CN1574636A - 移动通信终端的自动频率控制装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于执行移动通信终端自动频率控制的装置和方法，其从下行导频信号中检测当前峰值位置值，并然后计算当前峰值位置值与先前峰值位置值之间的差值(dev)。接着通过计数差值(dev)中连续0的个数来计算零行程值，并基于该差值获得用于控制振荡器的AFC电压。然后将该差值用于控制终端中发射机的频率。因此，能产生精确的振荡频率而不会受到通信环境中噪声的影响，并因此可增强通信性能。

Description

移动通信终端的自动频率控制装置和方法
技术领域
本发明一般涉及移动通信系统，尤其涉及用于在移动通信终端中执行自动频率控制的系统和方法。
背景技术
在移动通信系统中，在通信连接的对象之间频率必须被调整到相同。在蜂窝通信系统中这是非常正确的，其中终端与基站同步工作。在CDMA(码分多址)系统中，例如，信号被利用特定扩展码扩展然后发送。在接收侧，信号被反扩展和被解调到它们的原始状态。
在以此方式的通信信号中，在发送侧和接收侧的扩展码之间执行相位同步。没有这种相位同步，原始信号将不能被解调。在同步移动终端的频率到基站的频率的过程中，执行自动频率控制(AFC)。
现有技术的自动频率控制器包括频率位移检测器和晶体振荡器，其具有基于模拟电压执行细微控制的能力。频率位移检测器从解调的信号中提取正弦信号分量，测量它的相位的倾斜，并接着基于该倾斜计算发送侧和接收侧之间的频率差。基于计算的频率差控制晶体振荡器，并且此后接收的信号的相位被调整到接近水平线。
在前述类型的移动通信系统中，根据发送侧的细微变化、各种寻呼环境和接收侧的移动来校正频率。随着这些影响的变化，频率位移检测器必须保持步调。
用于检测频率位移的现有的方法具有许多缺点。例如，由于频率受传输过程中产生的噪声和来自移动通信终端的外部的噪声的影响，其难于检测精确的频率校正值，而且还需要附加的控制以便最小化噪声影响。因此，这复杂化了执行频率控制的处理过程并使得现有技术的方法是不合乎需要的。
发明内容
本发明的目的是至少解决上述的问题和/或缺点，并提供至少下述的优点。
本发明的另一个目的是基于从基站辐射的导频信号提供一种自动控制移动通信终端频率的装置和方法。
为全部或部分的实现至少上述的目的和优点，根据一个实施例，本发明提供一种移动通信终端的自动频率控制装置，其在特定的时间周期内接收从基站辐射的导频信号。该装置包括：复相关器(complexcorrelator)，用于检测导频信号；自动频率控制器，用于从导频信号中检测峰值位置值和利用连续峰值位置值之间的值和定义的周期之间的差值(dev)计算数值AFC(自动频率控制)电压；和振荡器，用于根据模拟变换的AFC电压把振荡频率输出到解调器。
根据另一个实施例，本发明提供移动通信终端的自动频率控制装置，其包括峰值检测器，用于从基站发送的导频信号中检测峰值位置；峰值周期偏移检测器，用于计算连续峰值位置值之间的值和定义的周期之间的差值(dev)；零计数器，用于计数差值(dev)中连续’0’的个数并输出零行程值；AFC映射单元，用于利用差值(dev)和零行程值计算数字AFC电压；和振荡器，用于输出振荡频率而不用通过D/A变换器来模拟变换AFC电压。
根据另一个实施例，本发明提供移动通信终端的自动频率控制的方法，其包括检测从基站发送的导频信号中的峰值位置；用连续峰值位置值之间间隔的变化量计算AFC电压；和根据AFC电压通过输出振荡频率来控制输入信号的频率。
根据另一个实施例，本发明提供移动通信终端的自动频率控制方法，其包括检测基站发送的导频信号；检测导频信号中的峰值位置值；从峰值位置值中减去先前的峰值位置值和定义的周期值以计算差值(dev)；通过计数差值(dev)中连续’0’的个数来计算零行程值；基于差值(dev)和零行程值执行确定的计算以计算数字AFC电压；和模拟变换数字AFC电压和把它送到振荡器。
下面的和部分的描述将使前述的本发明的附加的优点，目的和特点更加显而易见，根据下述内容本领域普通技术人员将可以学习本发明的实践。本发明的目的和优点将可以被实现和获得，如所附权利要求所特别指出的那样。
附图说明
下面将结合附图详细描述本发明，其中相同的数字涉及相同的元素，其中：
图1显示了根据本发明优选实施例的移动通信终端的自动频率控制图。
图2显示了包括在图1中的自动频率控制器的图。
图3显示了复相关器的波形图。
图4是一流程图，显示了根据本发明的优选实施例的包括在移动通信终端的自动频率控制方法的步骤。
具体实施方式
图1是一显示根据本发明的优选实施例的移动通信终端的自动频率控制装置的图。该装置包括复相关器110，自动频率控制器120，D/A变换器130，振荡器140，和解调器150。复合变换器检测从基站(未显示)发送的导频信号。自动频率控制器计算导频信号的峰值位置值和先前峰值位置值之间的差值，并接着基于该差值输出数字AFC(自动频率控制)电压。该D/A(数字/模拟)变换器把数字AFC电压变换成用于控制振荡器频率的模拟电压。而且，解调器基于振荡器140的振荡时钟解调从基站发送的信号。复相关器110和自动频率控制器120最好被包括在数字基带调制解调器中。
导频信号允许用于识别移动通信终端位于其中的小区的基站，而且当信号被输出时作为时间对准的基准。该AFC电压精密地控制振荡器140的频率。
图2是一显示图1的自动频率控制器的图。控制器包括峰值检测器121，门限寄存器122，峰值周期偏移检测器123，零计数器124，和AFC映射单元125。该峰值检测器通过比较由复相关器检测的导频信号和门限寄存器的一个值来检测峰值位置。峰值周期偏移检测器从当前检测的峰值位置值中减去先前检测的峰值位置值和周期值以输出一差值(dev)。零计数器计数0的个数直到从差值(dev)输入一个非0值为止，并输出零行程值。AFC映射单元把差值(dev)和零行程值变换成数字AFC电压。
峰值周期偏移检测器123包括存储差值(dev)的累加器(未显示)，并在累加器操作之后，峰值周期偏移检测器123发送一确认ACK信号以便峰值检测器能检测下一个峰值位置。
可以表示从AFC映射单元输出的数字AFC电压，例如通过公式(1)：
AFC(n)＝AFC(n-1)+δ_AFC                              (1)
通过移位的中间值或通过校准相应移动通信终端的接收机可以确定初始的值AFC(0)。根据振荡器140和D/A变换器130的标准δ_AFC改变。可以通过把差值(dev)映射到特定值而获得δ_AFC，然后用采用零行程值的变量除映射的值。
根据本发明的自动频率控制装置可以在移动通信系统中被实现，其中在特定的时间周期基站辐射导频信号。例如该系统可以是TDD(时分双工)系统，但也可能是其它类型的系统。
在操作中，复相关器110检测通过无线网络从基站发送的多个信号中的导频信号。将该导频信号输入到自动频率控制器120中。该导频信号可以是TDD系统的基站向下辐射的信号。因为导频信号具有优良的自相关特性，即使通信环境不好其也能被检测到。
图3显示了当在TDD通信环境中复相关器正常操作时可以获得的输出波形图。在该图中，导频信号存在的位置上的信号分量相对于其它部分的信号分量被明显的区分。
包括复相关器和自动频率控制器的数字基带调制解调器能基于导频信号的位置可以确认子帧的开始位置并识别一时隙。
峰值间的间隔可以是3GPP技术规范TS25.221：“物理信道和在物理信道上传送信道的映射”中所定义的，在此结合它的内容作为参考。这种间隔是6400码片。在’n’过采样环境中峰值之间的间隔变为6400×n采样。在图3中，输出信号是4过采样，所以峰值间隔是25600采样。在这方面中，峰值间的间隔取决于接收侧的环境而稍微不同。
此时，自动频率控制器接收复相关器110的输出信号，检测当前检测的导频信号和先前检测的峰值位置值之间的差值，并输出数字AFC电压。D/A变换器130把数字AFC电压变换成模拟电压，并把它送到振荡器140。然后，振荡器根据AFC电压控制振荡频率。
现在将详细描述自动频率控制器120的操作。峰值检测器121检测大于门限寄存器122的电压的峰值位置，并且它是在确定间隔期间的最大值。然后，峰值检测器把检测的信号和检测的位置传送到峰值周期偏移检测器123。该检测信号表明导频信号的峰值已经被检测到，而且检测的位置是通过采样单元而不是码片单元作出的导频信号的峰值位置值。
峰值周期偏移检测器123在累加器(未显示)中存储通过从当前检测的峰值位置值中减去先前检测的峰值位置值和周期值所获得的差值。
理想的导频信号的每个峰值间隔被期望对应于该周期值。如果该差值是正的，移动通信终端的振荡频率会被认为是快的。如果该差值是负的，则移动通信终端的振荡频率会被认为是慢的。
在累加器(未显示)操作之后，峰值周期偏移检测器123输出ACK信号到峰值检测器121，以便峰值检测器能检测下一个峰值。通常，当频率处于操作范围中时，可以以下列形式输出差值(dev)：
0，0，0，1，0，0，0，1，0，0，0，0，0，1，0，0，-1，0，-1，0，0，1，0，0，0，0，0，2，0，0，1......
零计数器124计数0的个数直到差值(dev)中出现一个非0值，并输出零行程值。
AFC映射单元125把峰值周期偏移检测器123的输出值(dev)和表示作为零计数器124的输出值(零行程值)的输入信号变换成δ_AFC。此时，输入到AFC映射单元125的信号是(1，3)，(1，3)，(1，5)，(-1，2)，(-1，1)，(-1，2)，(2，5)，(1，2).....
输入信号到δ_AFC的变换可以根据振荡器140的特性和D/A变换器130的标准通过几种方法来实现。
例如，可以使用如下所示的表1、公式(1)和公式(2)来实现δ_AFC变换方法。表1显示了映射到特定值的差值，且公式(2)可以被用于计算δ_AFC。
    Dev  δ_AFCperiod(dev)
    ≥4  -550
    3  -500
    2  -400
    1  -245
    -1  245
    -2  400
    -3  500
    ≤-4  550
δ_AFC＝δ_AFCperiod(devn)/2zero-runn(零行程n≤4)-------------(2)
δ_AFC＝δ_AFCperiod(devn)/4xzero-runn(零行程n＞4)-----(3)
通过把δ_AFC替换到公式(1)而将最后获得的数字AFC电压输入到D/A变换器。
图4是一流程图，显示出根据本发明的优选实施例的包括在自动频率控制方法中的步骤。最初，从输入到移动通信终端的信号中检测导频信号(步骤S11)。接着从导频信号中搜索在某一间隔中其上频率是最大的峰值位置值(步骤S12)。
从峰值位置值中减去先前检测的峰值位置值和峰值之间的周期值以计算差值(dev)(步骤S13)。如果该差值(dev)不是’0’，则将该值存储在累加器中(步骤S14)。在累加器操作之后，将ACK信号发送到峰值检测器以便该峰值检测器可以检测下一个峰值。
由于周期值是一定义的值，如果该差值(dev)是正的，则振荡器的频率被认为是快的。如果差值(dev)是负的，则振荡器的频率被认为是慢的。如果该差值(dev)是0，被认为存在理想的振荡器频率。
通过计数连续出现在差值(dev)中的0的个数来获得零行程值(步骤S14)。然后，将差值和零行程值变换成δ_AFC(步骤S15)。此时，取决于振荡器和D/A变换器的标准，该变换关系不同。
将该δ_AFC累加到先前检测的数字AFC电压上以获得当前的数字AFC电压(步骤S16)。将该数字AFC电压通过D/A变换器施加到振荡器以控制振荡器的振荡频率(步骤S17)。
如前所述，根据本发明的移动通信终端的自动频率控制装置和方法至少具有下列优点。检测在特定时间周期中从TDD系统的基站辐射的下行链路导频信号以控制振荡频率。振荡频率能被精确地产生而完全不会受到通信环境中噪声的影响，并因此可增强通信性能。

Claims (16)

1.一种移动终端，包括：
复相关器，其检测来自基站的导频信号；
自动频率控制器，其从导频信号中检测当前峰值位置值并基于当前峰值位置值和先前峰值位置值之间的差值(dev)计算AFC(自动频率控制)电压；和
振荡器，其基于该AFC电压产生用于控制解调器的振荡频率。
2.如权利要求1的装置，其中该自动频率控制器包括：
峰值检测器，其从导频信号中检测当前峰值位置值；
峰值周期偏移检测器，其从当前峰值位置值中减去先前的峰值位置值以计算该差值(dev)；
零计数器，其计数差值(dev)中连续0的个数和输出零行程值；和
AFC映射单元，其把差值(dev)和零行程值变换成数字AFC电压。
3.如权利要求1的装置，其中该AFC电压是由下式表示的数字值：
AFC(n)＝AFC(n-1)+δ_AFC。
4.如权利要求3的装置，其中该δ_AFC通过下列步骤来获得：
映射该差值(dev)到指定的实数值；和
以使用零行程值的变量除该映射的值。
5.一种用于移动通信终端的自动频率控制装置，其包括：
峰值检测器，其从基站发送的导频信号中检测当前峰值位置值；
峰值周期偏移检测器，其计算当前峰值位置值之间的一个值和先前峰值位置值之间的差值(dev)；
零计数器，其计数该差值(dev)中的连续0的个数并输出零行程值；
AFC映射单元，其基于差值(dev)和零行程值计算AFC电压；和
振荡器，其基于AFC电压产生振荡频率。
6.如权利要求5的装置，其中对应于导频信号中的峰值的当前峰值位置值具有大于在规定的间隔期间的门限寄存器的电压的一个值。
7.如权利要求5的装置，其中该差值(dev)是通过从当前峰值位置值中减去先前的峰值位置值而获得的。
8.如权利要求5的装置，其中该AFC电压是数字值，通过下式表示：
AFC(n)＝AFC(n-1)+δ_AFC
9.如权利要求8的装置，其中该δ_AFC通过下述步骤获得：
映射差值(dev)到指定的实数值；和
以使用零行程值的变量除该映射的值。
10.如权利要求9的装置，其中如果该差值是正的，则δ_AFC被作为负数获得，和其中如果差值是负的，则δ_AFC被作为正数获得。
11.一种移动通信终端的自动频率控制方法，包括下列步骤：
检测从基站发送的导频信号的当前峰值位置值；
计算表示当前峰值位置值和先前峰值位置之间的变量的量的AFC电压；和
基于该AFC电压控制被发送的输入信号的频率。
12.如权利要求11的方法，其中该检测包括：
检测导频信号；和
从该导频信号中检测峰值位置值。
13.如权利要求11的方法，其中该计算步骤包括：
通过从当前峰值位置值中减去先前的位置值和周期值计算差值；
通过计数差值(dev)中连续的0的个数计算零行程值；和
基于该差值和零行程值产生AFC电压。
14.如权利要求13的方法，其中该计算差值(dev)的步骤包括：
发送确认ACK信号到峰值检测器以便发现下一个峰值位置。
15.如权利要求13的方法，其中通过下式计算AFC电压：
AFC(n)＝AFC(n-1)+δ_AFC
16.如权利要求15的方法，其中通过下述步骤获得δ_AFC：
映射差值(dev)到特定的实数值；和
以使用零行程值的变量除该映射的值。
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