專利名稱：寬帶碼分多址系統(tǒng)頻率控制方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線移動(dòng)通信領(lǐng)域，尤其涉及第三代移動(dòng)通信寬帶碼分多址的頻分雙工式通信系統(tǒng)中的頻率控制方法。
背景技術(shù)：
隨著移動(dòng)通訊系統(tǒng)在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域中應(yīng)用范圍的日益擴(kuò)大，人們對(duì)于移動(dòng)通訊系統(tǒng)的要求也越來越高，從早期的模擬通訊技術(shù)，發(fā)展到現(xiàn)在的承載話音信號(hào)的數(shù)字通訊技術(shù)，繼而朝著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的第三代移動(dòng)通訊系統(tǒng)發(fā)展。在任何通信系統(tǒng)中，由于物理器件本身長(zhǎng)期或短期的頻率漂移使得接收機(jī)的晶振頻率與發(fā)射機(jī)的晶振頻率存在一定的偏差，如果這種頻率偏差不采取措施加以消除而引入到通信系統(tǒng)中必然會(huì)給通信質(zhì)量帶來影響，所以通信系統(tǒng)中接收機(jī)的首要任務(wù)之一就是自動(dòng)消除這種頻率偏差，使接收機(jī)與發(fā)射機(jī)的頻率相匹配，也即通常所說的自動(dòng)頻率控制(Automatic Frequency Control，AFC)，在WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access)通信系統(tǒng)同樣也需要進(jìn)行自動(dòng)頻率控制。在中國專利1264228“寬帶碼分多址系統(tǒng)中自動(dòng)頻率控制裝置和方法”中提出在小區(qū)搜索獲得時(shí)隙同步、幀同步以及主擾碼號(hào)后對(duì)CPICH(Common Pilot Channel，公共導(dǎo)頻信道)信道解擾解擴(kuò)，對(duì)解調(diào)后的CPICH符號(hào)做快速傅立葉變換到頻域，然后根據(jù)能量分析提取頻率偏差信息。其發(fā)明是針對(duì)WCDMA系統(tǒng)中的移動(dòng)終端而言的，但是WCDMA系統(tǒng)中基站同時(shí)接收和處理多個(gè)用戶的信號(hào)，如果使用同樣的FFT(Fast Fourier Transform，快速傅立葉變換)技術(shù)，顯然計(jì)算量較大，消耗的硬件資源較多，是不太可能實(shí)現(xiàn)的。另外在中國專利1318932“便攜式無線電系統(tǒng)。其中所使用的便攜式無線電裝置和頻率誤差預(yù)測(cè)方法”中利用延遲共扼復(fù)數(shù)相乘，然后通過坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)數(shù)字計(jì)算法計(jì)算反正切來獲取兩復(fù)數(shù)的相位差信息，最終可以計(jì)算頻率偏差信息。
在移動(dòng)無線通信系統(tǒng)中，由于移動(dòng)臺(tái)本身的運(yùn)動(dòng)會(huì)引起另外一種頻率偏移，一般稱之為多譜勒頻移fD(fD=vλcosα)=fm·cosα,]]>fm為最大多譜勒頻移，α電波到達(dá)方向與移動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)方向之間的夾角)，它反映了無線信道的時(shí)變特性，多譜勒頻移大小主要與載波波長(zhǎng)，移動(dòng)臺(tái)的速度以及移動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)方向與電波到達(dá)方向的夾角有關(guān)。由于無線信道環(huán)境隨時(shí)間不斷變化，對(duì)無線信道特性的估計(jì)也要做相應(yīng)改變，具體來說，就是要根據(jù)多譜勒頻移大小對(duì)信道估計(jì)濾波長(zhǎng)度做動(dòng)態(tài)調(diào)整。另外在無線通信中存在多徑傳播，所以在接收機(jī)端要進(jìn)行多徑搜索，尋找到達(dá)接收機(jī)多徑的時(shí)延和相位信息，而多徑搜索的相干積分長(zhǎng)度隨多譜勒頻移動(dòng)態(tài)變化。所以為了提高WCDMA系統(tǒng)基站接收機(jī)的接收性能，必須估計(jì)出多譜勒頻移以動(dòng)態(tài)調(diào)整多徑搜索的相干長(zhǎng)度和信道估計(jì)的濾波長(zhǎng)度。由于在一定載波頻率下最大多譜勒頻移只與移動(dòng)速度有關(guān)，所以最大多譜勒頻移估計(jì)與移動(dòng)速度估計(jì)在某種意義上說是等效的。由于在WCDMA系統(tǒng)中，往往需要對(duì)于移動(dòng)速度進(jìn)行有效估計(jì)，雖然已經(jīng)有對(duì)WCDMA系統(tǒng)基站中頻率偏差估計(jì)的方法，也有對(duì)于最大多普勒頻移的估計(jì)方法，但是并沒有一個(gè)能夠同時(shí)對(duì)頻率偏差和最大多普勒頻移進(jìn)行有效估計(jì)的方法，從而使得在現(xiàn)有系統(tǒng)中，只能采用兩種不同的方法對(duì)兩種參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，計(jì)算量十分巨大，相應(yīng)的系統(tǒng)存儲(chǔ)需求也十分大，資源浪費(fèi)嚴(yán)重，同時(shí)由于采用兩種不同的方法，使得系統(tǒng)運(yùn)行效率低下。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的無法同時(shí)對(duì)WCDMA系統(tǒng)基站中頻率偏差和最大多普勒頻移進(jìn)行估計(jì)，從而導(dǎo)致系統(tǒng)計(jì)算量大、資源浪費(fèi)嚴(yán)重、運(yùn)行效率低下的缺點(diǎn)，以期提出一種能夠同時(shí)解決WCDMA系統(tǒng)基站中頻率偏差的估計(jì)以及最大多譜勒頻移的估計(jì)，避免增大計(jì)算量與存儲(chǔ)量、估計(jì)迅速、范圍廣、可靠的寬帶碼分多址系統(tǒng)頻率控制裝置和方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明構(gòu)造了一種寬帶碼分多址系統(tǒng)頻率控制裝置，包括DPCCH(Dedicated Physical Control Channel，專用物理控制信道)頻偏補(bǔ)償器、DPCCH相干解調(diào)器、頻率偏差估計(jì)器、頻移控制器，還包括自相關(guān)器和多譜勒頻移估器；所述DPCCH頻偏補(bǔ)償器接收解擾解擴(kuò)后的DPCCH符號(hào)數(shù)據(jù)，利用反饋回來的頻率偏移信息補(bǔ)償DPCCH，進(jìn)行頻率偏移補(bǔ)償后將之送入所述DPCCH相干解調(diào)器，所述DPCCH相干解調(diào)器去掉發(fā)射端DPCCH符號(hào)帶來的相位偏轉(zhuǎn)，將信號(hào)送到所述自相關(guān)器，對(duì)DPCCH的自相關(guān)函數(shù)進(jìn)行估計(jì)，將估計(jì)后的自相關(guān)函數(shù)結(jié)果分別送到所述多譜勒頻移估計(jì)器和所述頻率偏差估計(jì)器，由所述多譜勒頻移估計(jì)器和所述頻率偏差估計(jì)器分別估計(jì)出最大多譜勒偏移信息和固定頻率偏移信息；最后把多譜勒頻移輸入到所述頻移控制器，由所述頻移控制器計(jì)算出當(dāng)前多徑搜索相干積分長(zhǎng)度和信道估計(jì)濾波長(zhǎng)度。
本發(fā)明還提出了一種寬帶碼分多址系統(tǒng)頻率控制方法，包括以下步驟
第一步使用頻率偏移估計(jì)值補(bǔ)償解擾解擴(kuò)后DPCCH符號(hào)；第二步對(duì)DPCCH符號(hào)進(jìn)行相干解調(diào)；第三步求自相關(guān)函數(shù)R[k]，k＝0，1，2，...k為整數(shù)， fD為最大多譜勒頻移，p為第p徑到達(dá)基站的方位角、p為多徑編號(hào)、l為符號(hào)記數(shù)、r[p，l]表示第p條徑第l個(gè)符號(hào)的幅度；第四步輸出自相關(guān)函數(shù)的R[1]，求R[1]的主輻角，將之轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的頻率偏差，并對(duì)此頻率偏差做濾波，即得到系統(tǒng)的頻率偏差；第五步利用估計(jì)的多譜勒頻移控制多徑搜索的相干積分長(zhǎng)度和信道估計(jì)的濾波長(zhǎng)度。
所述第二步中的相關(guān)解調(diào)進(jìn)一步包括以下步驟(1)將頻率偏移補(bǔ)償后的DPCCH符號(hào)解復(fù)用為導(dǎo)頻符號(hào)和非導(dǎo)頻符號(hào)；(2)將導(dǎo)頻符號(hào)與本地產(chǎn)生的導(dǎo)頻相乘，并使用相干后的導(dǎo)頻信息判斷發(fā)射端的非導(dǎo)頻符號(hào)的正負(fù)號(hào)；(3)將相干后的導(dǎo)頻符號(hào)與接收的非導(dǎo)頻符號(hào)相乘；(4)把經(jīng)過處理的導(dǎo)頻符號(hào)與非導(dǎo)頻符號(hào)復(fù)用。
所述第三步中k的取值個(gè)數(shù)與k本身的間隔可以根據(jù)計(jì)算量與要求多譜勒頻移估計(jì)的精度來選取，第三步進(jìn)一步包括以下步驟將k從0開始依據(jù)公式進(jìn)行計(jì)算，一旦出現(xiàn)Re(R[k])出現(xiàn)小于等于0，就相當(dāng)于找到了J0(2πfDkTs)的第一個(gè)零點(diǎn)；否則一直計(jì)算到最大的k，如果還沒有出現(xiàn)第一個(gè)零點(diǎn)，說明這時(shí)移動(dòng)臺(tái)速度比較小，采用c*R
(0＜c＜1)來代替0，重復(fù)上面的步驟，如果還沒有找到對(duì)應(yīng)k的值，則直接給定所能接受的最小多譜勒頻率。
采用本發(fā)明所述的方法和裝置，能夠同時(shí)解決WCDMA系統(tǒng)基站中頻率偏差的估計(jì)以及最大多譜勒頻移的估計(jì)，避免增大計(jì)算量與存儲(chǔ)量、估計(jì)迅速、范圍廣、可靠。


圖1是一般基站RAKE接收機(jī)示意圖。
圖2是本發(fā)明所述寬帶碼分多址系統(tǒng)頻率控制裝置結(jié)構(gòu)圖。
圖3是DPCCH頻率補(bǔ)償示意圖。
圖4是DPCCH相干解調(diào)示意圖。
圖5是DPCCH自相關(guān)函數(shù)估計(jì)示意圖。
圖6是多譜勒估計(jì)示意圖。
圖7是頻率偏差估計(jì)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)技術(shù)方案的實(shí)施作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。根據(jù)這些結(jié)構(gòu)圖，同一領(lǐng)域的技術(shù)人員可以很容易實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
本發(fā)明所述寬帶碼分多址系統(tǒng)中頻率控制的算法原理如下設(shè)基站接收的第p條單徑信號(hào)經(jīng)過下變頻到基帶并采樣后記為rp(m)=αpejθp[I(m)+jQ(m)],]]>αp表示信道衰落，θp表示信道相位偏移，為了簡(jiǎn)便，假設(shè)發(fā)射信號(hào)初始相位為0，且不考慮傳播時(shí)延造成的相移，則θp＝2π(fDcosp+Δf)mTc，其中m為碼片記數(shù)，Tc為碼片時(shí)間間隔，fD為最大多譜勒頻移，p為第p徑到達(dá)基站的方位角，它應(yīng)為時(shí)間和地點(diǎn)的函數(shù)，Δf接收機(jī)(基站)與發(fā)射機(jī)(移動(dòng)臺(tái))的載波頻率偏差。I(m)和Q(m)分別為移動(dòng)臺(tái)發(fā)射的DPDCH和DPCCCH原始碼片數(shù)據(jù)。
設(shè)經(jīng)過基站接收機(jī)解擾解擴(kuò)并對(duì)DPCCH相干解調(diào)后的DPCCH符號(hào)記為S[p，l]它是復(fù)數(shù)，其中p為多徑編號(hào)，l為符號(hào)記數(shù)，則S[p,l]=r[p,l]jejθ′p,]]>其中r[p，l]和θ′p分別表示第p條徑第l個(gè)符號(hào)的幅度和相位偏移，則θ′p＝2π(fDcosp+Δf)lTs，Ts為DPCCH符號(hào)間隔。
首先敘述最大多譜勒頻移fD的估計(jì)原理。
假設(shè)經(jīng)過理想的頻率偏移補(bǔ)償后，則 設(shè)自相關(guān)函數(shù)表示為Rp[k]，k為正整數(shù)。
對(duì)于某一確定的p，當(dāng)n＜0時(shí)，令g＝-n，則有 所以 令R[k]=ΣpRp[k],]]>表示對(duì)從各個(gè)方向到達(dá)基站的所有徑的共扼復(fù)乘值求和，則Re(R[k])是J0(2πfDkTs)的函數(shù)。由于Re(R[k])還包含了幅度信息，為了避免由此帶來的誤差，選取J0(2πfDkTs)＝0，在求取R[k]的同時(shí)觀察Re(R[k])的大小，一旦Re(R[k])出現(xiàn)小于等于0時(shí)，即可停止R[k]計(jì)算，求得fD，這就是我們所說的即時(shí)性。為了減少計(jì)算量，自相關(guān)函數(shù)只有有限個(gè)R[k]，若多譜勒頻移較小，也即移動(dòng)臺(tái)速度較小時(shí)，在有限的R[k]內(nèi)無法滿足J0(2πfDkTs)，所以我們這時(shí)就要對(duì)小的多譜勒頻移估計(jì)再作進(jìn)一步處理，這就是我們所說的分段性。
下面再敘述頻率偏差Δf估計(jì)原理。
現(xiàn)在假設(shè)在某段時(shí)間間隔T內(nèi)(通常取T＝1或2Ts)，假設(shè)多譜勒頻移(fDcosp)和符號(hào)幅度(為了簡(jiǎn)化，記為r)基本不變，則RP[T]＝r2ej2πΔfT，顯然根據(jù)RP[T]很容易求得2πΔfT＝αtan(RP[T])＝，進(jìn)而得到頻率偏差信息Δf=atan(RP[T])2πT,]]>這時(shí)RP[T]就是當(dāng)k＝1或2時(shí)的R[k]，所以自相關(guān)法能同時(shí)估計(jì)頻率偏差信息與最大多譜勒頻移。
本發(fā)明所述寬帶碼分多址系統(tǒng)中頻率控制的操作步驟如下(與附圖2對(duì)應(yīng))第一步使用頻率偏移估計(jì)值補(bǔ)償解擾解擴(kuò)后DPCCH符號(hào)(201)。
第二步將頻率偏移補(bǔ)償后的DPCCH符號(hào)解復(fù)用為導(dǎo)頻符號(hào)和非導(dǎo)頻符號(hào)，導(dǎo)頻符號(hào)與本地產(chǎn)生的導(dǎo)頻相乘，并使用相干后的導(dǎo)頻信息(其實(shí)這就是粗略的信道估計(jì))來判斷發(fā)射端的非導(dǎo)頻符號(hào)的正負(fù)號(hào)，再與接收的非導(dǎo)頻符號(hào)相乘，其實(shí)就相當(dāng)于非導(dǎo)頻符號(hào)的解調(diào)，然后把經(jīng)過處理的導(dǎo)頻符號(hào)與非導(dǎo)頻符號(hào)復(fù)用，這也就是DPCCH符號(hào)的相干解調(diào)(202)。
第三步求自相關(guān)函數(shù)R[k]，k＝0，1，2，...k為整數(shù)，k的取值個(gè)數(shù)與k本身的間隔可以根據(jù)計(jì)算量與要求多譜勒頻移估計(jì)的精度來選取，一旦出現(xiàn)Re(R[k])出現(xiàn)小于等于0，就相當(dāng)于找到了J0(2πfDkTs)的第一個(gè)零點(diǎn)；否則一直計(jì)算到最大的k，如果還沒有出現(xiàn)第一個(gè)零點(diǎn)，說明這時(shí)移動(dòng)臺(tái)速度比較小，那么就采用c*R
(0＜c＜1)來代替0，重復(fù)上面的步驟，如果還沒有找到對(duì)應(yīng)k的值，則直接給定所能接受的最小多譜勒頻率(203)。
第四步輸出自相關(guān)函數(shù)的R[1](復(fù)數(shù))，求R[1]的主輻角(即相位偏差)，然后轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的頻率偏差，并對(duì)此頻率偏差做濾波，即得到系統(tǒng)的頻率偏差(204、205)。
第五步利用估計(jì)的多譜勒頻移控制多徑搜索的相干積分長(zhǎng)度和信道估計(jì)的濾波長(zhǎng)度(206)。
圖1是一般基站RAKE接收機(jī)示意圖。通過天線101.1和101.2接收的數(shù)據(jù)下變頻后進(jìn)入到基帶RAKE接收機(jī)，一路經(jīng)過多徑搜索器102和多徑分配器103，找到每條多徑的時(shí)延與相位，然后將時(shí)延與相位信息送給跟蹤解擾解擴(kuò)器104，跟蹤解擾解擴(kuò)對(duì)天線下來的數(shù)據(jù)利用得到相位信息進(jìn)行解擾解擴(kuò)。解擾解擴(kuò)后的DPCCH數(shù)據(jù)送到頻移控制器105，以得到固定頻率偏移和多譜勒頻移，對(duì)固定頻率偏移需做補(bǔ)償，多譜勒頻移信息控制后面信道估計(jì)的濾波長(zhǎng)度以及反饋到多徑搜索以控制多徑搜索的相干積分長(zhǎng)度，以提高多徑搜索的可靠性與準(zhǔn)確性。解擾解擴(kuò)后的DPDCH(Dedicated Physical Data Channel，專用物理數(shù)據(jù)信道)和DPCCH數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)入信道估計(jì)補(bǔ)償器106，由DPCCH估計(jì)出信道相移和幅度，然后對(duì)相應(yīng)的DPDCH數(shù)據(jù)做補(bǔ)償；最后進(jìn)入多徑合并器107，將各條徑的DPDCH數(shù)據(jù)進(jìn)行最大比合并，至此就完成了基帶RAKE接收。合并后的DPDCH數(shù)據(jù)進(jìn)入后面的譯碼器。
圖2是頻率控制示意圖。寬帶碼分多址系統(tǒng)頻率控制裝置由以下幾個(gè)部分組成A、DPCCH(Dedicated Physical Control Channel，專用物理控制信道)頻偏補(bǔ)償器201；B、DPCCH相干解調(diào)器202；C、自相關(guān)器203；D、多譜勒頻移估器204；E、頻率偏差估計(jì)器205；F、頻移控制器206。
具體說來，各個(gè)部分主要有如下作用所述的DPCCH(Dedicated Physical Control Channel，專用物理控制信道)頻偏補(bǔ)償器201根據(jù)估計(jì)的頻率偏差對(duì)解擾解擴(kuò)后的DPCCH符號(hào)進(jìn)行頻率偏移補(bǔ)償，另外一種方案就是直接在天線接收做降采樣和A/D轉(zhuǎn)換之后的數(shù)據(jù)做頻率偏移補(bǔ)償，本發(fā)明只描述第一種方案的裝置。
所述的DPCCH相干解調(diào)器202，就是去掉頻偏補(bǔ)償后的的DPCCH符號(hào)(包含上行DPCCH插入導(dǎo)頻符號(hào)和非導(dǎo)頻符號(hào))本身的正負(fù)號(hào)，消除由于DPCCH符號(hào)本身所帶來的相位偏轉(zhuǎn)。DPCCH中的導(dǎo)頻符號(hào)直接與本地產(chǎn)生的導(dǎo)頻符號(hào)相乘，非導(dǎo)頻符號(hào)則要利用相干解調(diào)后的導(dǎo)頻符號(hào)經(jīng)過一定的算法來實(shí)現(xiàn)，非導(dǎo)頻符號(hào)的相干解調(diào)其實(shí)是信道估計(jì)的一部分內(nèi)容，不是本發(fā)明的內(nèi)容，所以這里不做詳細(xì)說明，直接利用信道估計(jì)的部分結(jié)果即可。
所述的自相關(guān)器203對(duì)頻率偏移補(bǔ)償且相干解調(diào)后的DPCCH符號(hào)進(jìn)行自相關(guān)處理，估計(jì)DPCCH的自相關(guān)函數(shù)。
所述的多譜勒頻移估計(jì)器204利用自相關(guān)函數(shù)來估計(jì)最大多譜勒頻移。
所述的頻率偏差估計(jì)器205取自相關(guān)函數(shù)其中某一個(gè)值通過求取反正切和轉(zhuǎn)換得到頻率偏差，然后進(jìn)一步對(duì)頻率偏差濾波便得到了準(zhǔn)確的頻率偏差。
所述的頻移控制器206根據(jù)估計(jì)的多譜勒頻移大小確定多徑搜索的相干積分長(zhǎng)度和信道估計(jì)的濾波長(zhǎng)度。
圖3是圖2所述的DPCCH頻偏補(bǔ)償器201結(jié)構(gòu)示意圖。它接收由頻率偏差估計(jì)器205反饋回來的頻率偏差，首先進(jìn)入頻率相位偏移裝置301，將頻率偏移轉(zhuǎn)換成每個(gè)符號(hào)相應(yīng)的相位偏移(復(fù)數(shù)eiθ形式)，然后與直接輸入的解擾解擴(kuò)后DPCCH數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)入共扼復(fù)乘器302進(jìn)行共扼復(fù)乘，其實(shí)就相當(dāng)于完成符號(hào)的頻偏補(bǔ)償。
圖4是圖2所述的DPCCH相干解調(diào)器202結(jié)構(gòu)示意圖。它接收頻偏補(bǔ)償后的DPCCH符號(hào)數(shù)據(jù)，首先分別對(duì)I、Q兩路的數(shù)據(jù)通過解復(fù)用器402和403，將導(dǎo)頻部分與非導(dǎo)頻部分分開，本地導(dǎo)頻產(chǎn)生器401產(chǎn)生與發(fā)射端相同的導(dǎo)頻符號(hào)，然后與接收的導(dǎo)頻符號(hào)的I、Q兩路分別相乘，去掉導(dǎo)頻符號(hào)帶來的相位偏轉(zhuǎn)，即完成導(dǎo)頻符號(hào)的相干解調(diào)，另外經(jīng)過非導(dǎo)頻符號(hào)判斷器404得到發(fā)射端非導(dǎo)頻符號(hào)的信息，同樣與接收的非導(dǎo)頻符號(hào)的I、Q兩路分別經(jīng)過路導(dǎo)頻相干器405、406和Q路導(dǎo)頻相干器407、408相乘，去掉導(dǎo)頻符號(hào)帶來的相位偏轉(zhuǎn)，即完成導(dǎo)頻符號(hào)的相干解調(diào)(準(zhǔn)確地說應(yīng)該是準(zhǔn)相于解調(diào))，最后再分別將I、Q兩路的導(dǎo)頻符號(hào)與非導(dǎo)頻符號(hào)通過復(fù)用器409、410復(fù)用起來，即可得到相干解調(diào)且頻偏補(bǔ)償后DCCH符號(hào)的I、Q兩路。
圖5是圖2所述自相關(guān)器203結(jié)構(gòu)示意圖。其輸入是相干解調(diào)且頻偏補(bǔ)償后DPCCH符號(hào)的I、Q兩路，首先分別進(jìn)入延遲器501和502，都延遲k(k＝0，1，2...為整數(shù))個(gè)符號(hào)，然后與原I、Q數(shù)據(jù)進(jìn)入共扼復(fù)乘器503，再在求和器504對(duì)連續(xù)多個(gè)符號(hào)的共扼復(fù)乘值求和，即得到某一個(gè)k值下的近似相關(guān)函數(shù)值R(k)，取多個(gè)不同的k值就得到了DPCCH符號(hào)的自相關(guān)函數(shù)。
圖6是圖2所述的多譜勒頻移估計(jì)過程示意圖。其輸入是DPCCH符號(hào)的自相關(guān)函數(shù)。其過程主要是對(duì)自相關(guān)函數(shù)R(k)的變量從小到大判斷，第一步判斷R(k)是否小于0；否則再判斷R(k)是否小于某個(gè)給定的常數(shù)，否則就直接給定最小的多譜勒值。其實(shí)圖5和圖6應(yīng)該在一個(gè)連續(xù)的過程中，只是為了畫圖方便才分別作圖。
圖7是頻率偏差估計(jì)示意圖，它的輸入也是DPCCH符號(hào)的自相關(guān)函數(shù)。但只取其中某一個(gè)函數(shù)值(一般是R(1))，首先反正切器701利用反正切函數(shù)求R(1)的復(fù)角，它其實(shí)就是一個(gè)查表的過程，然后相位頻率偏差轉(zhuǎn)換器702根據(jù)前面敘述的原理將相位偏移轉(zhuǎn)化為初始頻率偏移。最后濾波器703對(duì)初始頻率偏移濾波(濾波比較靈活，既可以做線性濾波，也可以做非線性濾波等)，即得到了最后的頻率偏移Δf。
權(quán)利要求
1.一種寬帶碼分多址系統(tǒng)頻率控制裝置，包括DPCCH頻偏補(bǔ)償器(201)、DPCCH相干解調(diào)器(202)、頻率偏差估計(jì)器(205)、頻移控制器(206)，其特征在于，還包括自相關(guān)器(203)和多譜勒頻移估計(jì)器(204)；所述DPCCH頻偏補(bǔ)償器(201)接收解擾解擴(kuò)后的DPCCH符號(hào)數(shù)據(jù)，利用反饋回來的頻率偏移信息補(bǔ)償DPCCH，進(jìn)行頻率偏移補(bǔ)償后將之送入所述DPCCH相干解調(diào)器(202)，所述DPCCH相干解調(diào)器(202)去掉發(fā)射端DPCCH符號(hào)帶來的相位偏轉(zhuǎn)，將信號(hào)送到所述自相關(guān)器(203)，所述自相關(guān)器(203)對(duì)DPCCH的自相關(guān)函數(shù)進(jìn)行估計(jì)，將估計(jì)后的自相關(guān)函數(shù)結(jié)果分別送到所述多譜勒頻移估計(jì)器(204)和所述頻率偏差估計(jì)器(205)，由所述多譜勒頻移估計(jì)器(204)和所述頻率偏差估計(jì)器(205)分別估計(jì)出最大多譜勒偏移信息和固定頻率偏移信息；最后把多譜勒頻移輸入到所述頻移控制器(206)，由所述頻移控制器(206)計(jì)算出當(dāng)前多徑搜索相干積分長(zhǎng)度和信道估計(jì)濾波長(zhǎng)度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶碼分多址系統(tǒng)頻率控制裝置，其特征在于，所述DPCCH頻偏補(bǔ)償器(201)進(jìn)一步包括頻率相位偏移裝置(301)和共扼復(fù)乘器(302)，所述頻率相位偏移裝置(301)接收由所述頻率偏差估計(jì)器(205)反饋回來的頻率偏差，將頻率偏移轉(zhuǎn)換成每個(gè)符號(hào)相應(yīng)的相位偏移，然后與直接輸入的解擾解擴(kuò)后DPCCH數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)入所述共扼復(fù)乘器(302)進(jìn)行共扼復(fù)乘，完成符號(hào)的頻偏補(bǔ)償。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶碼分多址系統(tǒng)頻率控制裝置，其特征在于，所述DPCCH相干解調(diào)器(202)進(jìn)一步包括本地導(dǎo)頻產(chǎn)生器(401)、解復(fù)用器(402、403)、非導(dǎo)頻符號(hào)判斷器(404)、I路導(dǎo)頻相干器(405、406)、Q路導(dǎo)頻相干器(407、408)和復(fù)用器(409、410)，所述解復(fù)用器(402、403)分別對(duì)I、Q兩路的數(shù)據(jù)將導(dǎo)頻部分與非導(dǎo)頻部分分開，所述本地導(dǎo)頻產(chǎn)生器(401)產(chǎn)生與發(fā)射端相同的導(dǎo)頻符號(hào)，然后與所述解復(fù)用器(402、403)輸出的導(dǎo)頻符號(hào)的I、Q兩路分別相乘，去掉導(dǎo)頻符號(hào)帶來的相位偏轉(zhuǎn)，完成導(dǎo)頻符號(hào)的相干解調(diào)；同時(shí)經(jīng)過所述非導(dǎo)頻符號(hào)判斷器(404)得到發(fā)射端非導(dǎo)頻符號(hào)的信息，與接收的非導(dǎo)頻符號(hào)的I、Q兩路分別經(jīng)過所述I路導(dǎo)頻相干器(405、406)和Q路導(dǎo)頻相干器(407、408)相乘，去掉導(dǎo)頻符號(hào)帶來的相位偏轉(zhuǎn)，完成導(dǎo)頻符號(hào)的相干解調(diào)；將I、Q兩路的導(dǎo)頻符號(hào)與非導(dǎo)頻符號(hào)通過所述復(fù)用器(409、410)復(fù)用，得到相干解調(diào)且頻偏補(bǔ)償后DPCCH符號(hào)的I、Q兩路信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶碼分多址系統(tǒng)頻率控制裝置，其特征在于，所述自相關(guān)器(203)進(jìn)一步包括延遲器(501、502)、共扼復(fù)乘器(503)、求和器(504)；所述延遲器(501、502)接收相干解調(diào)且頻偏補(bǔ)償后DPCCH符號(hào)的I、Q兩路部分，延遲K個(gè)符號(hào)，再與原I、Q數(shù)據(jù)進(jìn)入所述共扼復(fù)乘器(503)，通過所述求和器(504)對(duì)連續(xù)多個(gè)符號(hào)的共扼復(fù)乘值求和，得到某一個(gè)k值下的近似相關(guān)函數(shù)值R(k)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶碼分多址系統(tǒng)頻率控制裝置，其特征在于，所述頻率偏差估計(jì)器(205)進(jìn)一步包括反正切器(701)、相位頻率偏差轉(zhuǎn)換器(702)和濾波器(703)，所述反正切器(701)利用反正切函數(shù)求R(1)的復(fù)角，所述相位頻率偏差轉(zhuǎn)換器(702)將相位偏移轉(zhuǎn)化為初始頻率偏移，最后由所述濾波器(703)對(duì)初始頻率偏移濾波，得到最后的頻率偏移Δf。
6.一種寬帶碼分多址系統(tǒng)頻率控制方法，其特征在于，包括以下步驟第一步使用頻率偏移估計(jì)值補(bǔ)償解擾解擴(kuò)后DPCCH符號(hào)；第二步對(duì)DPCCH符號(hào)進(jìn)行相干解調(diào)；第三步求自相關(guān)函數(shù)R[k]，k＝0，1，2，...k為整數(shù)， fD為最大多譜勒頻移，p為第p徑到達(dá)基站的方位角、p為多徑編號(hào)、l為符號(hào)記數(shù)、r[p，l]表示第p條徑第l個(gè)符號(hào)的幅度；第四步輸出自相關(guān)函數(shù)的R[1]，求R[1]的主輻角，將之轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的頻率偏差，并對(duì)此頻率偏差做濾波，即得到系統(tǒng)的頻率偏差；第五步利用估計(jì)的多譜勒頻移控制多徑搜索的相干積分長(zhǎng)度和信道估計(jì)的濾波長(zhǎng)度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的寬帶碼分多址系統(tǒng)頻率控制方法，其特征在于，所述第二步中的相關(guān)解調(diào)進(jìn)一步包括以下步驟(1)將頻率偏移補(bǔ)償后的DPCCH符號(hào)解復(fù)用為導(dǎo)頻符號(hào)和非導(dǎo)頻符號(hào)；(2)將導(dǎo)頻符號(hào)與本地產(chǎn)生的導(dǎo)頻相乘，并使用相干后的導(dǎo)頻信息判斷發(fā)射端的非導(dǎo)頻符號(hào)的正負(fù)號(hào)；(3)將相干后的導(dǎo)頻符號(hào)與接收的非導(dǎo)頻符號(hào)相乘；(4)把經(jīng)過處理的導(dǎo)頻符號(hào)與非導(dǎo)頻符號(hào)復(fù)用。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的寬帶碼分多址系統(tǒng)頻率控制方法，其特征在于，所述第三步中k的取值個(gè)數(shù)與k本身的間隔可以根據(jù)計(jì)算量與要求多譜勒頻移估計(jì)的精度來選取。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的寬帶碼分多址系統(tǒng)頻率控制方法，其特征在于，所述第三步進(jìn)一步包括以下步驟將k從0開始依據(jù)公式進(jìn)行計(jì)算，一旦出現(xiàn)Re(R[k])出現(xiàn)小于等于0，就相當(dāng)于找到了J0(2πfDkTs)的第一個(gè)零點(diǎn)；否則一直計(jì)算到最大的k，如果還沒有出現(xiàn)第一個(gè)零點(diǎn)，說明這時(shí)移動(dòng)臺(tái)速度比較小，采用c*R
(0＜c＜1)來代替0，重復(fù)上面的步驟，如果還沒有找到對(duì)應(yīng)k的值，則直接給定所能接受的最小多譜勒頻率。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種移動(dòng)通訊領(lǐng)域中的寬帶碼分多址系統(tǒng)頻率控制裝置，包括DPCCH頻偏補(bǔ)償器(201)、DPCCH相干解調(diào)器(202)、頻率偏差估計(jì)器(205)、頻移控制器(206)，還包括自相關(guān)器(203)和多譜勒頻移估計(jì)器(204)；本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)存在的無法同時(shí)對(duì)WCDMA系統(tǒng)基站中頻率偏差和最大多普勒頻移進(jìn)行估計(jì)，從而導(dǎo)致系統(tǒng)計(jì)算量大、資源浪費(fèi)嚴(yán)重、運(yùn)行效率低下的缺點(diǎn)，能夠避免增大計(jì)算量與存儲(chǔ)量、估計(jì)迅速、范圍廣、可靠的寬帶碼分多址系統(tǒng)頻率控制裝置和方法。
文檔編號(hào)H04J13/00GK1543105SQ20031010398
公開日2004年11月3日 申請(qǐng)日期2003年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月4日
發(fā)明者朱玉梅, 翟毅斌 申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司