具有用于软切换操作的AFC功能的接收机 |
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| 申请号 | CN200780023580.4 | 申请日 | 2007-05-02 | 公开(公告)号 | CN101479936B | 公开(公告)日 | 2013-03-27 |
| 申请人 | 意法爱立信有限公司; | 发明人 | 麦克尔·博耶德; | ||||
| 摘要 | 该接收机(20)具有自动 频率 控制(AFC)，包含：至少一个输入 信号 端(22)；偏移频率估计装置(24，25，26，28，30，32，34，36，48，50)，用于估计在 输入信号 端(22)处同时输入的至少两个预定输入信号的每一个偏移频率，每一个输入信号的接收机(20)的接入由区别代码分别进行调制和识别；AFC装置(38，40，42，44，46)，用于执行 电压 控制 振荡器 (48)的 自动频率控制 ， 电压控制振荡器 (48)作为接收机(20)的频率参考。AFC装置(38，40，42，44，46)能提供唯一补偿命令，该唯一补偿命令根据至少两个解析项的组合而定义，每一项分别取决于相应输入信号的估计偏移频率。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种具有自动频率控制(AFC)的接收机(20)，包含： |
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| 说明书全文 | 具有用于软切换操作的AFC功能的接收机技术领域背景技术[0002] UMTS(通用移动通信系统)是世界范围的系统，是GSM的演进，用于UMTS的移动通信终端通常称作UE(用户设备)。 [0003] UMTS是蜂窝式移动网络，其包含一组基站BS(i)和用户设备UE(j)。基站，使用称作RL(无线电链路)的电磁波，通过无线链路与用户设备通信。 [0004] 在正常模式下，用户设备UE通常通过两个无线电链路，即下行链路DL和上行链路UL，与单个网络基站BS通信。 [0005] 下行链路DL是从基站BS到用户设备UE的无线电链路RL，其传送单独信道，例如含有分配给用户设备UE的逻辑信道DCH(专用信道)的DPCH(专用物理信道)。 [0006] 通常，基站BS(i)被认为是蜂窝式网络的节点，无线电链路的传播范围决定每一个基站BS(i)的覆盖区域或小区Ci。在位于当前小区的边界，设为C1，并从C1移动到至少一个相邻的小区Cad(j)时，用户设备UE通过同时使用相同的逻辑信道DCH无干扰地维持通信呼叫，其中该逻辑信道DCH是通过每一个相邻小区基站自有的DPCH(i)从所述每一个相邻小区基站BSad(i)发送而来，而每一个DPCH(j)互相不同。此操作模式称为软切换(SHO)。来自每一个小区的信息重组在符号级完成。 [0007] 已知的，发生在移动通信系统中的频率偏移引起不可避免的性能退化。 [0009] 因而需要用于补偿频率偏移的AFC(自动频率控制)操作。 [0011] 在所有情况下，认为无线电链路RL，在此使用DPCH，是独特的、完全特征化的信号。 [0012] 真实的问题是，不存在具有AFC功能和高性能的接收机，其中AFC功能在软切换模式下操作并且还有效的补偿各种不同无线电链路的偏移频率，从而以简单方式解调独特的逻辑信道DCH。 发明内容[0013] 本发明的目的在于提供一种具有能够在软切换模式下操作(如同UMTS中所使用)的AFC功能、并提供高性能的简单接收机结构。 [0014] 本发明因此涉及一种具有自动频率控制(AFC)的接收机，包含： [0015] 至少一个输入信号端， [0016] 偏移频率估计装置，用于估计在输入信号端处同时输入的至少两个预定输入信号的每一个偏移频率，每一个输入信号的接收机的接入由区别代码分别进行调制和识别，[0017] AFC装置，用于执行电压控制振荡器的自动频率控制，该电压控制振荡器作为接收机的频率参考， [0018] 其特征在于，AFC装置能提供唯一补偿命令，该唯一补偿命令根据至少两个解析项的组合而定义，每一项分别取决于相应输入信号的估计偏移频率。 [0019] 根据具体实施例，该接收机包含一个或多个下述特征： [0020] 其包含归一化的功率估计装置，用于估计每一个输入信号的功率、选择一组具有至少两个输入信号、以及在所选信号的总功率上对所选输入信号的每一个功率估计进行归一化， [0021] 每一个解析项的值为实数， [0022] 补偿命令是实数值项的线性组合， [0023] 每一个解析项的值是酉(unitary)复数， [0024] 命令是复数值项的线性组合的角极坐标(angular polarcoordinate)，[0025] 输入信号端是唯一的， [0026] 每一个信号是CDMA调制的，以及 [0027] 将不同频率载波分配给每一个信号。 [0028] 本发明还涉及在UMTS或3G无线电移动系统中，在软切换过程期间，利用根据本发明的接收机。 [0029] 本发明还涉及一种执行接收机的自动频率控制(AFC)的方法，该接收机在输入信号端处接收同时输入的至少两个预定输入信号，每一个输入信号的接收机的接入由区别代码分别进行调制和识别，所述方法包含如下步骤： [0030] 估计至少两个预定输入信号的每一个偏移频率， [0031] 提供补偿命令以控制作为接收机的频率参考的电压振荡器，其特征在于： [0032] 补偿命令是唯一的，并由至少两个解析项的组合来确定，每一项分别取决于相应输入信号的估计偏移频率。 [0033] 根据具体实施例，该接收机包含一个或多个下述特征： [0034] 估计每一个输入信号的功率， [0037] 通过阅读下文的描述，易于更好的理解本发明，描述仅通过示例的方式和参考附图，其中： [0038] 图1示出UMTS系统中的软切换配置， [0039] 图2示出具有AFC功能的接收机的模块图， [0040] 图3示出根据第一实施例的偏移频率组合器的模块图，以及 [0041] 图4示出根据第二实施例的偏移频率组合器的模块图。 具体实施方式[0042] 图1示出UMTS系统中的软切换配置，示出了用户设备2，其从一组基站(此处为三个基站4、6、8)接收同一逻辑信道，该逻辑信道通过三个不同的无线电链路10、12、14被承载到三个不同的物理信道上。 [0043] 因此，用户终端分别通过第一无线电链路10接收来自第一基站4的第一信号S1、通过第二无线电链路12接收来自第二基站8的第二信号S2、通过第三无线电链路14接收来自第三基站12的第三信号S3。 [0044] 具体的，取决于无线电波的传播条件，小区16、18、19分别被定义为每一个基站4、6、8的无线电覆盖区域。 [0045] 用户终端2位于每一个小区边界处的三个小区的公共覆盖区域中。 [0046] 对三个信号S1、S2、S3进行设计，以避免任何相互破坏干扰。因此，使用CDMA接入方案，每一个信号由各自的伪噪声码来调制。 [0047] 能够同时接收三个信号，即S1+S2+S3，在从一个小区移动到一个或一些邻近小区的同时，用户设备2能获得作为分集增益的好处，以在没有任何通信干扰下正确接收逻辑信道。 [0048] 因此，该配置能够执行软切换。 [0049] 为了执行这个软切换，用户设备2包含接收机20，其具有能够处理软切换模式的结构。 [0050] 图2示出接收机20的模块图，接收机20能够在宽带CDMA系统中处理软切换，并具有适用于软切换配置的AFC功能。 [0051] 接收机20包含与唯一的天线连接的输入端22，在此为单个输入端。 [0052] 接收机20还包含天线输出处的滚降(roll off)滤波器24。滤波器24被设计成将产生的噪声拒绝在有用信带之外，滤波器24之后是输出多路复用器25，以向三个解扩频器26、28、30进行馈送，解扩频器26、28、30通过三条线分别被分配给第一、第二和第三信号。 [0053] 接收机20中提供有第一组的三个偏移频率估计器32、34、36和第二组的三个信号功率估计器38、40、42。 [0054] 每一组的估计器从解扩频器26、28、30接收输入，从而使得每一个信号被提供到两个不同的估计器。 [0055] 接收机20还包含为软切换设计的偏移频率组合器44，以确定接收的信号频率漂移的偏移频率补偿，接收的信号频率漂移归因于振荡器随温度的频率漂移和/或传播波上的多普勒效应。 [0056] 偏移频率组合器44之后是积分器46和电压控制振荡器48(VCO)，向与滚降滤波器24的输入相连的接收机输入混频器50进行馈送。 [0057] 偏移频率组合器44包含一组的三个组合器偏移输入52、54、56，分别由来自频率估计器32、34、36的输出线来输入。 [0058] 偏移频率组合器44还包含一组的三个组合器功率输入58、60、62，分别由来自功率估计器38、40、42的输出线来输入，并包含组合器频率输出64。 [0059] 任选的，频率偏移估计器32、34、36是RAKE接收机类型。 [0060] 任何结构的偏移频率估计器32、34、36均是适合的。 [0061] 图3示出根据第一实施例的偏移频率组合器44的模块图。 [0062] 偏移频率组合器44包含小区服务器开关单元65，根据每条线一个的原则，选择来自功率估计器38、40、42的需要处理的输出线。开关单元65由在小区服务器开关控制输入66处输入的开关命令来控制。 [0063] 组合器44进一步包含功率归一化器67和一组三个实数输入乘法器68、69、70，以及用实数值进行操作的实数加法器72，功率归一化器67对来自小区服务器开关单元的每一个输出线进行归一化。 [0064] 首先，每一个实数输入乘法器68、69、70分别由来自每一个组合器偏移频率输入52、54、56的每一个线进行输入。 [0065] 其次，每一个实数输入乘法器分别由来自与每一个组合器功率输入58、60、62相对应的功率归一化器输出74、76、78的每一个线进行输入。 [0066] 实数加法器72包含输出和三个输入，每一个输入由每一个实数输入乘法器68、69、70输出的各自信号来馈送，而输出与频率组合器输出64连接。 [0067] 应注意到，图3所示的每一个线都是单电缆线。 [0068] 在如图1所示的软切换配置1中操作的同时，接收机20在其与单个天线连接的单个输入端22处同时接收三个CDMA信号Si(i＝1至3)，每一个信号接入由不同的伪噪声码PNi调制。 [0069] 当在输入端22处接收时，信号Si的每一个载波频率呈现与本地振荡器频率f0相关的频率偏移δfi，该本地振荡器频率f0由用户终端2的VCO48来设置。 [0070] 接收的总信号是每一个Si与噪声之和，由滚降滤波器24滤波。滤波器24输出的信号随后通过输出多路复用器25而划分为三个相同的信号。每一个解扩频器26、28、30具有其所分配的码PNi，分别将滤波且划分后的总信号S1+S2+S3与Si进行关联，并最终确定与多径条件相对应的主径(dominant finger)。 [0071] 因此，每一个解扩频器26、28、30从被划分的总信号中提取信号Si，并分别将信号Si提供到每一个功率估计器40、42，44以及每一个频率偏移估计器32、34、36。 [0072] 每一个功率估计器38、40、42分别确定每一个信号Si的功率值Pi，而每一个偏移频率估计器32、34、36分别估计与接收信号Si的实际频率偏移值δfi相对应的偏移频率估计值εi。 [0073] 在每一个组合器偏移频率输入52、54、56处提供每一个值εi(i＝1至3)。 [0074] 在每一个功率组合器输入58、60、62处提供每一个值Pi(i＝1至3)。 [0075] 当开关单元65的所有线均接通时，频率偏移组合器44在一组εi和Pi值的基础上，根据预定公式，确定结果偏移频率值εR。 [0076] 之后，使用如图3描述的偏移频率组合器44结构： [0077] (方法1) [0078] 其中，P由功率归一化器67决定， Pi/P由功率归一化器计算并输出。 [0079] 在变体中，所有Pi任意地被设置为相等，在此情况下： [0080] [0081] 这是在没有提供功率估计器38、40、42或归一化器67的情况下进行的。 [0082] 图4示出根据第二实施例的偏移频率组合器表示44B的模块图。 [0083] 根据第二实施例的组合器44B包含小区服务器开关单元65、功率归一化器67、一组三个酉复数转换器80、82、84，之后分别是一组的三个复数输入乘法器86、88、90。 [0084] 组合器44B还包含复数输入加法器92以及复数输入加法器92之后的正切变元确定单元94和反正切计算器单元96，三个复数输入乘法器86、88、90的每一个输出对复数输入加法器92进行馈送。 [0085] 每一个酉复数转换器80、82、84由来自每一个组合器偏移频率输入52、54、56的第一实数值标量信号进行输入。 [0086] 每一个酉复数转换器80、82、84能够用两条线以二维矢量信号的形式输出复数值信号，尽管图4中以单条线示出。 [0087] 首先，每一个复数输入乘法器86、88、90由来自每一个组合器偏移频率输入52、54、56的每一个线进行输入。 [0088] 然后，每一个复数输入乘法器86、88、90由来自每一个功率归一化器输出74、76、78的每一个线进行输入。 [0089] 将每一个复数输入乘法器86、88、90与小区服务器开关的每一个输入相连接的线是双电缆线。 [0090] 由于传送二维矢量，将复数输入加法器92与小区服务器开关88连接、将加法器92与正切变元确定单元94连接的线也是双电缆线。 [0091] 应注意到，所有这些双电缆线在图4中也是以单条线而示出。 [0092] 在如图1所示的软切换配置1中操作的同时，接收机20在其与单个天线连接的单个输入端22处同时接收三个CDMA信号Si(i＝1至3)，每一个信号接入由不同的伪噪声码PNi来调制。 [0093] 接收的总信号是每一个Si与噪声之和，以与接收机20相似的方式处理，使用第一实施例的组合器44，在每一个组合器偏移频率输入52、54、56处提供各自的值εi(i＝1至3)，以及在每一个功率组合器输入58、54、56处提供各自的值Pi(i＝1至3)。 [0094] 之后，小区服务器开关66选择要处理的Pi值，并将所选的值Iserv(i)Pi提供给功率归一化器67，其中，如果选择Pi，Iserv(i)等于1，否则Iserv(i)等于零。功率归一化器67归一化每一个选择的Pi，以提供 值，其中 如果没有选择Pi，则功率归一化器67在相应的功率归一化器输出处提供空值(null value)。 [0095] 通常，来自功率归一化器输出77、76、78的每一个输出值可写成IServ(i).Pi/P(i＝1至3)。 [0096] 每一个酉(unitary)复数转换器80、82、84将一个各自的实数值εi(i＝1，至3)(jεi)转换成其酉复数形式e ，并将此结果复数值送到一个复数乘法器86、88、90。 [0097] 之后，每一个复数输入乘法器86、88、90分别将来自功率归一化器77、76、78的一个输出值与来自一个酉复数转换器80、82、84的一个酉复数值相乘。 [0099] 最后，反正切单元96确定所计算之比的反正切。 [0100] 通过使用图4描述的偏移频率组合器44B构造，我们得到： [0101] (方法2) [0102] 其中，arg是单元94和96以 执行的变元函数，其中的Q和I分别是输入的复数值的虚部和实部。 [0103] IServ(i)是Si的开关状态，其指示小区Ci是否为用户设备2服务。 [0104] IServ(i)＝1 如果Ci服务 [0105] IServ(i)＝0 如果没有 [0106] 应注意，小区服务器开关65可在第一实施例的构造中实现，而且也能在输出多路复用器25级实现，或者甚至在激活解扩频器32、34、36的命令级实现。 [0107] 在此描述的所有方法都是源自最大似然或贝叶斯(Bayesian)方法的估计方法。 [0108] 积分器46对结果偏移频率εR进行积分。 [0109] 积分器46的输出提供电压以控制VCO 48。接收机输入混频器50接收偏移频率和来自VCO 50的载波频率之和，提取所接收的总信号S1+S2+S3的载波频率，并输出结果偏移频率，其因此被驱动至零。 [0110] 使用此方法或其变体，提供了估计UMTS或3G系统的偏移频率的有效方式，具体的，是在软切换过程期间。 [0111] 本发明的另一优势在于，在软切换期间，关于AFC功能对接收机构造做出简化，具体的，在CDMA系统中，其中天线的数量被最小化，而且输入端甚至可以是唯一的。 [0112] 本发明的另一优势在于，根据本发明的具有AFC功能的接收机还能够集成RAKE结构，其不仅用于数据判定还用于偏移频率估计。 |
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