[發明專利]移動通信系統中的自動頻率控制的控制裝置和方法及采用該裝置和方法的移動通信設備

無效

• 申請號: 00135066.8
• 申請日: 2000-12-14
• 公開（公告）號: CN1305281A
• 公開（公告）日: 2001-07-25
• 發明（設計）人: 平田勝
• 申請（專利權）人: 日本電氣株式會社
• 主分類號: H04J13/02
• 分類號: H04J13/02;H04B1/40
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 鄒光新,傅康

本發明涉及一種移動通信系統的AFC控制裝置和方法及采用該裝置和方法的移動通信設備，更具體地說，涉及一個CDMA移動通信設備的AFC控制裝置和方法，它接收一個通過相位調制一個基帶信號獲得的擴頻信號，將該接收信號與一個本振信號相乘獲得一個基帶信號并解擴該基帶信號。

近年來，抗無線電干擾和入侵的CDMA(碼分多址)通信方案作為一個用于移動通信系統的通信方案受到了廣泛的關注。在碼分多址中，發射側用一個擴頻碼擴頻一個用戶信號并發射該擴頻信號。接收側用與發射側同樣的擴頻碼來解擴該接收信號以獲得原來的用戶信號。

碼分多址系統方案能當發射側的擴頻碼序列的相位與接收側的擴頻碼序列的相位相鎖定時才能在接收側解擴。為此，移動站用一個基準振蕩器TCXO(溫控晶體振蕩器)產生一個基準頻率信號，來解調從基站接收的信號。與此同時，移動站實行AFC(自動頻率控制)控制使基準頻率信號的頻率與發射基站的基準頻率信號的頻率相匹配。根據包含在基站發射的數據中的導頻符實現此自動頻率控制控制。

參閱圖1來描述用作為基站至移動站的信道的下行信道的信號格式。基站的發送數據由間隔為10毫秒的多個無線電幀構成。每個幀由16個時隙組成。每個時隙用來同時輸出一個音頻信道和一個公共導頻信道。這些信道用不同的擴頻碼(均已知)擴頻。在音頻信道中，音頻數據組成為一個數據符號并與多個導頻符號(例如兩個符號)一起傳輸。在導頻信道中，只發送包含大量控制信息的導頻符號。例如導頻信道有10個導頻符號。

在不同時隙中的音頻信道的導頻符號是不同的，但有預定的模式。為此，移動站在接收到導頻符號前就可預知導頻符號。數據符號用于諸如音頻信息的信息。移動站可用從導頻符號根據基站頻率來測量任何頻率誤差。

現參閱圖2來描述此頻率誤差。碼分多址通信方案用OPSK(正交移相鍵控)作為一個在擴頻和調制前使用的線性調制方案。每個符號是2比特數據，取值為(0,0),(0,1),(1,0)和(1,1)之一。這些值示于圖2的矢量圖中。換句話說，圖2示出了用于自動頻率控制控制的頻率誤差測量的導頻符號的相移量。

圖2中，同相分量(I)幅度沿橫坐標畫出，而正交分量(Q)的幅度沿縱坐標畫出。來自基站的發射數據的矢量取值(0,0),(0,1),(1,0)和(1,1)之一。如果發射數據矢量象導頻符號那樣預定的話，則元可通過直接畫(0,0)并將(0,1),(1,0)和(1,1)分別旋轉+90度，-90度和180度將所有的導頻碼畫在矢量圖上。

如果移動站出現了頻率誤差θ，則如圖2所示，位于(0,0)的導頻符號的實際測得的數據似乎從第一導頻符號矢量移相到第二導頻符號矢量。將此頻率誤差θ轉換為電壓，并控制溫控晶體振蕩器的控制電壓。

現參閱圖3描述自動頻率控制的控制。天線1接收基站發射的信號。混頻器2移去接收信號中的載波獲得基帶信號。A/D變換器3將基帶信號轉換為數字信號。解擴部分4將數字信號與PN碼(解擴碼：對256的擴頻速率，C1-C256)以獲得一個解擴的信號。積分器5對解擴輸出信號的一個符號的積分，由此產生一個符號數據。

一個頻率誤差測量部分7利用導頻數據的導頻符號來計算頻率誤差。自動頻率控制控制部分8將計算的頻率誤差轉換為一個溫控晶體振蕩器9的控制電壓以控制振蕩器9的頻率。用積分器得到的符號數據的導頻符號來測量在相鄰符號之間相移角。相移角被轉換為頻率誤差值并用此控制電壓控制溫控晶體振蕩器。

現舉一個例子說明在相鄰符號之間的相位旋轉量(相移量)和頻率誤差的關系，當符號速率和第一和第二導頻符號之間的相位旋轉量分別是15ksps和90度時，頻率誤差為：

頻率誤差θ=15ksps×(90°/360°)=3.75KHz

如果載波頻率為2GHz,3.75KHz的偏移的頻率誤差值是3.75KHz/2GHz=1.875ppm。

假設最初設定的溫控晶體振蕩器基準頻率的頻率誤差值較大，例如5ppm(當昂貴的溫控晶體振蕩器用來減少移動站的單位成本時，最初的頻率誤差值約為5ppm)。在這種情況下，如圖4A所示，在相鄰符號間的相移角是+225度，超過+180度。實際測得的相移量在誤差符號移動方向，經計算不是+225度而是-135度。

日本未審查專利公開No.9-331307，提出了一個將一個符號分成為多個部分的，例如前半和后半部分代替使用一個符號間相移量，和獲得在前和后半部分的符號數據之間的相移量。