CN102948122B - 用于多载波接收机的频移误差补偿方法及设备 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种由多载波接收机使用的频率偏置补偿技术。与传统的接收机设计相比，该技术引入了将多载波信号发射和接收中涉及的不同载波的各种频率偏置相关的新功能。该新功能可以与自动频率控制(AFC)功能结合，AFC则可以使用新功能所提供的相关信息，在将载波相关时实现明显更好的频率误差/偏置估计。作为方法方面，该频率偏置补偿技术包括以下步骤：接收调制在多个载频上的信号；导出每个载频的频率偏置，从而提供与所述多个载频相对应的多个频率偏置；将所述多个频率偏置相关；以及根据相关结果来控制对频率偏置的补偿。

Description

用于多载波接收机的频移误差补偿方法及设备

技术领域

本发明涉及无线通信系统。具体地讲，本发明涉及多载波通信系统的频移补偿技术。

背景技术

通用移动通信系统(UMTS)是一种当前广泛使用的无线通信系统。在UMTS中，与在任意其他无线系统中一样，在发射机中，由于无线信道中的多普勒偏移，会引入发射机(例如基站)和接收机(例如，用户终端)之间的频率误差或偏置。这种频率偏置会导致接收机处通信性能下降，例如误比特率的上升和吞吐量的下降。因此，希望可以在接收机处补偿这些频率偏置，例如使得频率偏置减为最小，以便实现最佳性能。

无线通信系统的开发商和运营商始终都具有提供持续增长的数据率的压力，然而无线电频谱是有限的资源。对这种需求的一种解决方案是高速下行链路分组接入(HSDPA)协议，其使得传统UMTS网络可以提供更高数据传输速度和容量。传统UMTS系统中的HSDPA是基于单个小区、或单载波操作的。因此，在接收机处针对单载波操作补偿发射机和接收机之间的频率偏置。

为了实现更高的数据率，3GPP标准团体已通过了双小区(或双载波)高速下行链路分组接入(DC-HSDPA)协议，其可以在从用户终端的角度来看的峰值速率和频率比特率方面改善比特率。在DC-HSDPA中，将针对特定接收机的数据调制到不同频率的两个分立的HSDPA载波上，然后一起向接收机发射。

双载波HSDPA被包括在3GPP的发布版本8中，诸如双波段HSDPA和DC-HSUPA之类的其他变体被包括在发布版本9中。在3GPP文档“TechnicalSpecificationGroupRadioAccessNetwork；Dual-CellHSDPAOperations”，3GPP，TR25.825V.1.0.0中解决了双载波操作的HSDPA特有问题。

已经提出了使用多于两个载波。多载波(MC)操作涉及联合地调度两个或多个HSDPA载波以提高每个用户终端的峰值数据率，并通过复用CELLDCH状态下的载波来提高可用频率资源的利用。

在DC-HSDPA或MC-HSDPA中，存在两种载波：第一种载波被称为“锚载波”，承载所有传统物理信道，包括DPCH/F-DPCH、E-HICH、E-RGCH、E-AGCH、PICH、SCCPCH、AICH等。另一种载波涉及“补充”载波，承载物理信道的简化集合，以降低信令开销。

根据3GPP技术规范“UniversalMobileTelecommunicationsSystem(UMTS)；Multiplexingandchannelcoding(FDD)”，3GPPTS25.212第8.5.0版本，发布版本8，UMTS系统中针对单载波所需的基站频率精确度对于宏基站而言是0.05ppm。考虑DC-HSDPA情况下的两个独立载波，基站参考点处的相对频率误差可以达到0.1ppm。当前尚没有关于基站相对频率误差的3GPP需求，但是，可以假定使用相同的源来产生频率的基站可以具有低于0.1ppm的相对频率误差，这是因为可以从用户终端相对频率误差的最终值中排除在源中引入的误差。

接收机处的频率偏置估计和补偿通常通过所谓的自动频率控制(AFC)功能来执行。由于用户终端通常依赖于廉价的振荡器来提供时间和/或频率参考，所以它们必需反复地估计接收信号和机载(on-board)参考信号之间的时间和频率偏置，以便正确且有效地接收和解码接收数据。显然，这对于当今的无线通信系统的多载波扩展而言也是这样。

发明内容

鉴于上述发展和需求，需要一种改进技术，以有效地补偿多载波无线通信系统中的频率偏置。

为了满足上述需求，本发明提出了一种由多载波接收机使用的频率偏置补偿技术。

根据第一方面，提供了一种用于多载波接收机的频率偏置补偿方法。该方法包括以下步骤：接收调制在多个载频上的信号；导出每个载频的频率偏置，从而提供与所述多个载频相对应的多个频率偏置；将所述多个频率偏置相关；以及根据相关结果来控制对频率偏置的补偿。

在导出每个载频的频率偏置的步骤中，可以执行以下操作：根据在相应载波上接收到的信号中包括的参考符号集合，导出频率误差信号；以及针对相应载波，对关于至少一个参考符号集合的频率误差信号进行累加，以便获得累加频率误差信号。累加频率误差信号可以用在所述多个频率偏置的相关中。例如，针对每个载波，可以形成频率误差信号组，其中该组包括关于多个参考符号集合的多个累加频率误差信号。其后，可以计算频率误差信号组之间的相关系数。

所计算的相关系数可以有助于频率偏置补偿的控制。具体地，控制对频率偏置的补偿可包括：将相关系数与至少一个阈值比较。根据示例性实施方式，可以使用两个或更多个阈值。例如，可以将相关系数与两个阈值比较，其中，第一阈值大于第二阈值，比较确定相关系数是否大于第一阈值和/或相关系数是否小于第二阈值。

控制对频率偏置的补偿的一个实现方式执行以下操作：针对每个接收天线-载波参考符号组合，计算信道估计；针对每个接收天线-载波组合，计算与参考符号集合中包括的后续符号相对应的信道估计之间的至少一个相位差；针对每个接收天线-载波组合，获得所述至少一个相位差的平均；在多个天线和载波上对平均相位差进行求和；根据求和的平均来导出频率校正值；以及使用导出的频率校正值来补偿频率偏置。在相位差计算中使用的信道估计的数目可以改变。可以将这种改变配置为动态地发生。

在对平均相位差进行求和中，可以针对不同载波使用不同的加权因子。例如，对于频率偏置具有较低方差或标准偏差的载波，可以使用较高的加权因子。具有较低方差/标准偏差的频率误差通常表明参考符号不太嘈杂。

控制对频率偏置的补偿的另一个实现方式包括以下操作：针对每个接收天线-载波参考符号组合，计算信道估计；针对每个接收天线-载波组合，计算与参考符号集合中包括的所有符号相对应的后续信道估计之间的相位差；针对至少一个载波，在多个接收天线和参考符号集合中的符号上对相位差进行求和，从而获得求和的相位差；针对至少一个载波，根据求和的相位差，导出频率校正值；获得与所述多个载波相对应的频率校正值的加权平均；以及使用获得的平均频率校正值来补偿频率偏置。

按照与上述第一实现方式类似的方式，可以针对不同载波使用不同的加权因子，以获得加权平均。不同加权因子的值可以取决于不同载波的信号强度或信号干扰(SIR)比。

根据第二方面，由计算机程序产品来实现频率偏置补偿技术。该计算机程序产品包括程序代码部分，用于当在计算设备上执行该计算机程序产品时，执行频率偏置补偿方法以及其各种实现方式。计算设备可以是用户终端或基站，但是不局限于这些实体。计算机程序产品可以存储在计算机可读记录介质上。

根据第三方面，为多载波接收机提供一种用于频率误差补偿的设备。该设备包括以下组件：接收单元，配置用于接收调制在多个载频上的信号；导出单元，配置用于导出每个载频的频率偏置；相关器，配置用于将导出的与多个载频相对应的所述多个频率偏置相关；以及控制器，配置用于根据相关结果来控制对频率偏置的补偿。

导出单元还适用于根据在相应载波上接收到的信号中包括的参考符号集合，导出频率误差信号；以及针对相应载波，对关于至少一个参考符号集合的频率误差信号进行累加，以便获得累加频率误差信号。此外，相关器还适用于针对每个载波，形成频率误差信号组，其中该组包括关于多个参考符号集合的多个累加频率误差信号。相关器还可以计算频率误差信号组之间的相关系数。该设备还可以包括比较器，适用于将相关系数与至少一个阈值比较。

该设备还可包括：频率校正器，适用于导出用于补偿频率偏置的频率校正值。关于这一点，可能存在频率校正器的不同实现方式。在一个实现方式中，频率校正器适用于执行以下操作：针对每个接收天线-载波参考符号组合，计算信道估计；针对每个接收天线-载波组合，计算与参考符号集合中包括的后续符号相对应的信道估计之间的至少一个相位差；针对每个接收天线-载波组合，获得所述至少一个相位差的平均；在多个天线和载波上对平均相位差进行求和；根据求和的平均来导出频率校正值；以及使用导出的频率校正值来补偿频率偏置。

在另一个实现方式中，频率校正器可适用于操作如下：针对每个接收天线-载波参考符号组合，计算信道估计；针对每个接收天线-载波组合，计算与参考符号集合中包括的所有符号相对应的后续信道估计之间的相位差；针对至少一个载波，在多个接收天线和参考符号集合中的符号上对相位差进行求和，从而获得求和的相位差；针对至少一个载波，根据求和的相位差，导出频率校正值；获得与所述多个载波相对应的频率校正值的加权平均；以及使用获得的平均频率校正值来补偿频率偏置。

上述两个实现方式可以包括在一个频率校正器内，或者是分离的。

根据另一方面，提供了一种包括上述设备的多载波信号接收机。还提供了一种用户终端，包括在本文中提出的设备或多载波信号接收机。另外，提供了一种基站，包括在本文中提出的设备或多载波信号接收机。

附图说明

下面，参考附图中示出的示意性实施例来进一步描述本发明，附图中：

图1示出了包括针对频率偏置补偿的自动频率控制功能的基线多载波接收机的方框图，其中可以实施在本文中提出的频率偏置补偿技术；

图2示出了在本文中提出的频率偏置补偿技术的设备实施例的方框图；

图3示出了频率偏置补偿技术的方法实施例的流程图；

图4示出了频率偏置补偿技术的另一设备实施例的方框图；以及

图5示出了频率偏置补偿技术的另一方法实施例的流程图。

具体实施方式

下面，为了解释而非限制，给出例如具体通信标准的特定细节，以便提供对本发明的详尽理解。对于本领域技术人员而言显而易见的是可以在脱离这些特定细节的实施例中实现本发明。

本领域技术人员还可以认识到，可以使用包括硬件、软件或其任意组合的处理电路来实施下面在本文中解释的各种功能中的一个或多个功能。可以结合编程微处理器或通用计算机、使用专用集成电路(ASIC)和/或数字信号处理器(DSP)，来提供软件。还可以认识到，当将本发明描述为一种方法时，本发明可以包括在计算机处理器和与处理器相连的存储器中，其中，存储器编码有一个或多个程序，当由处理器执行时，所述程序执行所述方法。

通常，在本文中提出的自动频率校正(AFC)包括两个功能组件：频率误差/偏置的估计和对其的校正/补偿。在基本AFC实现方式中，可以通过将接收机接收的信号与接收机获得的参考符号集合(例如，公共导频信道(CPICH)导频符号)比较来执行频率偏置补偿；估计的频率误差可以表示为IQ面中恢复的导频符号随时间的旋转。

在发射机和接收机之间，发射信号的相位由于频率偏移、信道传播等而可能发生失真。可以利用导频符号，如下来测量相位失真，作为信道估计：

$\hat{y}={\stackrel{\→}{s}}_{curr}*{\left({\stackrel{\→}{s}}_{prev}\right)}^{*},$

其中和是当前和前一导频符号，是的复共轭。

然后可以按照以下关系，通过信道估计的相位来确定频率误差或偏置Δf：

$2{\mathrm{\π\ΔfT}}_0=arctan\left(\frac{\mathrm{Im}\left(\hat{y}\right)}{\mathrm{Re}\left(\hat{y}\right)}\right),$ 其中T₀是采样周期。

图1示出了N个载波、并且使用一个本机振荡器和两个接收机路径的情况下的基线多载波接收机。如图所示，利用两个天线接收N个载波，并通过相关联的低噪声放大器(LNA)99、100来放大。使用混频器101、201、锁相环(PLL)300和模拟振荡器301，将所放大的信号下变频至基带频率，使得DC精确地出现在N个接收到的载波之间。在具有两个载波f₁和f₂的双载波系统的一个实施例中，模拟振荡器301的频率可以设置为(f₁+f₂)/2，以便DC落在两个接收到的载波频率f₁和f₂之间。两个接收信号然后通过相应数字前端(DFE)102、202，数字前端执行模拟至数字转换、低通滤波、以及自动增益控制操作。载波在离开DFE之后分离。

此后，使用包括混频器和频移器的功能框103、104、105、203、204和205，将载波下变频至零频率。在上述两载波系统的实施例中，f_shift，1＝(f₁-f₂)/2和f_shift，2＝-(f₁-f₂)/2。功能框103、104、105、203、204和205包括标称载波频率偏置，可能间隔5MHz，或者间隔符合适用的信道光栅的任意其他值。一旦所关注的载波已经下变频至零频率，则使用由功能框106、107、108、206、207和208表示的后续低通滤波器去除相邻的多余载波。然后输出通过数字射频(DigRF)接口302被传送至基带处理器框303。

以规则的时间间隔，例如每个时隙一次，框303还输出一组接收且解扩的已知参考符号S_ref。该组S_ref包括N_ref个符号。S_ref可以是例如一组公共导频信道(CPICH)导频符号其中i表示导频符号编号，从1至N_ref，c表示载波编号，a表示接收机天线编号。导频符号被馈送至自动频率控制框304以进行进一步处理。

AFC304分析接收的导频符号，并产生频率校正控制命令，以调节框300处的PLL，并降低发射频率和接收频率之间的频率偏置。AFC304可以附加地产生一些数字振荡器信号，以降低载波之间的频率偏置。

AFC304进行的频率校正控制命令的产生执行如下：

1.根据下式产生信道估计其中c表示载波编号，a表示接收天线，i表示接收到的导频符号在所处理的参考符号集合内的索引：

$h_i^{c,a}=g_i^{c,a}{\left(p_i^c\right)}^{*}---\left(1\right)$

其中表示发射的(已知)导频，*表示复共轭。

2.针对i＝0，1，...，N_ref-1，根据下式计算相位差或相位Δ：

${\mathrm{\Δh}}_i^{c,a}=h_{i+1}^{c,a}\·{\left(h_i^{c,a}\right)}^{*}---\left(2\right)$

其中是根据前一参考符号集合的最近的信道估计。

3.根据例如下式，对在前一步骤中获得的相位Δ值进行滤波：

$y_c={\mathrm{\Σ}}_{a=1}^A{\mathrm{\Σ}}_{i=0}^{N_{ref}-1}{\mathrm{\Δh}}_i^{c,a}---\left(3\right)$

尽管在表达式(3)中未明确示出，但是，诸如WCDMA接收机之类的某些无线通信接收机可以以不同的时间延迟采用解扩器，即所谓的“叉指(finger)”。通常可以调节所采用的叉指的数目，以与传播信道相匹配。如果采用了多于一个叉指，则可以还在叉指上对y_c进行滤波，并且表达式(3)将变为

$y_c=\underset{a=1}{\overset{A}{\Σ}}\underset{f=1}{\overset{F_{c,a}}{\Σ}}{\mathrm{\Σ}}_{i=0}^{N_{ref}-1}{\mathrm{\Δh}}_{i,f}^{c,a}---\left(3a\right)$

其中表示在步骤2中获得的相位Δ值，但是除了针对每个载波、接收机天线和包括N_ref个符号的每个接收到的参考符号集合S_ref中的导频符号具有一个值，还针对每个叉指f具有一个值。Fc，a表示来自载波c和天线a的所有叉指集合，A表示所采用的天线数目。如果需要，可以对y_c进行滤波。

4.然后基于y_c，按照下式计算角度：

5.频率误差可以计算为

其中Δt是的两个后续计算之间的时间。

6.使用各个频率误差的线性平均，形成PLL(框300)的控制信号

${\mathrm{PLL}}_{cntrl}=-\frac{1}{N_c}\underset{C}{\Σ}{f}_{err,c}---\left(6\right)$

其中N_c是载波数目。

7.如下计算每个载波上的残留频率误差：

f_{err，residual，c}＝f_err，c+PLL_cntrl(7)

8.数字振荡器(框103、104、105、203、204、205)的控制信号可以给出如下

DO_cntrl，c＝-f_{err，residual，c}(8)

9.将PLL_cntrl信号提供给PLL(框300)，将DO_cntrl，l提供给与载波1(框103和203)相对应的数字振荡器，将DO_cntrl，c提供给与载波c(框105和205)相对应的数字振荡器。

AFC性能可以直接影响接收机性能(例如，按照最大吞吐量测量到的性能)。因此，对AFC功能的任何改进均会导致整个系统的改进。公知在发射机侧(例如，基站或节点B)使用相同的振荡器来产生不同的载波信号。由于预期为了最小化成本，网络运营商将针对越来越多的基站或节点B使用公共频率资源来产生多个载波信号，因此，载波中的频率偏置将高度相关。当前已知的频率偏置补偿技术无法利用该相关信息来提高系统性能。

此外，当前已知的频率偏置补偿技术无法认识到，频率偏置的估计可能在一个载波上好于另一个载波。在两载波系统中，如果一个载波具有良好频率偏置估计而另一个载波具有较差频率偏置估计，则该技术可能因此产生比仅使用一个载波的估计要差的次优估计。

为了在多载波无线通信系统中更好地补偿频率偏置，提供了一种改善的频率偏置补偿技术。与传统接收机设计相比，该技术向接收机引入新的功能，该功能将在多载波发射和接收中使用的不同载波的各个频率偏置相关。该新功能可以与实现改进AFC算法的AFC结合。改进AFC算法可以利用新功能所提供的相关信息，从而在将载波相关时实现明显更好的频率偏置估计。

图2示出了由多载波接收机使用的改进频率偏置补偿技术的设备实施例20。该设备20可以在图1所示的接收机内实现。

如图2所示，设备20主要包括四个组件，接收单元22、导出单元24、相关器26和控制器28。接收单元22被配置用于接收信号，包括多载波信号，即调制在多个载频上的信号。导出单元24被配置用于导出每个载频的频率偏置；因此，对于多载波信号所调制到且在其上发射的多个载频，导出单元24可以分别导出多个频率偏置。相关器26被配置用于将与多个载频相对应导出的多个频率偏置相关。控制器28被配置用于根据相关结果来控制对频率偏置的补偿。

参考图3，提供了多载波接收机的改进频率偏置补偿技术的方法实施例30。图2所示的设备实施例20以及其任意实施方式均可以被配置用于执行方法30或其变体。

如图3所示，频率偏置补偿方法30开始于步骤32，在此，由例如多载波接收机接收到调制在多个载频上的信号。然后在步骤34，导出每个载频的频率偏置；因此，导出与多个载频相对应的多个频率偏置。接下来在步骤36，将多个频率偏置相关，以便输出相关结果。最后，根据相关结果，相应地控制频率偏置的补偿。

下面，参考图4来提供频率偏置补偿技术的更详尽解释，图4示出了另一设备实施例40。

从共同的附图标记可以看出，设备40的一些组件和功能与图1所示的设备10中包括的对应组件和功能类似。为了简洁起见，在此不再重复类似组件的功能细节。然而，与设备实施例10相比，设备40附加地包括相关单元306，相关单元306被示为与AFC算法304连接。

本质上，相关单元306用于确定两个或更多个载波是否具有相关的频率偏置。相关单元306的输出被馈送至AFC框304，以控制适当AFC算法的选择和/或AFC算法之间的切换。在一些实施方式中，相关单元306可以包括滞后环路，用于确保AFC算法切换中的稳定性(从图5中可以看到)。应该认识到，两个或更多个载波的频率偏置之间的相关可以附加地取决于信道条件，尤其是相干带宽。为了解决这一问题，相关单元306可以被设计为实现AFC算法的动态切换。

为了使用相关单元306输出的相关信息，现在提出新的/修改的AFC算法。下面呈现相关单元306和新的/修改的AFC算法的示例。尽管示例涉及两个载波，应该认识到，可以容易地调整为多于两个载波。

下面参考图3和图4描述关于相关单元的操作的更多细节。参考图3所示的步骤34，要导出每个载频的频率偏置。为了这么做，根据在相应载波上接收的信号中包括的参考符号集合来导出频率误差信号。然后对于相应载波，针对至少一个参考符号集合对频率误差信号进行累加，以便获得累加频率误差信号。

上述操作可以由设备40内的单元来执行，即图4在305所示的所谓“累加单元”。为了清楚起见，累加单元305在图4中被示出为与相关单元306分离的独立单元。然而，就功能而言，累加单元305可以视为相关单元306的一部分；因此，累加单元305也可以在物理上并入相关单元306。在特定实施方式中，累加单元305通过对频率误差信号累加来计算频率误差，例如绝对频率误差，现在对此进行更详细讨论。

在已经接收到k个参考符号集合S_ref时，载波1和2的绝对频率误差给出如下：

$F_{err,1,k}=\underset{i=0}{\overset{k}{\Σ}}{f}_{err,1,i}---\left(9\right)$

$F_{err,2,k}=\underset{i=0}{\overset{k}{\Σ}}{f}_{err,2,i}---\left(10\right)$

其中F_err，1，k和F_err，2，k分别表示载波1和载波2上的绝对频率误差信号。

然后在多个频率偏置的相关中使用累加频率误差信号。对于每个载波，形成频率误差信号组，该组包括针对多个参考符号集合的多个累加频率误差信号。其后，计算频率误差信号组之间的相关系数。这些操作由相关单元306执行。

在特定实施方式中，相关单元306存储针对所有载波的累加单元305的最后L个累加频率误差信号。在两个载波的情况下，相关单元306执行以下示例的过程(应该注意到，也可以使用测量相关的其他度量)：

假定X和Y表示针对两个不同载波的从参考符号集合k至参考符号集合k+L-1的所有频率误差组，假定ρ_X，Y是X和Y之间的相关系数。相关单元306则计算如下：

X＝{F_err，1，k，F_{err，1，k+1}，...，F_{err，1，k+L-1}}(11)

Y＝{F_err，2，k，F_{err，2，k+1}，...，F_{err，2，k+L-1}}(12)

${\mathrm{\ρ}}_{X,Y}=\frac{E\[(X-{\mathrm{\μ}}_X)(Y-{\mathrm{\μ}}_Y)\]}{{\mathrm{\σ}}_X{\mathrm{\σ}}_Y}---\left(13\right)$

其中，

μ_X＝E(X)

μ_Y＝E(Y)

${\mathrm{\σ}}_X=\sqrt{E\[{(X-{\mathrm{\μ}}_X)}^2\]}$

${\mathrm{\σ}}_Y=\sqrt{E\[{(X-{\mathrm{\μ}}_Y)}^2\]}$

其中，

E(·)是期望运算。

如上所计算的相关系数ρ_X，Y可以有助于控制频率偏置补偿。具体地，对频率偏置的补偿的控制可以包括：将相关系数与至少一个阈值比较。根据特定实施方式，可以使用两个或更多个阈值。例如，相关系数可以与两个阈值比较，其中第一阈值大于第二阈值，且该比较确定相关系数是否大于第一阈值和/或相关阈值是否小于第二阈值。

由AFC框304执行实际的频率偏置补偿和对其进行控制。在定义两个阈值的情况下，对频率偏置补偿的控制可以开始于如图5所示的方法示例所示，通过将相关系数与两个阈值比较来选择/切换适当的AFC算法：

如果ρ_X，Y＞τ₁，则选择AFC算法的相关模式，或者将AFC算法切换至相关模式；

如果ρ_X，Y＜τ₂，则选择AFC算法的不相关模式，或者将AFC算法切换至不相关模式；

如果ρ_X，Y位于两个阈值之间，则保持当前使用的AFC算法。

具有这样两个阈值，其中τ₁＞τ₂，添加滞后并确保算法切换的稳定性。

如果选择相关模式，则AFC框304执行以下过程(“新的AFC算法”)，以控制对频率偏置的补偿：针对每个接收天线-载波参考符号组合，计算信道估计；针对每个接收天线-载波组合，计算与参考符号集合中包括的后续符号相对应的信道估计之间的至少一个相位差；针对每个接收天线-载波组合，获得所述至少一个相位差的平均；在多个天线和载波上对平均相位差进行求和；根据求和的平均来导出频率相关值；以及使用导出的频率相关值来补偿频率偏置。

下面给出针对相关模式的新的AFC算法的具体示例。尽管关于具有解扩器(即，叉指)的接收机来解释该示例，但是应该认识到，新AFC算法可以适用于没有叉指的接收机或者用在没有叉指的接收机中。

1.假定和是针对天线a、叉指f和载波c的前一和当前参考符号，可以是CPICH信道估计或DPCH信道采样。然后信道采样计算如下：

$h_{a,f,c}^i=g_{a,f,c}^i{\left(p_c^i\right)}^{*}---\left(14\right)$

其中表示接收符号，表示已知导频符号，*表示复共轭。

2.针对a＝1，2，...A，f＝1，2，...，F和c＝1，2，...，C，使用n个信道采样，首先计算相位Δ

该算法使用n个连续信道估计来计算一个频率误差估计。可以以三种方式来使用关于相关的信息：

(i)在保持频率误差校正应用速率(应用AFC校正更新的频率)恒定的同时提高频率误差估计的精确度。

(ii)在保持频率误差估计的精确度恒定的同时提高频率误差校正应用速率。

(iii)部分地提高频率误差估计精确度且部分地提高频率误差校正应用速率。

因此，这是频率误差校正应用速率和频率误差估计精确度之间的权衡。可以通过改变n的值来动态地控制该权衡。

3.使用相位Δ采样来计算平均：

$h_{a,f,c}^{avg}\frac{1}{n}\underset{i=m}{\overset{n+m}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\Δh}}_{a,f,c}^i---\left(16\right)$

4.在天线、叉指和载波上组合和缩放：

$y=\underset{a=1}{\overset{A}{\Σ}}\underset{f=1}{\overset{F}{\Σ}}\underset{c=1}{\overset{C}{\Σ}}\left(s_c{h}_{a,f,c}^{avg}\right)---\left(17\right)$

其中s_c是每个载波的缩放因子。该缩放因子可以用于给较强的载波赋予更大的权重。该缩放可以例如基于每个载波的频率误差的方差或标准偏差(该信息在相关单元中可获得)。具有高方差/标准偏差的频率误差表示，导频符号非常嘈杂。

5.然后计算缩放的角度

6.计算频率误差

其中，Δt是两个连续平均相位Δ(步骤3的结果)之间的时间。

将计算的频率误差直接应用于PLL：

PLL_cntrl＝-f_err(20)

将所有DO控制信号设置为0：

DO_cntrl，c＝0(21)

如果选择非相关模式，AFC框304执行以下过程(“修改的AFC算法”)，以控制对频率偏置的补偿：针对每个接收天线-载波参考符号组合，计算信道估计；针对每个接收天线-载波组合，计算与参考符号集合中包括的所有符号相对应的后续信道估计之间的相位差；针对至少一个载波，在多个接收天线和参考符号集合中的符号上对相位差进行求和，从而获得求和的相位差；针对至少一个载波，根据求和的相位差，导出频率校正值；获得与所述多个载波相对应的频率校正值的加权平均；以及使用获得的平均频率校正值来补偿频率偏置。

在特定实现方式中，针对非相关模式操作的修改的AFC算法执行如下：

步骤1-5与上述的“常规AFC算法”的步骤1-5相同。

“常规AFC算法”的步骤6修改如下：

使用各个频率误差的缩放平均，形成PLL(框300)的控制信号：

${\mathrm{PLL}}_{cntrl}=-\underset{C}{\Σ}{\mathrm{\α}}_c{f}_{err,c}---\left(22\right)$

其中α_c是载波相关缩放因子，且作为示例，α_c可以取决于载波c的信号强度或信号干扰(SIR)比。例如，如果载波具有较大信号强度或SIR比，则向其施加较大的缩放因子。

步骤7-9与上面结合图1所述的“常规AFC算法”的步骤7-9相同。

在本文中描述的频率偏移补偿技术可以实现多载波(例如DC-HSDPA或MC-HSDPA)接收机的有效实施，多载波接收机可以处理在载波之间具有相对频率偏置的多载波信号。

在本文中描述的频率偏置补偿技术还能够实现多载波(例如DC-HSDPA或MC-HSDPA)发射机的有效实施，使得多载波发射机能够在载波之间具有有限但非零的相对频率偏置的情况下操作。实施频率偏置补偿技术的接收机可以并入无线通信系统的用户设备(例如，移动终端、消费者手持机或个人数字助理、由个人计算机使用的无线数据卡等)或基站中。

本领域技术人员可以容易地注意到，尽管在本文中描述的频率偏置补偿技术考虑了两个载波、两个发射天线和两个接收天线的情况，但是该技术可以应用于具有载波和天线配置的任意组合的其他场景。类似地，尽管在本文中描述的技术考虑具有从射频至基带的直接下变频的接收机，但是该技术可以与其他接收机架构一起工作，例如低中频(低-IF)接收机。此外，尽管在本文中描述的技术考虑使用已知参考符号来估计频率偏置，但是也可以使用其他频率估计方法，例如盲频率估计。

尽管参考上述实施例描述了本发明，应该理解，该说明书仅用于示例性的目的。因此，本发明仅由所附权利要求书的范围限制。

Claims (21)

1.一种用于多载波接收机的频率偏置补偿方法，所述方法包括以下步骤：

在相应的载频，接收(32)多个载频中每个载频上的信号；

导出(34)所述多个载频中每个载频的频率偏置，以获得与所述多个载频相对应的多个频率偏置；

对与所述多个载频相对应的所述多个频率偏置进行相关(36)；以及

根据相关结果来控制(38)对频率偏置的补偿。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，导出(34)每个载频的频率偏置的步骤还包括以下步骤：

根据在相应载波上接收到的信号中包括的参考符号集合，导出频率误差信号；以及

针对相应载波，对关于至少一个参考符号集合的频率误差信号进行累加，以便获得累加的频率误差信号。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，对频率偏置进行相关(36)的步骤包括以下步骤：

针对每个载波，形成频率误差信号组，该频率误差信号组包括关于多个参考符号集合的多个累加的频率误差信号；以及

计算频率误差信号组之间的相关系数。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，控制(38)对频率偏置的补偿的步骤包括：

将相关系数与至少一个阈值比较。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，比较相关系数还包括以下步骤：

确定相关系数是否大于第一阈值，和/或

确定相关系数是否小于第二阈值，

其中，所述第一阈值大于所述第二阈值。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，控制(38)对频率偏置的补偿的步骤还包括以下步骤：

针对每个接收天线-载波-参考符号组合，计算信道估计；

针对每个接收天线-载波组合，计算与参考符号集合中包括的后续符号相对应的信道估计之间的至少一个相位差；

针对每个接收天线-载波组合，获得所述至少一个相位差的平均；

在多个天线和载波上对平均相位差进行求和；

根据求和的平均，导出频率校正值；以及

使用导出的频率校正值，补偿频率偏置。

7.根据权利要求6所述的方法，还包括：

动态地改变在计算所述至少一个相位差中使用的信道估计的数目。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，对平均相位差进行求和包括：针对不同载波使用不同的加权因子。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，对于频率偏置具有较低方差或标准偏差的载波，使用较高的加权因子。

10.根据权利要求5所述的方法，其中，控制(38)对频率偏置的补偿的步骤还包括以下步骤：

针对每个接收天线-载波-参考符号组合，计算信道估计；

针对每个接收天线-载波组合，计算与参考符号集合中包括的所有符号相对应的后续信道估计之间的相位差；

针对至少一个载波，在多个接收天线和参考符号集合中的符号上对相位差进行求和，从而获得求和的相位差；

针对至少一个载波，根据求和的相位差，导出频率校正值；

获得与所述多个载波相对应的频率校正值的加权平均；以及

使用获得的平均频率校正值，补偿频率偏置。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，获得频率校正值的加权平均包括：针对不同载波使用不同的加权因子。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，不同加权因子的值取决于不同载波的信号强度或信号干扰比。

13.一种用于多载波接收机的频率误差补偿的设备(20，40)，该设备(20，40)包括：

接收单元(22)，配置用于在相应的载频接收多个载频中每个载频上的信号；

导出单元(24)，配置用于导出所述多个载频中每个载频的频率偏置，以获得与所述多个载频相对应的多个频率偏置；

相关器(26，306)，配置用于对与所述多个载频相对应的所述多个频率偏置进行相关；以及

控制器(28)，配置用于根据相关结果来控制对频率偏置的补偿。

14.根据权利要求13所述的设备(20，40)，其中，所述导出单元(24)还适用于：

根据在相应载波上接收到的信号中包括的参考符号集合，导出频率误差信号；以及

针对相应载波，对关于至少一个参考符号集合的频率误差信号进行累加，以便获得累加的频率误差信号。

15.根据权利要求14所述的设备(20，40)，其中，所述相关器(26，306)还适用于：

针对每个载波，形成频率误差信号组，该频率误差信号组包括关于多个参考符号集合的多个累加的频率误差信号；以及

计算频率误差信号组之间的相关系数。

16.根据权利要求15所述的设备(20，40)，还包括：比较器，适用于将相关系数与至少一个阈值比较。

17.根据权利要求16所述的设备(20，40)，还包括：频率校正器，适用于：

针对每个接收天线-载波-参考符号组合，计算信道估计；

针对每个接收天线-载波组合，计算与参考符号集合中包括的后续符号相对应的信道估计之间的至少一个相位差；

针对每个接收天线-载波组合，获得所述至少一个相位差的平均；

在多个天线和载波上对平均相位差进行求和；

根据求和的平均，导出频率校正值；以及

使用导出的频率校正值，补偿频率偏置。

18.根据权利要求16至17中的任一项所述的设备(20，40)，还包括：频率校正器，适用于：

针对每个接收天线-载波-参考符号组合，计算信道估计；

针对每个接收天线-载波组合，计算与参考符号集合中包括的所有符号相对应的后续信道估计之间的相位差；

针对至少一个载波，在多个接收天线和参考符号集合中的符号上对相位差进行求和，从而获得求和的相位差；

针对至少一个载波，根据求和的相位差，导出频率校正值；

获得与所述多个载波相对应的频率校正值的加权平均；以及

使用获得的平均频率校正值，补偿频率偏置。

19.一种多载波信号接收机，包括根据权利要求13至18中的任一项所述的设备(20，40)。

20.一种用户终端，包括根据权利要求13至18中的任一项所述的设备或根据权利要求19所述的多载波信号接收机。

21.一种基站，包括根据权利要求13至18中的任一项所述的设备(20，40)或根据权利要求19所述的多载波信号接收机。