CN101771434A - 移动终端调整频偏的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动终端调整频偏的方法和装置，其方法包括如下步骤：终端检测服务小区和邻小区的下行广播信号强度；终端判断服务小区和最强的邻小区的下行广播信号强度之差是否大于门限，若是，终端根据服务小区的广播信道计算下行频偏，并以此频偏作为移动终端的频偏估计值；若否，终端根据服务小区的广播信道计算服务小区下行频偏，根据最强邻小区的广播信道计算最强邻小区的下行频偏，并合并这两个频偏作为移动终端的频偏估计值，用平滑的终端频偏估计值校正终端本地载波频率。本发明可避免终端从服务小区向邻小区转移时所面临的频偏突变问题，提高了终端在高速移动环境下的性能，同时也适用于低速运动的终端。

Description

移动终端调整频偏的方法和装置

技术领域

本发明涉及时分码分多址TD-SCDMA移动通信系统领域，尤其涉及TD-SCDMA移动通信系统在高速环境下的终端调整频偏的方法和装置。

背景技术

码分多址具有容量大、抗多径衰落能力强和频带利用率高等优点，已成为第三代移动通信无线传输技术的主流，其中TD-SCDMA(时分同步码分多址)就是具有代表性的系统，目前已经被广泛应用。

随着我国高速公路的陆续修建，铁路不断地提速，高速交通运输已经大范围开始应用，并大步向前发展。需要在高速交通工具上进行通讯业务的终端用户也越来越多，这就要求网络覆盖能提供良好的通信服务质量。

由于终端的移动，会在基站和终端之间产生多普勒频移，在移动通信系统中，特别是高速场景下，这种频移尤其明显。多普勒频移将使接收机和发射机之间产生频率误差，多普勒频移会影响链路性能，还会对系统得容量和覆盖产生影响。

多普勒频移的大小和相对运动速度大小有关，它们之间的关系是：

$f_d=-\frac{f_0}{C}\×v\×\cos \mathrm{\θ}$

其中，θ为终端移动方向和信号传播方向之间的夹角；v是终端运动速度；C为电磁波传播速度；f₀为载波频率。

较高速的交通工具速度一般在150km～250km范围内，在今后几年内，陆续会有不少交通路段的速度达到300～350km/h。在此速度范围内，多普勒频移超过400Hz，基站和终端必须完成足够的频偏补偿才能满足业务质量要求。

对于接收机来说，估计和发射机之间的频率误差并完成频率误差校正是接收机必须完成的功能。终端接收到f_d的频移，终端锁定下行信号频率后发送上行信号。终端和基站的相对运动方向不同，会产生正负不同的频偏，设f₀是基站的发射频率，当终端向远离基站的方向运动时，会产生负频偏-f_d，基站接收的频率是f₀-2□f_d，终端接收到的频率是f₀-f_d；当终端向靠近基站的方向运动时，会产生正频偏f_d，基站接收的频率是f₀+2□f_d，终端接收到的频率是f₀+f_d，如图1所示，当终端在两个基站之间运动，从一个基站驶向另一个基站的时候，终端为了完成小区重选和切换过程，需要相继接收相邻两个小区的信号，这时两个小区的下行信号之间会出现频率跳变，从频率f₀-f_d调到频率f₀+f_d，终端将会有2*f_d的频率跳变。过大的频率偏移量会造成通信质量下降，严重的时候会导致下行链路中断。

终端如果对这种频偏跳变情况进行补偿，那么系统性能将大大降低，尤其是当频偏较大时(对应终端运动速度较高时)。因此寻找简单稳定的终端频偏调整方式对工程实现具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种移动终端调整频偏的方法和装置，通过提前将频偏调整到服务小区和邻小区综合决定的频偏上，从而避免了终端从服务小区向邻小区转移时所产生的频率跳变问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种移动终端调整频偏的方法，该方法包括如下步骤：

终端检测服务小区和邻小区的下行广播信号强度；

终端判断服务小区和最强的邻小区的下行广播信号强度之差是否大于门限：

若是，终端根据服务小区的广播信道计算下行频偏，并以此频偏作为移动终端的频偏估计值；

若否，终端根据服务小区的广播信道计算服务小区下行频偏，根据最强邻小区的广播信道计算最强邻小区的下行频偏，并合并这两个频偏作为移动终端的频偏估计值，用平滑的终端频偏估计值校正终端本地载波频率。

终端检测服务小区和邻小区的下行广播信号强度可以通过测量时分同步码分多址系统的下行同步码或者主公共控制物理信道的接收信号码功率获得。

当服务小区和最强的邻小区的下行广播信号强度之差大于门限时，终端根据服务小区的下行同步码计算下行频偏值。

当服务小区和最强的邻小区的下行广播信号强度之差小于或等于门限时，终端根据服务小区的下行同步码计算服务小区的下行频偏值Δf_{Service_cell}，根据最强邻小区的下行同步码计算邻小区的下行频偏值Δf_{Primary_neighbor_cell}，所述终端的下行频偏估计值Δf_terminal的合并方法为：

Δf_terminal＝α*Δf_{Service_cell}+(1-α)*Δf_{Primary_neighbor_cell}

其中，

β为邻小区权重因子，取值范围为0＜β≤2，取值由仿真或者实际场景确定，RSCP_{Service_cell}为服务小区的下行信号强度，RSCP_{Primary_neighbor_cell}为最强邻小区的下行信号强度。

较优的实施方式是，终端对频偏估计值再次滤波，其滤波方法为：

$\mathrm{\Δ}{\stackrel{\‾}{f_{\mathrm{ter}\min \mathrm{al}}}}_n=\mathrm{\ϵ}*\mathrm{\Δ}{\stackrel{\‾}{f_{\mathrm{ter}\min \mathrm{al}}}}_{n-1}+(1-\mathrm{\ϵ})*\mathrm{\Δ}{f}_{\mathrm{ter}\min a\ln }$

其中Δf_terminaln表示第n子帧上计算得到的瞬时终端下行频偏估计值，ε为滤波系数，0＜ε＜1，滤波后的

作为第n子帧的终端平滑下行频偏估计值，并以此终端平滑下行频偏估计值作为校正终端本地载波频率的值。

所述门限为服务小区占优门限，可通过仿真或无线场景测试获得。

本发明的移动终端调整频偏的装置，包括用于检测服务小区和邻小区的下行广播信号强度的下行广播信号强度检测单元，此外还包括：

广播信号强度判断单元，连接所述下行广播信号强度检测单元的输出端，用于判断服务小区和最强的邻小区的下行广播信号强度之差是否大于门限；

频偏估计值计算单元，连接所述广播信号强度判断单元的输出端，当服务小区和最强的邻小区的下行广播信号强度之差大于门限时，根据服务小区的广播信道计算下行频偏，并以此频偏作为移动终端的频偏估计值；当服务小区和最强的邻小区的下行广播信号强度之差小于或等于门限时，根据服务小区的广播信道计算服务小区下行频偏，根据最强邻小区的广播信道计算最强邻小区的下行频偏，并合并这两个频偏作为移动终端的频偏估计值。

本发明的移动终端调整频偏的装置还包括连接所述频偏估计值计算单元输出端的频偏估计值滤波单元，用于对频偏估计值进行滤波，并以滤波输出值作为校正终端本地载波频率的值。

本发明移动终端调整频偏的方法和装置与现有技术方法相比具有如下优点：终端在发生小区重选或者小区切换过程前，提前将频偏调整到由服务小区和邻小区综合决定的频偏上，避免了终端从服务小区向邻小区转移时所面临的频偏突变问题，提高了终端在高速移动环境下的性能。同时该方法和装置也适用于低速运动的终端，在提高终端高速移动时性能的同时对低速运动的终端性能没有影响。

附图说明

图1是终端移动过程中的频偏示意图；

图2是本发明移动终端调整频偏的方法实施例的流程图；

图3为本发明移动终端调整频偏的装置实施例的结构方框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明。

如图3所示，本发明移动终端调整频偏的装置包括依次连接的：下行广播信号强度检测单元1、广播信号强度判断单元2、频偏估计值计算单元3以及频偏估计值滤波单元4。其中，

所述下行广播信号强度检测单元1用于检测服务小区和邻小区的下行广播信号强度；

所述广播信号强度判断单元2连接下行广播信号强度检测单元1的输出端，用于判断服务小区和最强的邻小区的下行广播信号强度之差是否大于门限；

所述频偏估计值计算单元3连接广播信号强度判断单元2的输出端，根据广播信号强度判断单元2的判断结果计算频偏估计值。当服务小区和最强的邻小区的下行广播信号强度之差大于门限时，根据服务小区的广播信道计算下行频偏，并以此频偏作为移动终端的频偏估计值；当服务小区和最强的邻小区的下行广播信号强度之差小于或等于门限时，根据服务小区的广播信道计算服务小区下行频偏，根据最强邻小区的广播信道计算最强邻小区的下行频偏，并合并这两个频偏作为移动终端的频偏估计值。

所述频偏估计值滤波单元4连接频偏估计值计算单元3的输出端，用于对频偏估计值进行滤波，并以滤波输出值作为校正终端本地载波频率的值。

如图2所示，本发明的移动终端调整频偏的方法包括如下步骤：

步骤202，终端检测服务小区和邻小区的下行广播信号强度。

步骤204，终端判断服务小区和最强的邻小区的下行广播信号强度之差是否大于门限，若是，至步骤206；若否，至步骤208。

步骤206，终端根据服务小区的广播信道计算下行频偏，并以此频偏作为移动终端的频偏估计值。

步骤208，终端根据服务小区的广播信道计算服务小区下行频偏，根据最强邻小区的广播信道计算最强邻小区的下行频偏，并合并这两个频偏作为移动终端的频偏估计值。

在步骤202中，终端检测服务小区和邻小区的下行广播信号强度可以通过测量TD-SCDMA系统的SYNC_DL(下行同步码)和PCCPCH(Primary Common ControlPhysical Channel，主公共控制物理信道)信道的RSCP(Received Signal CodePower，接收信号码功率)获得。

在步骤204中，终端判断服务小区和最强的邻小区的下行广播信号强度之差是否大于门限的过程如下所述：

RSCP_{Service_cell}-RSCP_{Primary_neighbor_cell}＞Threshold

其中RSCP_{Service_cell}为服务小区的下行信号强度；RSCP_{Primary_neighbor_cell}为下行信号强度最强的邻小区的下行信号强度；Threshold为“服务小区占优门限”，通过仿真或者无线场景测试获得。

步骤206中，终端根据服务小区的DwPTS(下行同步码)计算下行频偏值Δf_{Service_cell}，并以Δf_{Service_cell}作为终端的下行频偏估计值Δf_terminal去校正终端本地载波频率。

步骤208中，终端根据服务小区的DwPTS(下行同步码)计算下行频偏值Δf_{Service_cell}，根据最强邻小区的DwPTS(下行同步码)计算下行频偏值Δf_{Primary_neighbor_cell}，并将Δf_{Service_cell}和Δf_{Primary_neighbor_cell}合并作为终端的下行频偏估计值Δf_terminal去校正终端本地载波频率。作为一个实施例，本发明给出的合并方法为：

Δf_terminal＝α*Δf_{Service_cell}+(1-α)*Δf_{Primary_neighbor_cell}

其中，

β为邻小区权重因子，取值范围为0＜β≤2，取值由仿真或者实际场景确定。

可选的并可优化的，在步骤206和208中，终端可以对Δf_terminal再次滤波并以滤波值输出值作为校正本地载波频率的值，本发明给出的方法如下：

$\mathrm{\Δ}{\stackrel{\‾}{f_{\mathrm{ter}\min \mathrm{al}}}}_n=\mathrm{\ϵ}*\mathrm{\Δ}{\stackrel{\‾}{f_{\mathrm{ter}\min \mathrm{al}}}}_{n-1}+(1-\mathrm{\ϵ})*\mathrm{\Δ}{f}_{\mathrm{ter}\min a\ln }$

其中Δf_terminaln表示第n子帧(subframe)上通过步骤206或者步骤208计算得到的瞬时“终端下行频偏估计值”，ε为滤波系数，0＜ε＜1，滤波后的

作为第n子帧的“终端平滑下行频偏估计值”，并以此“终端平滑下行频偏估计值”去校正终端本地载波频率。

步骤206和208中终端通过TD-SCDMA小区广播的DwPTS(下行同步码)信号计算下行频偏值Δf_{Service_cell}的方法可以采用众所周知的针对下行同步码序列的序列相关法来计算。

经过上述频偏调整过程，终端将在发生小区重选或者小区切换过程前，提前将频偏调整到由服务小区和邻小区综合决定的频偏上，避免了终端从服务小区向邻小区转移时所面临的频偏突变问题，提高了终端在高速移动环境下的性能。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种移动终端调整频偏的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

终端检测服务小区和邻小区的下行广播信号强度；

终端判断服务小区和最强的邻小区的下行广播信号强度之差是否大于门限：

若是，终端根据服务小区的广播信道计算下行频偏，并以此频偏作为移动终端的频偏估计值；

若否，终端根据服务小区的广播信道计算服务小区下行频偏，根据最强邻小区的广播信道计算最强邻小区的下行频偏，并合并这两个频偏作为移动终端的频偏估计值，用平滑的终端频偏估计值校正终端本地载波频率。

2.根据权利要求1所述的移动终端调整频偏的方法，其特征在于：终端检测服务小区和邻小区的下行广播信号强度是通过测量时分同步码分多址系统的下行同步码或者主公共控制物理信道的接收信号码功率获得。

3.根据权利要求1所述的移动终端调整频偏的方法，其特征在于：当服务小区和最强的邻小区的下行广播信号强度之差大于门限时，终端根据服务小区的下行同步码计算下行频偏值。

4.根据权利要求1所述的移动终端调整频偏的方法，其特征在于：当服务小区和最强的邻小区的下行广播信号强度之差小于或等于门限时，终端根据服务小区的下行同步码计算服务小区的下行频偏值Δf_{Service_cell}，根据最强邻小区的下行同步码计算邻小区的下行频偏值Δf_{Primary_neighbor_cell}，所述终端的下行频偏估计值Δf_terminal的合并方法为：

Δf_terminal＝α*Δf_{Service_cell}+(1-α)*Δf_{Primary_neighbor_cell}

其中，β为邻小区权重因子，取值范围为0＜β≤2，取值由仿真或者实际场景确定，RSCP_{Service_cell}为服务小区的下行信号强度，RSCP_{Primary_neighbor_cell}为最强邻小区的下行信号强度。

5.根据权利要求1至4任一项所述的移动终端调整频偏的方法，其特征在于：终端对频偏估计值再次滤波，其滤波方法为：

$\mathrm{\Δ}{\stackrel{\‾}{f_{\mathrm{ter}\min \mathrm{al}}}}_n=\mathrm{\ϵ}*\mathrm{\Δ}{\stackrel{\‾}{f_{\mathrm{ter}\min \mathrm{al}}}}_{n-1}+(1-\mathrm{\ϵ})*\mathrm{\Δ}{f}_{\mathrm{ter}\min a\ln }$

其中Δf_terminaln表示第n子帧上计算得到的瞬时终端下行频偏估计值，ε为滤波系数，0＜ε＜1，滤波后的

作为第n子帧的终端平滑下行频偏估计值，并以此终端平滑下行频偏估计值作为校正终端本地载波频率的值。

6.根据权利要求1至4任一项所述的移动终端调整频偏的方法，其特征在于：所述门限为服务小区占优门限，通过仿真或无线场景测试获得。

7.一种移动终端调整频偏的装置，包括用于检测服务小区和邻小区的下行广播信号强度的下行广播信号强度检测单元(1)，其特征在于还包括：

广播信号强度判断单元(2)，连接所述下行广播信号强度检测单元(1)的输出端，用于判断服务小区和最强的邻小区的下行广播信号强度之差是否大于门限；

频偏估计值计算单元(3)，连接所述广播信号强度判断单元(2)的输出端，当服务小区和最强的邻小区的下行广播信号强度之差大于门限时，根据服务小区的广播信道计算下行频偏，并以此频偏作为移动终端的频偏估计值；当服务小区和最强的邻小区的下行广播信号强度之差小于或等于门限时，根据服务小区的广播信道计算服务小区下行频偏，根据最强邻小区的广播信道计算最强邻小区的下行频偏，并合并这两个频偏作为移动终端的频偏估计值。

8.根据权利要求7所述的移动终端调整频偏的装置，其特征在于：还包括连接所述频偏估计值计算单元(3)输出端的频偏估计值滤波单元(4)，用于对频偏估计值进行滤波，并以滤波输出值作为校正终端本地载波频率的值。

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