專利名稱：多載波通信系統(tǒng)中的頻率校正的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
總的來說，所公開的技術(shù)涉及無線通信系統(tǒng)，而更具體而言，涉及多 載波通信系統(tǒng)中的頻率校正。
背景技術(shù)：
在多栽波通信系統(tǒng)中，例如在正交頻分多址(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, OFDMA)系統(tǒng)中，傳送的信號包括多個子載波 (也叫做"載頻(tone)")，這些子載波被設(shè)計成當(dāng)在適當(dāng)?shù)念l點采樣 時互相正交。該正交性可能由于一些因素而失真，其中一個因素是頻率誤 差。 一般iC來，存在兩個潛在的頻率誤差源，即時鐘頻率誤差和多普勒頻 移。時鐘頻率誤差是移動設(shè)備及其服務(wù)基站之間的時鐘頻率之差。通常， 基站的時鐘用作基準(zhǔn)，移動設(shè)備的時鐘必須與之同步。多普勒頻移是由于 移動設(shè)備相對于基站的移動所造成的，且頻移量取決于移動設(shè)^^目對于基 站的速度和方向。
如果合成頻率誤差(即所有頻率誤差之和，包括任何時鐘頻率誤差和 多普勒頻移)是已知的，可以對其進(jìn)行校正。在下行鏈路(downlink, DL)情況下，可以基于下行鏈路信號來估計該合成頻率誤差，并由移動 設(shè)備的接收器來校正該合成頻率誤差。在上行鏈路(uplink, UL)情況 下，由于基站所接收的信號包括多個移動設(shè)備所發(fā)射的信號，因此合成頻 率誤差是來自不同移動設(shè)備的頻率誤差的混合。要減輕基站處的合成誤差 所造成的不利影響，可能采用非常復(fù)雜的過程。因此，開發(fā)一種用以在具 有多個移動設(shè)備的環(huán)境中校正頻率誤差的改進(jìn)方法是有益的。


圖l示出包括多個小區(qū)的無線通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋。
圖2是可用于多載波無線通信網(wǎng)絡(luò)中的接收器和發(fā)射器的框圖。
圖3是頻域中的多載波信號結(jié)構(gòu)的圖示。
圖4是時域中的多載波信號結(jié)構(gòu)的圖示。
圖5是移動設(shè)備接收由多個基站發(fā)射的下行鏈路信號的圖示。
圖6是頻域中將擴頻信號形式的特殊信號分量覆蓋在OFDM符號上 的圖示。
圖7是前導(dǎo)占信道帶寬的一部分和整個信道帶寬的圖示。 圖8是時空處理器的框圖。
圖9是用于確定上行鏈3^成頻率誤差的閉環(huán)處理的通信圖。
圖IO是使用復(fù)合型方法進(jìn)行頻率誤差校正的信號調(diào)節(jié)電路的框圖。
圖ll是使用數(shù)字方法進(jìn)行頻率誤差校正的信號調(diào)節(jié)電路的框圖。
具體實施例方式
公開了用于多載波通信系統(tǒng)中的頻率誤差校正的方法和系統(tǒng)。在移動 設(shè)備處，基于對多普勒頻移和時鐘頻率誤差的估計來校正下行鏈路(DL) 和上行鏈路(UL)兩者的頻率誤差，其中使用復(fù)合型(模擬和數(shù)字)方 法或純數(shù)字方法來補償后續(xù)通信中的頻率誤差。
在一些實施例中，由基站發(fā)射的下行鏈路信號包括特殊信號分量，該 特殊信號分量是頻域或時域中的前導(dǎo)(preamble )、中間導(dǎo)碼(midamble )、 后導(dǎo)碼(postamble)、代碼序列、導(dǎo)頻或控制信道/子信道的格式，該特 殊信號分量被設(shè)計成便于進(jìn)行頻率誤差估計和其它系統(tǒng)控制功能。
在一些實施例中，移動設(shè)4^對與一個或多個基站相關(guān)聯(lián)的合成頻率誤 差進(jìn)行時間、空間或時空處理，以確定相對于其服務(wù)基站的時鐘頻率誤差 和多普勒頻移。
在一些實施例中，在移動設(shè)備中存儲時鐘頻率誤差校準(zhǔn)表，在該表中， 根據(jù)工作溫度和其它因素將時鐘頻率誤差列表。
在一些實施例中，移動設(shè)備向基站發(fā)射特定格式的信號，允許基站來估計合成頻率誤差。在估計該合成頻率誤差之后，基站經(jīng)由特定信道/子 信道(專用的或其它的)將有關(guān)合成頻率誤差的信息發(fā)射至移動設(shè)備，而 移動設(shè)備提取該信息，并利用該信息來預(yù)補償后續(xù)發(fā)射中的合成頻率誤 差。
以下討論考慮將所^Hf的技術(shù)應(yīng)用于多載波系統(tǒng)，例如正交頻分復(fù)用 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)、正交頻分多址 (Orthogonal Frequency Division Multiple Access ， OFDMA )、或多栽波 碼分多址(Multi-Carrier Code Division Multiple Access, MC-CDMA )。 本發(fā)明可應(yīng)用于時分雙工(Time Division Duplexing, TDD)或頻分雙工 (Frequency Division Duplexing, FDD )。因此，在不喪失一般性的情況 下，OFDMA僅用作說明本技術(shù)的一個示例。
下文的描述提供了用于完整理解和實現(xiàn)這些實施例的描述的具體細(xì) 節(jié)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，在沒有這些細(xì)節(jié)的情況下亦可以實 施該技術(shù)。在某些示例中，為了避免不必要地混淆對本技術(shù)實施例的描述， 沒有詳細(xì)闡述或描述7>知的結(jié)構(gòu)和功能。以下描述中所使用的術(shù)語應(yīng)以其 最寬的合理方式來解釋，即使它是結(jié)合對本發(fā)明的特定具體實施例的詳細(xì) 說明來使用的。盡管下文可能強調(diào)了特定術(shù)語，但是，試圖以任何嚴(yán)格的 方式來解釋的任何技術(shù)術(shù)語將在具體實施方式
部分明確而具體地限定。
L無線通信網(wǎng)絡(luò)
圖1示出了服務(wù)于一個地理區(qū)域的無線通信網(wǎng)絡(luò)100的示意圖。該地 理區(qū)域被劃分為多個小區(qū)102，且通過基站(BS) 110為每個小區(qū)提供了 無線覆蓋。 一個或多個移動設(shè)備(MS) 108可以固定在或漫游于網(wǎng)絡(luò)所 覆蓋的地理區(qū)域中。移動設(shè)備用作用戶與網(wǎng)^Ml間的接口。通常通過專用 鏈路將每個基站連接到網(wǎng)絡(luò)骨干?；具€用作焦點，通過無線信號來發(fā)送
信息到其所服務(wù)的小區(qū)內(nèi)的移動設(shè)備并從小區(qū)內(nèi)的移動設(shè)^^接收信息。本 領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，如果一個小區(qū)凈皮分成多個扇區(qū)106，那么從系統(tǒng) 工程的觀點來看，每個扇區(qū)可看作一個小區(qū)。本上下文中，術(shù)語"小區(qū)" 和"扇區(qū)，，可以互換。
在具有基站和移動設(shè)備的無線通信系統(tǒng)中，從基站到移動設(shè)備的傳輸 稱為下行鏈路(DL)，從移動設(shè)備到基站的傳輸稱為上行鏈路(UL)。圖 2是典型發(fā)射器200和接收器220的框圖，發(fā)射器200和接收器220可以用在基站和移動設(shè)備中，以實現(xiàn)無線通信鏈路。該發(fā)射器包括信道編碼和
調(diào)制組件202，該信道編碼和調(diào)制組件202將數(shù)據(jù)比特隨機化、前向糾錯 (FEC)編碼、交織和調(diào)制應(yīng)用到輸入數(shù)據(jù)信號。信道編碼和調(diào)制組件耦 合到子信道和符號構(gòu)造組件204、快速傅立葉逆變換(IFFT)組件206、 無線電發(fā)射器組件208和天線210。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，這些組件 構(gòu)造并發(fā)射含有輸入到發(fā)射器200的數(shù)據(jù)的通信信號。當(dāng)然，根據(jù)通信網(wǎng) 絡(luò)的需要，可以使用其它形式的發(fā)射器。
接收器220包括天線234、接收組件232、幀和同步組件230、快速 傅立葉變換組件228、頻率、時序和信道估計組件226、子信道解調(diào)組件 224以及信道解碼組件222。信道解碼組件對由接收器接收的信號進(jìn)行去 交織、解碼和去隨機化。該接收器根據(jù)該信號中恢復(fù)數(shù)據(jù)，并輸出該數(shù)據(jù)， 供移動設(shè)備或基站來使用。當(dāng)然，根據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的需要，可以使用其它形 式的接收器。
圖3是描繪給定信道內(nèi)包含的各子栽波和子信道的信號圖。有三種類 型的子載波(l)數(shù)據(jù)子載波，其承載信息數(shù)據(jù)；(2)導(dǎo)頻子載波，其相 位和幅度是預(yù)定的，且為所有接收器所知，導(dǎo)頻子載波用于輔助系統(tǒng)功能， 如系統(tǒng)參數(shù)的估計；以及(3)靜默子載波，該子載波不具有能量，用作 保護(hù)頻段并作為DC載波。數(shù)據(jù)子載波可被設(shè)置成稱作子信道的群，以支 持可縮放性和多路接入。形成一個子信道的子栽波可以彼此相鄰，或可以 彼此不相鄰。每個移動設(shè)備可使用一些或全部子信道。
圖4描繪時域中的多載波信號的基本結(jié)構(gòu)，該信號一般包括時間幀 400、子幀402、時隙404和OFDM符號406。 一個幀包括多個時隙，而 每個時隙包括一個或多個OFDM符號。通過在頻域中對OFDM信號應(yīng)用 快速傅立葉逆變換(inverse-fast-Fourier-transform, IFFT ),來生成OFDM 時域波形。時間波形的最后部分的副本(稱為循環(huán)前綴(cyclic prefix, CP)) 408被插入到波形自身的開始部分，以形成OFDM符號。在TDD 的情況下，在上行鏈路(UL)子幀和下行鏈路(DL)子幀之間以及在 DL子幀和UL子幀之間插入保護(hù)時段(GP1 410和GP2 412 )，以應(yīng)對開 啟和關(guān)閉發(fā)射器和接收器以及無線電傳播延遲所需的時間。
n.多載波通信系統(tǒng)中的頻率校正
A頻率誤差有兩個潛在的頻率誤差源，即時鐘頻率誤差和多普勒頻移，其會對
OFDM系統(tǒng)的信號質(zhì)量產(chǎn)生不利的影響。時鐘頻率誤差是移動設(shè)備及其 服務(wù)基站之間的時鐘頻率之差。通常，基站的時鐘用作基準(zhǔn)，移動設(shè)備的 頻率必須與之同步。多普勒頻移是由于移動設(shè)備相對于基站的移動而造成 的，且頻移量取決于移動設(shè)備相對于基站的速度和方向。
在下行鏈路的情況下，基站向移動設(shè)備發(fā)射信號，在移動設(shè)備處所接 收的信號通過下述等式(1)來表征
& w=& (f)e尸"(翩v廁風(fēng))'=-
其中/。表示從基站發(fā)射的信號的載波頻率，乂表示移動設(shè)備相對于基站的 時鐘頻率誤差，而力表示多普勒頻移。因此，下行鏈路合成頻率誤差表示
為5/沉=力-乂，該誤差應(yīng)該在移動設(shè)^^接收器處進(jìn)行校正。
在上行鏈路的情況下，移動設(shè)備發(fā)射信號^(,)e'2^。W，在基站處所 接收的信號通過下述等式(2 )來表征
其中每個變量與等式(i)中的相同，且^-人+厶表示上行鏈路合成頻
率誤差。在OFDMA系統(tǒng)中，由基站所接收的信號一般是來自多個移動 設(shè)備的信號的組合。由于來自每個移動設(shè)備的信號中的上行鏈路合成頻率
誤差(^o通常是不同的，所以，為了減輕上行鏈路合成頻率誤差在基
站處的不利影響，需要進(jìn)行復(fù)雜的處理。因此，所公開的技術(shù)是在發(fā)射前 對每個移動i殳備的誤差進(jìn)4亍預(yù)補償，而不是試圖減輕上行鏈i^成頻率誤 差在基站處的不利影響。
時鐘頻率誤差取決于多個外部因素，如所施加的電源電壓和移動設(shè)備 的工作溫度，且時鐘頻率誤差是時變參數(shù)/力)。在一般實踐中，電壓調(diào)節(jié) 器用來穩(wěn)定提供給時鐘的電源。而且，在正常的工作環(huán)境中，溫度不會快 速、劇烈地變化。因此，期望/力)變化相對緩慢，且其相干時間(、)大 約為幾分鐘或更多。由此得出結(jié)論可通過下述等式(3)將特定時間段 T上的時鐘頻率誤差的平均值模型化<formula>formula see original document page 12</formula>
多普勒頻移是根據(jù)移動設(shè)備相對于基站的相對運動而變化的時變和 空間變化參數(shù)/^)。在典型的城市環(huán)境中，移動設(shè)備速度慢，且可以頻繁
改變方向，而具有不同的多普勒頻移值的強多徑信號會到達(dá)移動設(shè)備。在
郊區(qū)環(huán)境中，移動設(shè)備傾向于在較長的時間段在一個方向上移動，JLit度 相對高，由此會導(dǎo)致多普勒頻移的變化。移動設(shè)備的快速移動還可導(dǎo)致從 一個基站到下一個基站的頻繁切換，當(dāng)發(fā)生切換時，移動設(shè)備將經(jīng)歷多普 勒頻移的突然變化。因此，在正常的工作狀況下，多普勒頻移變化相對快， 且其相干時間(、)大約為幾秒。由此，可通過以下等式(4)將在特定 時間段T上的多普勒頻移的平均值模型化
<formula>formula see original document page 12</formula> 其中r》、
在任意時刻，蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的移動設(shè)備一般可檢測與來自多個基站的信 號相關(guān)聯(lián)的多個多普勒頻移值。圖5示出了可與基站502、基站504和基 站506通信的移動設(shè)備508。因為移動設(shè)備相對于每個基站的運動是不同 的，因此與每個基站相關(guān)聯(lián)的多普勒頻移值(仏J^ )是不同的。通過以下
等式(5)來表示與第k個基站相關(guān)聯(lián)的下行鏈路合成頻率誤差
由于移動中的移動設(shè)備的速度和方向相對于每個基站都是不同的，因此與 每個基站相關(guān)聯(lián)的多普勒頻移值是不同的，且如果相加則傾向于彼此抵 消。
B.頻率誤差估計
為了使移動設(shè)備能夠?qū)罄m(xù)傳輸中的頻率誤差進(jìn)行預(yù)補償，該設(shè)備利
用對合成頻率誤差(^ )的估計，或多普勒頻移(乃W )和時鐘頻率誤 差(,)二者。該估計可利用各種不同的技術(shù)來確定。為了便于頻率誤差估計和其它系統(tǒng)控制功能，基站可發(fā)射特殊信號分量，該特殊信號分量是 前導(dǎo)、中間導(dǎo)碼、后導(dǎo)碼、代碼序列、導(dǎo)頻或頻域或時域中的控制信道/ 子信道的格式?；景l(fā)射的特殊信號分量與位于相鄰小區(qū)且為該相鄰小區(qū) 提供服務(wù)的其它基站發(fā)射的特殊信號分量在頻率、時間或碼上正交或近似 正交。而且，例如，在每個時隙或多個時隙的每個和/或每個幀或多個幀
的每個中，在OFDM符號內(nèi)，由基站周期性地發(fā)射該信號分量。
在一些實施例中，該特殊信號分量在時域或頻域中^t覆蓋在其它類型 的信號上(例如圖6所示頻域中的OFDM符號上)，且可占信道的整個帶 寬或部分帶寬，如圖7中的示例所示。當(dāng)該特殊信號分量僅占部分可用帶 寬時，被占據(jù)的部分不必是連續(xù)的。
在一些實施例中， 一組基站可同時發(fā)射相同的特殊信號分量，以便于 移動設(shè)備進(jìn)行頻率誤差估計。例如，在同一OFDM符號周期內(nèi)，由一組 基站發(fā)射公用的導(dǎo)頻子栽波。
在移動設(shè)備確定其相對于其服務(wù)基站的時鐘頻率誤差和多普勒頻移 時，該移動設(shè)備基于從一組基站接收的特殊信號分量來估計相對于這些基 站的合成頻率誤差。然后，移動設(shè)備對與該組基站相關(guān)聯(lián)的所估計的誤差 進(jìn)行時間、空間或時空處理，以確定相對于其服務(wù)基站的時鐘頻率誤差和 多普勒頻移。
圖8是示出了到用來實施時空處理、僅實施時間處理或僅實施空間處 理的處理器802的輸入的框圖。在一些實施例中，在N個時間采樣上的 與K個基站相關(guān)聯(lián)的合成頻率誤差的估計被輸入到處理器802，用于時空 處理，其中選擇1M吏得^ <<r &。在實踐中，N可以是大約幾百個時隙 或幾十個幀。相對于時間和各個基站的信號屬性(如信號強度和/或SNR) 也輸入到處理器802，且用于處理中。處理器802的輸出是對時鐘頻率誤 差的估計。處理器802可包括存儲器和編碼電路，以實現(xiàn)特定形式的多維 低通濾波器(low-pass filter, LPF )，如有限沖激響應(yīng)(finite impulse response, FIR)、無限沖激響應(yīng)(infinite impulse response, IIR)、 自適 應(yīng)、線性或非線性濾波器，其通帶帶寬小于/^)的帶寬且大于厶(,)的帶寬。在時空處理中利用信號屬性，以獲得最優(yōu)統(tǒng)計意義中的結(jié)果，例如最大
SNR、最大似然或最小均方誤差。
當(dāng)處理器802被配置成實現(xiàn)線性FIR濾波器時，可通過以下等式(6 ) 來表示處理器的輸出
<formula>formula see original document page 14</formula>
其中 是濾波器系數(shù)，而A,。是相對于時間指數(shù)(w)和基站指數(shù)("的 信號屬性。然后通過以下等式(7)來表示相對于其服務(wù)基站(例如圖5 中的基站l)的對多普勒頻移的估計
或者，通過以下等式(8)來表示上行鏈路合成頻率誤差
時空處理還可通過利用二維平均或低通濾波器來進(jìn)一步實現(xiàn)，該濾波 器系數(shù)通it^目應(yīng)的信號屬性(諸如信號強度和/或SNR)來加權(quán)。在一些 實施例中，時空處理通過以下方法來實現(xiàn)在時域中利用第——維平均或 低通濾波器，然后在空間域中利用第二一維平均或低通濾波器，其中這些 濾波器的系數(shù)由適當(dāng)?shù)男盘枌傩詠砑訖?quán)。
在一些實施例中，對合成頻率誤差的估計被輸入到處理器802，以便 僅進(jìn)行時間處理，從而確定時鐘頻率誤差。在N個時間釆樣上的與K個 基站相關(guān)聯(lián)的合成頻率誤差的估計被輸入到處理器，進(jìn)行時間平均或濾 波，其中選擇N使得^《r《《?？衫孟鄬τ跁r間的信號屬性來對濾波 器的系數(shù)進(jìn)行加權(quán)。僅進(jìn)行空間處理可用在以下應(yīng)用或情況中
1. 當(dāng)一組基站發(fā)射相同的信號時(例如在單頻網(wǎng)中)；
2. 當(dāng)一組基站發(fā)射相同的特殊信號分量時；
3. 當(dāng)來自僅一個基站的信號可用時；
4. 當(dāng)來自一個基站的信號在信號強度上占優(yōu)勢時；或5.當(dāng)移動設(shè)備被配置成僅利用來自其服務(wù)基站的信號工作時。
在一些實施例中，對合成頻率誤差的估計被輸入到處理器802中，以 便僅進(jìn)行空間處理，從而確定時鐘頻率誤差。在僅進(jìn)行空間處理的過程中， 與K個基站相關(guān)聯(lián)的合成頻率誤差的估計被輸入到處理器802，以進(jìn)行空 間平均或濾波，濾波器系數(shù)由與K個相應(yīng)基站相關(guān)聯(lián)的信號屬性來加權(quán)。
在一些實施例中，空間或時空處理還應(yīng)用于移動設(shè)備能夠通過多個接 收器同時接收多個信號的情況。
在一些實施例中，可基于移動設(shè)備相對于其服務(wù)基站的移動信息(包 括速度和方向)，直接計算多普勒頻移，而不是根據(jù)合成頻率誤差來推定 多普勒頻移。移動i殳備的移動可通過以下途徑來推定通過4皮集成在該移 動設(shè)備中或集成在與該移動設(shè)備進(jìn)行通信的其它系統(tǒng)(例如汽車)中的定 位組件(例如全球定位系統(tǒng)(global positioning system, GPS ) i殳備)，通 過根據(jù)從各基站接收的一個或多個信號所進(jìn)行的三角測量，或通過允許對 該移動設(shè)備的移動進(jìn)行跟蹤的任何其它方法。
在一些實施例中，通過保持時鐘頻率誤差校準(zhǔn)表，來校準(zhǔn)移動設(shè)備的 時鐘。時鐘頻率誤差校準(zhǔn)表存儲在移動設(shè)備中，并用于根據(jù)工作溫度和其 它因素來保持對時鐘頻率誤差的記錄。這樣的校準(zhǔn)表中的值是在制造測試
時被初始化的，或通過利用默認(rèn)值來預(yù)設(shè)定?？苫趯r鐘頻率誤差o:)的 估計和由熱傳感器提供的相應(yīng)的工作溫度設(shè)置來更新該校準(zhǔn)表。給定當(dāng)前 工作溫度，可在校準(zhǔn)表中標(biāo)識相應(yīng)的時鐘頻率誤差，且可直接使用該相應(yīng) 的時鐘頻率誤差或與對時鐘頻率誤差的當(dāng)前估計相結(jié)合使用，來校正頻率 誤差。
在一些實施例中，可使用閉環(huán)處理針對上行鏈路來確定合成頻率誤 差。在閉環(huán)處理中，移動設(shè)備向基站發(fā)送特定格式的信號，以允許基站通 過特定方法對合成頻率誤差進(jìn)行估計。基站通過特定信道/子信道(專用 的或其它)將有關(guān)合成頻率誤差的信息發(fā)射到移動設(shè)備，而移動設(shè)備提取 該信息，并使用該信息對后續(xù)信號傳輸中的頻率誤差進(jìn)行預(yù)補償。在閉環(huán)處理中，移動設(shè)備發(fā)送到基站以便能夠?qū)铣深l率誤差進(jìn)行估 計的信號在頻域或時域被編碼，且占信道的全部或一部分。該信號可被專 門設(shè)計用于頻率估計，或可以是通用信號，諸如測距信號。
基站發(fā)射到移動設(shè)備的合成頻率誤差的信息可以是實際頻率誤差值、 增量值、確切值、隱含值的形式或任何其它合適的格式，且可由專門的比 特字段來表示或嵌入在數(shù)據(jù)字段中。發(fā)射的信息可以是經(jīng)過編碼的或未經(jīng) 過編碼的。
對合成頻率誤差的估計可應(yīng)用跟蹤濾波器，以平滑掉噪聲分量。移動 設(shè)備可周期性地向基站發(fā)射使能信號，以便更新頻率誤差信息。
在圖9的通信圖中示出了一個具體的閉環(huán)處理的示例。圖9所示的通 信流程實現(xiàn)以下功能
1. 當(dāng)通電時，移動設(shè)備搜索服務(wù)基站，然后通過估計并跟蹤下行鏈 路合成頻率誤差dJ，基于來自基站的下行鏈路信號(例如前導(dǎo))，進(jìn)行 頻率同步。
2. 移動設(shè)備向基站發(fā)送信號，如測距信號，以便于對頻率誤差的估 計。移動設(shè)備可以或可以不通過《"來預(yù)校正信號相位。
3. 基于移動設(shè)備發(fā)送的信號，基站使用特定信號處理技術(shù)來執(zhí)行對 頻率誤差的估計。在沒有任何預(yù)校正的情況下，誤差是y^而在通過(5/J
預(yù)校正的情況下，誤差成為c^-^^。
一旦確定了誤差，基站向移動設(shè)備
發(fā)射誤差信息。
4. 移動設(shè)備提取誤差信息，合成頻率誤差^^據(jù)該誤差信息來推定 fc),合成頻率誤差,皮應(yīng)用來在發(fā)射前針對頻率誤差對信號進(jìn)行預(yù)補償。
C頻率校正
不管采用什么技術(shù)來估計移動設(shè)備的多普勒頻移和時鐘頻率誤差，多 普勒頻移和時鐘頻率誤差一旦被確定，可用來對到設(shè)備的下行鏈路通信和來自設(shè)備的上行鏈路通信的頻率誤差進(jìn)行校正。通過利用與誤差相等的相 位值但反方向轉(zhuǎn)動信號，針對下行^^成頻率誤差，校正所接收的信號
的頻率，如下述等式(7)所示
rDi (/K陶=^ )(e-線')=&￡ (f)
針對在上行鏈路傳輸中產(chǎn)生的預(yù)期的合成頻率誤差，可對待傳輸?shù)男?號的頻率預(yù)補償。通過利用與誤差相等的相位值以反方向轉(zhuǎn)動該信號，來 實現(xiàn)該預(yù)補償，如下述等式(8)所示
在基站處，可恢復(fù)所接收的信號，而沒有合成頻率誤差所造成的不利
影響，如下述等式(9)所示
在一些實施例中，通過調(diào)節(jié)移動設(shè)備的本地振蕩器來校正時鐘頻率誤 差，而通過在時域中適當(dāng)?shù)匾詳?shù)字方式轉(zhuǎn)動上行鏈路信號或下行鏈路信號 的相位來補償多普勒頻移。圖io給出了該復(fù)合型的合成頻率誤差校正方
法的一個具體示例。圖IO是一個信號調(diào)節(jié)電路的框圖，該電路在模擬和 數(shù)字域中工作以便校正合成頻率誤差。通過利用控制1004來調(diào)節(jié)本地振 蕩器1002，以改變本地振蕩器的振蕩(改變的量與所估計的時鐘頻率誤 差厶相等),以便在模擬域中校正時鐘頻率誤差。通過利用數(shù)字乘法器1006
來轉(zhuǎn)動待傳輸?shù)男盘柕南辔?預(yù)補償用于傳輸?shù)男盘?，或通過利用數(shù)字 乘法器1008來轉(zhuǎn)動所接收的信號的相位(補償所接收的信號)，在數(shù)字域 上校正多普勒頻移。
在一些實施例中，通過在時域適當(dāng)?shù)匾詳?shù)字的方式轉(zhuǎn)動信號的相位， 來補償時鐘頻率誤差和多普勒頻移。圖11給出了該合成頻率誤差校正的 純數(shù)字方法的一個具體示例。圖11是一個信號調(diào)節(jié)電路的框圖，該電路 在數(shù)字域中工作以便校正合成頻率誤差。通過利用數(shù)字乘法器1106來轉(zhuǎn) 動待傳輸?shù)男盘柕南辔?預(yù)補償用于傳輸?shù)男盘?，或通過利用數(shù)字乘法 器1108來轉(zhuǎn)動所接收的信號的相位(補償所接收的信號)，在數(shù)字域中校正時鐘頻率誤差和多普勒頻移。當(dāng)在數(shù)字域進(jìn)行信號處理時，由于所估計的時鐘頻率誤差通過乘法器來校正，因此不調(diào)節(jié)本地振蕩器1102。盡管可以對多普勒頻移和時鐘頻率誤差二者進(jìn)行估計以〗更校正合成 頻率誤差，然而，在一些情形中，僅針對多普勒頻移或時鐘頻率誤差進(jìn)行 估計和校正是有益的。典型的所述情形包括但不限于以下情形移動設(shè)備 是固定的，或時鐘頻率誤差最小。上述對系統(tǒng)實施例的詳細(xì)描述并不是窮盡性的，也并非意欲將系統(tǒng)局 限在以上所公開的精確形式中。雖然出于說明的目的對系統(tǒng)的具體實施例 和實例進(jìn)行了描述，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識到，在該系統(tǒng)范圍內(nèi) 各種等同修改是可能的。例如，雖然各過程是以給定的順序示出的，但是 替選的實施例可以執(zhí)行包括不同順序的步驟的例程，而且某些過程可以刪 除、移動、增加、細(xì)分、合并和/或修改，以便提供可替換的方法和再結(jié) 合?？梢砸远喾N不同的方式來實施這些過程中的每一個。而且，這里所示 出的任何具體數(shù)字僅為示例性的，替選的實施方式可以使用不同的值或范 圍。根據(jù)以上的詳細(xì)說明，可以對本發(fā)明進(jìn)行這些或其它改變。雖然以上 說明描述了該技術(shù)的某些實施例，并且描述了所考慮的最佳模式，但是無 論上述說明在文字上多么詳細(xì)，本發(fā)明仍然可以通過許多方式來實施。對技術(shù)范圍內(nèi)。如上所述，描述該系統(tǒng)某些特征和方面時所使用的特定術(shù)語 不應(yīng)被視為該術(shù)語在這里,皮重限定而被限制于與術(shù)語關(guān)聯(lián)的技術(shù)的任何 特定的特性、特征或方面?？傊?，權(quán)利要求中使用的術(shù)語不是用來將本發(fā) 明限制在本說明書所公開的具體實施例，除非上述具體實施例部分清楚地 定義了這樣的術(shù)語。因此，本發(fā)明的實際范圍不僅包括所公開的實施例， 還包括在權(quán)利要求^5A上實施或?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的所有等同方式。
權(quán)利要求
1. 一種在多載波無線通信系統(tǒng)中工作的移動設(shè)備，所述多載波無線 通信系統(tǒng)具有多個基站，所述基站覆蓋被分為多個小區(qū)的地理區(qū)域，所述移動^殳備包括接收器，用于接M所述多個基站中的至少 一個基站發(fā)射的誤差檢測 信號，所述誤差檢測信號使得能夠?qū)Υ嬖谟谒鲆苿釉O(shè)備和所述多個基站 中的至少 一個基站之間的下行鏈路上的頻率誤差進(jìn)行估計；耦合到所述接收器的處理器，所述處理器接收所述多個基站中的至少 一個基站發(fā)射的誤差檢測信號，并處理所述誤差檢測信號，以生成對存在 于所述移動設(shè)備和所述多個基站中的至少 一個基站之間的頻率誤差的估 計；以及耦合到所述處理器的信號調(diào)節(jié)組件，用于接收來自所述處理器的對頻 率誤差的估計，所述信號調(diào)節(jié)組件在從所述移動i殳備到所述多個基站中的 至少 一個基站的上行鏈路上發(fā)射通信信號之前對所述通信信號進(jìn)行調(diào)節(jié)， 所述調(diào)節(jié)基于對頻率誤差的估計，且至少部分地校正頻率誤差的影響。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動設(shè)備，其中所述頻率誤差是多普勒頻移。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動設(shè)備，其中所述頻率誤差是時鐘頻率 誤差。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動設(shè)備，其中所述頻率誤差是包括多普 勒頻移和時鐘頻率誤差的合成誤差。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動設(shè)備，其中所述處理器通過利用時空 處理來生成對頻率誤差的估計。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的移動設(shè)備，其中所述處理器包括多維低通 濾波器，且所述處理器生成的對頻率誤差的估計是對時鐘頻率誤差的估 計。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的移動設(shè)備，其中所述處理器包括線性有限 沖激響應(yīng)(FIR)濾波器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動設(shè)備，其中所述處理器通過利用空間 處理來生成對頻率誤差的估計。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動設(shè)備，其中所述處理器通過利用時間 處理來生成對頻率誤差的估計。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動設(shè)備，其中所述信號調(diào)節(jié)組件還調(diào)節(jié) 從基站接收的第二通信信號，所述調(diào)節(jié)基于對頻率誤差的估計，且至少部 分地校正頻率誤差的影響。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動設(shè)備，其中所述誤差檢測信號包括從 包括前導(dǎo)、中間導(dǎo)碼、后導(dǎo)碼、代碼序列、導(dǎo)頻、控制信道或控制子信道 的組中選擇的信號分量。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的移動設(shè)備，其中所述誤差檢測信號在頻 域中。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的移動設(shè)備，其中所述誤差檢測信號在時 域中。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動設(shè)備，其中由所述多個基站中的一個 基站發(fā)射的誤差檢測信號與所述多個基站中的另 一個基站發(fā)射的誤差檢 測信號正交。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動設(shè)備，其中由所述多個基站中的一個 基站發(fā)射的誤差檢測信號與所述多個基站中的另 一個基站發(fā)射的誤差檢 測信號近似正交。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動設(shè)備，其中所述多個基站同時發(fā)射誤 差檢測信號。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動設(shè)備，其中所述信號調(diào)節(jié)組件在數(shù)字 域中調(diào)節(jié)通信信號。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動設(shè)備，其中所述信號調(diào)節(jié)組件在模擬 域和數(shù)字域中調(diào)節(jié)通信信號。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動設(shè)備，其中信號調(diào)節(jié)組件在模擬域中 調(diào)節(jié)通信信號。
20. —種對移動設(shè)備中的頻率誤差進(jìn)行校正的方法，所述移動設(shè)備在 多栽波無線通信系統(tǒng)中工作，所述多載波無線通信系統(tǒng)具有多個基站，所 述多個基站覆蓋分成多個小區(qū)的地理區(qū)域，所述方法包括接M所述多個基站中的至少一個基站發(fā)射的誤差檢測信號，所述誤 差檢測信號使得能夠?qū)Υ嬖谟谒鲆苿釉O(shè)備和所述多個基站中的至少個基站之間的下行鏈路上的頻率誤差進(jìn)行估計；處理所接收的誤差檢測信號，以生成對存在于所述移動設(shè)備和所述多 個基站中的至少一個基站之間的頻率誤差的估計；以及在從所述移動設(shè)備到所述多個基站中的至少一個基站的上行鏈路上 發(fā)射通信信號之前，對所述通信信號進(jìn)行調(diào)節(jié)，所述調(diào)節(jié)基于對頻率誤差 的估計，且至少部分地校正頻率誤差的影響。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述頻率誤差是多普勒頻移。
22. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述頻率誤差是時鐘頻率誤差。
23. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述頻率誤差是包括多普勒 頻移和時鐘頻率誤差的合成誤差。
24. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中通過利用時空處理來生成對 頻率誤差的估計。
25. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中通過利用空間處理來生成對 頻率誤差的估計。
26. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中通過利用時間處理來生成對 頻率誤差的估計。
27. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，還包括調(diào)節(jié)從基站接收的第二 通信信號，所述調(diào)節(jié)基于對頻率誤差的估計，且至少部分地校正頻率誤差 的影響。
28. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述誤差檢測信號包括從包 括前導(dǎo)、中間導(dǎo)碼、后導(dǎo)碼、代碼序列、導(dǎo)頻、控制信道或控制子信道的 組中選擇的信號分量。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中所述誤差檢測信號在頻域中。
30. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中所述誤差檢測信號在時域中。
31. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述多個基站中的一個基站 發(fā)射的誤差檢測信號與所述多個基站中的另 一個基站發(fā)射的誤差檢測信 號正交。
32. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述多個基站中的一個基站 發(fā)射的誤差檢測信號與所述多個基站中的另 一個基站發(fā)射的誤差檢測信號近似正交。
33. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述多個基站同時發(fā)射誤差 檢測信號。
34. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中在數(shù)字域中進(jìn)行對通信信號 的調(diào)節(jié)。
35. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中在模擬域和數(shù)字域中進(jìn)行對 通信信號的調(diào)節(jié)。
36. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中在模擬域中進(jìn)行對通信信號 的調(diào)節(jié)。
37. —種用于在多載波無線通信系統(tǒng)中工作的基站，該基站服務(wù)于被 分成多個小區(qū)的地理區(qū)域內(nèi)的多個移動設(shè)備，所述基站包括發(fā)射器，用于將誤差檢測信號發(fā)射到在所述基站所服務(wù)的區(qū)域內(nèi)工作 的多個移動設(shè)備中的至少一個移動設(shè)備，所述誤差檢測信號使接收所述誤 差檢測信號的移動設(shè)備能夠估計存在于所述移動設(shè)備和所述基站之間的 下行鏈路上的頻率誤差；以及接收器，用于接收來自接收所述誤差檢測信號的移動設(shè)備的通信信之前已由所述移動設(shè)備調(diào)節(jié)，所述調(diào)節(jié)基于對頻率誤差的估計，且至少部 分地校正所述頻率誤差的影響。
38. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的基站，其中所述頻率誤差是多普勒頻移。
39. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的基站，其中所述頻率誤差是時鐘頻率誤差。
40. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的基站，其中所述頻率誤差是包括多普勒 頻移和時鐘頻率誤差的合成誤差。
41. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的基站，其中所述誤差檢測信號包括從包 括前導(dǎo)、中間導(dǎo)碼、后導(dǎo)碼、代碼序列、導(dǎo)頻、控制信道或控制子信道的 組中選擇的信號分量。
42. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的基站，其中所述誤差檢測信號在頻域中。
43. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的基站，其中所述誤差檢測信號在時域中。
44. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的基站，其中由所述基站發(fā)射的所述誤差檢測信號與工作在所述多載波無線通信系統(tǒng)內(nèi)的另一個基站發(fā)射的誤差 檢測信號正交。
45. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的基站，其中所述基站發(fā)射的所述誤差檢 測信號與工作在所述多栽波無線通信系統(tǒng)內(nèi)的另 一個基站發(fā)射的誤差檢 測信號近似正交。
46. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的基站，其中所述基站與工作在所述多載 波無線通信系統(tǒng)內(nèi)的其它基站同時發(fā)射誤差檢測信號。
47. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的基站，其中所述誤差檢測信號是周期性 發(fā)射的。
48. 在多栽波無線通信系統(tǒng)中的移動設(shè)備和基站之間集中傳送誤差檢 測信號的一個或多個傳播的數(shù)據(jù)信號，所述多栽波無線通信系統(tǒng)具有多個 基站，所述多個基站覆蓋分成多個小區(qū)的地理區(qū)域，所述一個或多個傳播 的數(shù)據(jù)信號包括信號分量，其使所述移動設(shè)備能夠?qū)υ谛^(qū)中的所述移動設(shè)備和服務(wù) 于所述小區(qū)的基站之間的通信下行鏈路中的頻率誤差進(jìn)行估計，其中所述 信號分量與在所述多個小區(qū)中的一個相鄰小區(qū)中的移動設(shè)備和基站之間 傳送的信號分量正交。
49. 根據(jù)權(quán)利要求48所述的一個或多個傳播的數(shù)據(jù)信號，其中所述 頻率誤差是多普勒頻移。
50. 根據(jù)權(quán)利要求48所述的一個或多個傳播的數(shù)據(jù)信號，其中所述 頻率誤差是時鐘頻率誤差。
51. 根據(jù)權(quán)利要求48所述的一個或多個傳播的數(shù)據(jù)信號，其中所述 頻率誤差是包括多普勒頻移和時鐘頻率誤差的合成誤差。
52. 根據(jù)權(quán)利要求48所述的一個或多個傳播的數(shù)據(jù)信號，其中所述 信號分量是從包括前導(dǎo)、中間導(dǎo)碼、后導(dǎo)碼、代碼序列、導(dǎo)頻、控制信道 或控制子信道的組中選擇的。
53. 根據(jù)權(quán)利要求48所述的一個或多個傳播的數(shù)據(jù)信號，其中所述 信號分量在頻域中。
54. 才艮據(jù)權(quán)利要求48所述的一個或多個傳播的數(shù)據(jù)信號，其中所述 信號分量在時域中。
全文摘要
用于校正多載波通信系統(tǒng)中的頻率誤差的方法和系統(tǒng)。使用與下行鏈路信號相關(guān)聯(lián)的合成頻率誤差來推出或得出與上行鏈路信號相關(guān)聯(lián)的合成頻率誤差，使用所推出或得出的合成頻率誤差來預(yù)補償上行鏈路信號。由多個基站發(fā)射特殊信號分量，以便于在移動設(shè)備處進(jìn)行頻率誤差估計和其它系統(tǒng)控制功能。移動設(shè)備對與一個或多個基站相關(guān)聯(lián)的合成頻率誤差進(jìn)行時間、空間或時空處理，以確定相對于其服務(wù)基站的時鐘頻率誤差和多普勒頻移。
文檔編號H04J11/00GK101313501SQ200680020321
公開日2008年11月26日 申請日期2006年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月9日
發(fā)明者李小東, 羅國揚 申請人:橋揚科技有限公司