìn)行操作來(lái)使用相應(yīng)的開(kāi)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(duì)于非相干取平均值，由乘法器28、30、32和34對(duì)信號(hào)求平方，被平方的信號(hào)由加法器36相加，并且結(jié)果輸出作為控制信號(hào)11。在非相干取平均值技術(shù)中，輸出簡(jiǎn)單地被直接傳送，以獲得時(shí)間邊界。對(duì)于相干取平均值，由加法器36將匹配濾波器的輸出信號(hào)的和相加，并且在輸出作為控制信號(hào)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(lài)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(kāi)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(guò)，當(dāng)振蕩器在預(yù)先選擇的范圍內(nèi)時(shí)，即它在存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的范圍內(nèi)時(shí)，則開(kāi)關(guān)被移動(dòng)到位置B，以提供相干取平均值。這樣，頻率合成器能夠依賴(lài)于振蕩器的實(shí)際變化來(lái)提供一個(gè)恰當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)。
對(duì)于例如在下面描述的GSM系統(tǒng)中的頻率同步，移動(dòng)臺(tái)包括如圖3所示的頻率同步器。該同步器包括具有一個(gè)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(cè)單元44和FCB估計(jì)單元46接收濾波器輸出，并操作來(lái)為基準(zhǔn)振蕩器提供一個(gè)控制信號(hào)。當(dāng)控制器4例如通過(guò)測(cè)量溫度來(lái)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(shí)，可以減小濾波器42的截止頻率。通過(guò)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(dòng)臺(tái)將通常通過(guò)進(jìn)入一個(gè)空閑模式來(lái)保存電池能量。在空閑模式中，移動(dòng)臺(tái)操作少量時(shí)間以便確定它是否被尋呼。在該有限時(shí)間內(nèi)，移動(dòng)臺(tái)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(dòng)離開(kāi)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(duì)于所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)評(píng)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(dòng)臺(tái)中的本地基準(zhǔn)頻率的方法，該方法包括存儲(chǔ)指示本地基準(zhǔn)頻率隨已知周?chē)鷹l件而變化的數(shù)據(jù)，測(cè)量移動(dòng)臺(tái)的當(dāng)前周?chē)鷹l件，以及使用所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)來(lái)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(cè)量的當(dāng)前周?chē)鷹l件被用于檢索存儲(chǔ)在移動(dòng)臺(tái)的存儲(chǔ)設(shè)備中的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)涉及移動(dòng)臺(tái)的本地基準(zhǔn)頻率在已知的周?chē)鷹l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(gè)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(gè)方法來(lái)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(gè)方法來(lái)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(gè)寬帶碼分多址網(wǎng)絡(luò)基準(zhǔn)頻率，并且其中第一個(gè)方法是非相干取平均值方法，而第二個(gè)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(gè)GSM網(wǎng)絡(luò)基準(zhǔn)頻率，并且其中第一個(gè)方法包括利用具有第一帶通寬度的濾波器來(lái)濾波一個(gè)輸入網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，而第二個(gè)方法包括利用具有第二帶通寬度的濾波器來(lái)濾波一個(gè)輸入網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，第二個(gè)帶通寬度小于第一個(gè)帶通寬度。
5.一種用于與具有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)基準(zhǔn)頻率的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)通信的設(shè)備，該設(shè)備包括一個(gè)用于產(chǎn)生具有一個(gè)本地基準(zhǔn)頻率的信號(hào)的本地振蕩器、一個(gè)用于存儲(chǔ)指示本地基準(zhǔn)頻率隨設(shè)備的已知周?chē)鷹l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(cè)量設(shè)備的當(dāng)前周?chē)鷹l件并將該當(dāng)前周?chē)鷹l件測(cè)量提供給控制裝置的測(cè)量裝置，其中控制裝置可操作來(lái)檢索存儲(chǔ)在存儲(chǔ)設(shè)備中的對(duì)應(yīng)于當(dāng)前周?chē)鷹l件測(cè)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(lái)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(gè)和第二個(gè)調(diào)整裝置，并可操作來(lái)如果所檢索的數(shù)據(jù)在一個(gè)預(yù)定值范圍之外，則選擇第一個(gè)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(gè)調(diào)整裝置，第一個(gè)和第二個(gè)調(diào)整裝置可操作來(lái)根據(jù)相應(yīng)的方法來(lái)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(gè)匹配濾波器，除了第一個(gè)之外的每一個(gè)濾波器接收該系列中前一個(gè)濾波器的輸出作為自己的輸入，該系列中的第一個(gè)接收網(wǎng)絡(luò)基準(zhǔn)頻率信號(hào)作為自己的輸入，每個(gè)濾波器提供一個(gè)相應(yīng)的輸出，其中第一個(gè)調(diào)整裝置可操作來(lái)從匹配濾波器的輸出產(chǎn)生一個(gè)非相干平均信號(hào)，并且第二個(gè)調(diào)整裝置可操作來(lái)產(chǎn)生濾波器輸出的一個(gè)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(gè)調(diào)整裝置包括被連接接收一個(gè)輸入網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的第一濾波器，第一個(gè)濾波器具有第一帶通寬度，并且第二個(gè)調(diào)整裝置包括被連接接收一個(gè)輸入網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的第二濾波器，第二個(gè)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(gè)和第二個(gè)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(cè)器裝置。
全文摘要
一種用于同步移動(dòng)臺(tái)中的本地基準(zhǔn)頻率的方法,包括測(cè)量移動(dòng)臺(tái)的當(dāng)前周?chē)鷹l件,并使用所存儲(chǔ)的指示本地基準(zhǔn)頻率隨已知的周?chē)鷹l件而變化的數(shù)據(jù)來(lái)確定用于同步本地基準(zhǔn)頻率的方法。
文檔編號(hào)H03L7/08GK1375149SQ00812995
公開(kāi)日2002年10月16日 申請(qǐng)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(qǐng)人:艾利森電話(huà)股份有限公司