CN103380574A - 接收装置、接收方法以及计算机程序 - Google Patents

Abstract

提供一种接收装置，该接收装置即使当在AFC跟踪操作的期间在传播路径环境中发生暂时的劣化时，也无需在传播路径环境恢复正常时的初始引入操作，并且，具有较低的功耗和缩短的不能进行通信的时间；还提供接收方法和计算机程序。该接收装置计算相对于参考信号的相位旋转角的方差，如果旋转角方差小于预设的阈值（TH），则补偿频率误差，并且，如果旋转角方差大于或等于阈值（TH），则停止频率误差补偿。

Description

接收装置、接收方法以及计算机程序

技术领域

本发明涉及接收机、接收方法以及计算机程序。

背景技术

在无线通信中，自动频率控制（在下文中，被称为“AFC”）通常用作用于补偿基站与终端之间的频率误差的技术，该频率误差是由于关于晶体振荡器（诸如温度补偿型晶体振荡器（TCXO）等）的产品差异和温度改变而引起的。

在根据第三代合作伙伴项目（3GPP）而标准化的长期演进（LTE）等的无线通信系统中，考虑这样的方法：通过使用同步信号和参考信号的时间轴上的相位旋转量而测量误差量以便校正。

在该方法中，相位旋转量的可追踪的范围限于+/-180度的范围。用来测量相位旋转量的信号的长的时间间隔导致大的相位旋转量，使得能够补偿频率误差的范围变窄。另一方面，短的时间间隔意味着在稳定的状况下测量小的变化，使得测量精度降低。

因此，实施的是二阶段控制；也就是说，因为频率误差通常在开始终端与基站之间的通信之前的阶段较大，所以使测量时间间隔变窄，以便允许更大的捕获（初始捕获阶段（initial acquisition stage））；并且，同时，在稳定地开始通信之后，使测量时间间隔变宽，以便提高精度（跟踪阶段）。

传统上，有时，统计处理单元运行用于监视来自相位差测量单元的相位差信号的相位差中的变化的方差计算处理；并且，在方差值超过标准方差值时，判断最可能实施了错误的AFC控制，然后，中断对AFC的误差信号的改变，以便停止AFC功能以维持基于即将停止之前的相位差信息的误差信号（例如，参考专利文献1）。

专利文献1：日本特开JP2001－223610号公报。

发明内容

技术问题

令人遗憾的是，存在着这样的可能性：当在开始通信之后的跟踪操作的期间发生传播路径环境的暂时的劣化的情况下，不再能够恰当地测量频率误差，使得执行错误的补偿且误差超过跟踪范围。在这样的情况下，需要再次运行初始捕获。那时，因为初始捕获的运行，出现问题，诸如不能进行通信的时间段的产生、功耗的增大等。

从而，本发明的目标是给出上述的问题的解决方案；即，提供这样的接收机、接收方法以及计算机程序：即使在当AFC的跟踪操作的期间发生传播路径环境的暂时的劣化的情况下，也消除在传播路径环境恢复其良好的状况之后的初始捕获的需要，以这样的方式，以使得能进一步降低功耗且进一步缩短不能进行通信的时间段。

问题的解决方案

为了给出上述的问题的解决方案，根据本发明的接收装置包括：方差计算部件，用于计算参考信号间的相位旋转角的方差；和频率补偿部件，如果所述旋转角的方差小于预定的第一阈值，则补偿频率误差，并且，如果所述旋转角的方差等于或大于所述第一阈值，则中断补偿频率误差的操作。

此外，根据本发明的接收方法包括：方差计算步骤，用于计算参考信号间的相位旋转角的方差；和频率补偿步骤，如果所述旋转角的方差小于预定的第一阈值，则补偿频率误差，并且，如果所述旋转角的方差等于或大于所述第一阈值，则中断补偿频率误差的操作。

此外，一种根据本发明的计算机程序，操作计算机以便进行包括下列步骤的操作：方差计算步骤，用于计算参考信号间的相位旋转角的方差；和频率补偿步骤，如果所述旋转角的方差小于预定的第一阈值，则补偿频率误差，并且，如果所述旋转角的方差等于或大于所述第一阈值，则中断补偿频率误差的操作。

发明的有利的效果

根据本发明，能够提供能进一步缩短不能进行通信的时间段且进一步降低功耗的接收机、接收方法以及计算机程序。

附图说明

图1是示出接收机的结构示例的框图；

图2是示出AFC控制单元16的结构示例的框图；

图3是用于说明TCXO控制的处理的示例的流程图；

图4是示出AFC控制单元16的另一结构示例的框图；

图5是用于说明TCXO控制的处理的另一示例的流程图；

图6是示出计算机的硬件的结构示例的框图。

具体实施方式

以下，参考图1至图6，说明根据本发明的示范实施例的接收机。

图1是示出接收机的结构示例的框图。接收机10经由由LTE规定的通信方法来接收信号。接收机10包括射频（RF）单元11、快速傅里叶变换（FFT）单元12、信道估计单元13、解调单元14、信道解码单元15以及AFC控制单元16。

由接收天线（未示出）接收的信号供给至接收机10的RF单元11（所接收的信号在下文中被称为“接收信号”）。RF单元11对接收信号进行A/D转换（从模拟转换为数字），并将作为A/D转换的结果而获得的数字信号供给至FFT单元12。FFT单元12经由傅里叶变换而将数字信号变换成频率分量的数据。然后，FFT单元12将频率分量的数据供给至信道估计单元13。

信道估计单元13通过使用来自频率分量的数据的参考信号来估计表示信道状态的信道估计矩阵，该参考信号预先映射在频率资源上。然后，信道估计单元13将信道估计矩阵供给至解调单元14和AFC控制单元16。

解调单元14基于接收信号、由信道估计单元13估计的信道估计矩阵等而将I分量和Q分量解调成似然信息。然后，解调单元14将似然信息供给至信道解码单元15。信道解码单元15执行纠错解码和检错，然后，将所获得的结果供给至更高层。

然后，接收机10中的AFC控制单元16基于由信道估计单元13估计的信道估计矩阵而测量频率误差，控制晶体振荡器，并且，输出TCXO控制值。

图2是示出AFC控制单元16的结构示例的框图。AFC控制单元16包括相关计算单元21、旋转角计算单元22、测量时间校正单元23、时间平均处理单元24、TCXO控制单元25以及方差测量单元26。

相关计算单元21根据公式（1）来计算RS的相关，其中，“a”是接收天线，“b”是发送天线，“t”是参考信号（在下文中，还被称为“RS”）的时间方向指数，“i”是RS的频率方向指数，并且，“h（a，b，t，i）”是与以上的参数相对应的信道估计值。

[数1]

……公式（1）

其中，RS的频率方向上的平均数由公式（2）表示。

[数2]

                                     ……公式（2）

同时，对根据AGC和FFT的采样的振幅和相位的校正值由公式（3）表示。

[数3]

                                       ……公式（3）

相关计算单元21将RS：V（a，b，t）的相关供给至旋转角计算单元22。

旋转角计算单元22通过使用由相关计算单元21计算的相关值：V（a，b，t）而根据公式（4）来计算RS间的旋转角：θ（a，b，t）。

[数4]

   ……公式（4）

其中，公式（4）中的Im（c）和Re（c）分别表示复数c的虚部和实部。

旋转角计算单元22将RS间的旋转角：θ（a，b，t）供给至测量时间校正单元23。

通过使用时间方向指数t的RS、时间方向指数t+1的RS的时间差T（t）以及标准时间T，测量时间校正单元23根据公式（5）而以标准时间T来调整旋转角：θ（a，b，t）。

[数5]

                    ……公式（5）

测量时间校正单元23将以标准时间T来调整的旋转角供给至时间平均处理单元24和方差测量单元26。

关于旋转角的N组数据；

[数6]

时间平均处理单元24根据公式（6）而计算它们的数据的平均。

[数7]

                ……公式（6）

旋转角的N组数据的平均；

[数8]

由时间平均处理单元24供给至TCXO控制单元25。

关于旋转角的N组数据；

[数9]

方差测量单元26根据公式（7）而计算它们的数据的方差。

[数10]

……公式（7）

旋转角的N组数据的方差；

[数11]

由方差测量单元26供给至TCXO控制单元25。

如果以下呈现的方差测量单元26计算出的方差小于阈值TH；

[数12]

那么，TCXO控制单元25计算TCXO控制值，并且，实施TCXO控制。

换句话说，在这种情况下，TCXO控制单元25通过使用以下表示的时间平均处理单元24计算出的旋转角的平均而计算TCXO控制值；

[数13]

并且，实施TCXO控制。

另一方面，如果以下呈现的方差等于或大于阈值TH；

[数14]

那么，TCXO控制单元25放弃测量结果，并且，以不改变TCXO的频率的方式进行控制。

图3是用于说明TCXO控制的处理的示例的流程图。在步骤S11，相关计算单元21通过使用接收天线：a、发送天线：b、RS的时间方向指数：t、RS的频率方向指数：i以及与以上的参数相对应的信道估计值：h（a，b，t，i），根据公式（1）来计算RS的相关。

在步骤S12，旋转角计算单元22通过使用由相关计算单元21计算的相关值，根据公式（4）来计算RS间的旋转角。

在步骤S13，通过使用时间方向指数t的RS、时间方向指数t+1的RS的时间差T（t）以及标准时间T，测量时间校正单元23根据公式（5）而以标准时间T来调整旋转角。

在步骤S14，时间平均处理单元24根据公式（6）来计算旋转角的N组数据的平均。

在步骤S15，方差测量单元26根据公式（7）来计算旋转角的N组数据的方差。

在步骤S16，TCXO控制单元25对旋转角的N组数据的方差是否小于阈值TH作出判断。如果在步骤S16判断旋转角的N组数据的方差小于阈值TH，那么，操作前进至步骤S17，以便TCXO控制单元25通过使用旋转角的N组数据的平均来计算TCXO控制值。在步骤S18，TCXO控制单元25实施TCXO控制，然后，TCXO控制结束。

如果在步骤S16判断旋转角的N组数据的方差等于或大于阈值TH，那么，操作前进至步骤S19，以便TCXO控制单元25放弃测量结果。然后，在步骤S20，TCXO控制单元25以不改变TCXO的频率的方式进行控制，并且，TCXO控制结束。

此外，可以参考参考信号的相关矢量的功率而实施TCXO控制。

图4是示出AFC控制单元16的另一结构示例的框图。在图4中示出的AFC控制单元16包括相关计算单元21、旋转角计算单元22、测量时间校正单元23、时间平均处理单元24、TCXO控制单元25、方差测量单元26以及功率测量单元41。因为相关计算单元21至方差测量单元26与在图2示出的情况的那些单元相同，所以省略对它们的说明。

相关计算单元21将根据公式（1）而计算的RS的相关供给至旋转角计算单元22和功率测量单元41。

通过使用以下呈现的由相关计算单元21计算出的相关矢量；

[数15]

功率测量单元41根据公式（8）来计算功率平均。

[数16]

            ……公式（8）

功率测量单元41将功率平均：P（a，b，t）供给至TCXO控制单元25。

关于以下呈现的由方差测量单元26计算出的方差；

[数17]

只有方差小于阈值TH且由功率测量单元41计算的功率平均：P（a，b，t）大于功率阈值THP，TCXO控制单元25才计算TCXO控制值并实施TCXO控制。

换句话说，在这种情况下，TCXO控制单元25通过使用以下表示的时间平均处理单元24计算出的旋转角的平均来计算TCXO控制值；

[数18]

并实施TCXO控制。

如果以下呈现的方差等于或大于阈值TH；

[数19]

那么，TCXO控制单元25放弃测量结果，并且，以不改变TCXO的频率的方式进行控制。

此外，如果由功率测量单元41计算的功率平均：P（a，b，t）等于或小于功率阈值THP，那么，TCXO控制单元25放弃测量结果，并且，以不改变TCXO的频率的方式进行控制。

图5是用于说明TCXO控制的处理的另一示例的流程图。因为步骤S41至步骤S45的过程分别与图3中的步骤S11至步骤S15的那些过程相同，所以省略对它们的说明。

在步骤S46，功率测量单元41通过使用由相关计算单元21计算的相关矢量，根据公式（8）来计算功率平均：P（a，b，t）。

在步骤S47，TCXO控制单元25对旋转角的N组数据的方差是否小于阈值TH作出判断。如果在步骤S47判断旋转角的N组数据的方差小于阈值TH，那么，操作前进至步骤S48，以便TCXO控制单元25对功率平均：P（a，b，t）是否大于功率阈值THP作出判断。

如果在步骤S48判断功率平均：P（a，b，t）大于功率阈值THP，那么，操作前进至步骤S49，并且，TCXO控制单元25通过使用旋转角的N组数据的平均来计算TCXO控制值。在步骤S50，TCXO控制单元25实施TCXO控制，然后，TCXO控制结束。

如果在步骤S47判断旋转角的N组数据的方差等于或大于阈值TH，或者，如果在步骤S48判断功率平均：P（a，b，t）等于或小于功率阈值THP，那么，操作前进至步骤S51，以便TCXO控制单元25放弃测量结果。然后，在步骤S52，TCXO控制单元25以不改变TCXO的频率的方式进行控制，并且，TCXO控制结束。

此外，为了降低处理操作量，只有在功率大的情况下，才会计算变化。

即使在在AFC的跟踪操作的期间发生传播路径环境的暂时的劣化的情况下，在传播路径环境恢复其良好的状况之后，初始捕获也变得不必要，以便能降低功耗且缩短不能进行通信的时间段。

从而，计算所测量的相位旋转量的可靠性（方差），并且，如果所计算的值等于或大于阈值，那么，中断频率的补偿操作。

如上所述，检测到由于传播路径环境的暂时的劣化而降低频率误差测量的可靠性，并且，中断在这样的情况下的频率补偿的控制操作。从而，避免频率误差变大，并且，在恢复传播路径环境之后，能够不再次运行初始捕获就进行跟踪操作。

上述的一系列处理可以借助于硬件来运行，并且，还可以经由软件来运行。关于经由软件来运行一系列处理，构成软件的计算机程序从记录介质安装至内置于专用的硬件中的计算机中；或者，软件从记录介质安装至例如能够利用安装各种各样的计算机程序而运行各种各样的功能的通用的个人计算机中。

图6是示出经由计算机程序而运行上述的一系列处理的计算机的硬件的结构示例的框图。

在计算机中，通过使用总线104而使中央处理单元（CPU）101、只读存储器（ROM）102以及随机存取存储器（RAM）103互相连接。

此外，I/O接口105连接至总线104。连接至I/O接口105的是：包括键盘、鼠标、麦克风等的输入单元106；包括显示器、扬声器等的输出单元107；包括硬盘、非易失性存储器等的存储单元108；包括网络接口等的通信单元109；以及用于驱动诸如磁盘、光盘、磁光盘或半导体存储器的可移动介质111的驱动器110。

在如上所述地构成的计算机中，CPU 101经由I/O接口105和总线104而将例如存储在存储单元108中的计算机程序装载至RAM 103，并且，运行程序，以便执行上述的一系列处理。

将由计算机（CPU 101）运行的计算机程序记录在作为封装介质的可移动介质111中以便提供，封装介质诸如，例如，磁盘（包括软盘）、光盘（高密度光盘-只读存储器（CD-ROM）、数字通用光盘（DVD）等）、磁光盘或半导体存储器；或者，计算机程序经由诸如局域网、互联网或数字卫星广播的有线的或无线的传输介质而提供。

然后，当可移动介质111安装在驱动器110上时，能够将计算机程序经由通过I/O接口105而存储在存储单元108中来安装在计算机中。备选地，当通过有线的或无线的传输介质的中介而被接收在通信单元109中时，计算机程序能够经由存储在存储单元108中而安装在计算机中。以另一种方式，能够经由将程序预先存储在ROM 102或存储单元108中而将计算机程序预先安装在计算机中。

此外，将由计算机运行的程序可以是利用其来沿着本说明书文献中所说明的序列而按照时间顺序执行处理的程序，或者，可以是利用其来并行地或在需要的时间、诸如响应呼叫而执行处理的计算机程序。

此外，本发明的实施例不仅仅限于上述的实施例，并且，在不背离本发明的概念的情况下，可以作出各种各样的其他变化。

附图标记说明

10    接收机

11    RF单元

12    FFT单元

13    信道估计单元

14    解调单元

15    信道解码单元

16    AFC控制单元

21    相关计算单元

22    旋转角计算单元

23    测量时间校正单元

24    时间平均处理单元

25    TCXO控制单元

26    方差测量单元

41    功率测量单元

101   CPU

102   ROM

103   RAM

108   存储单元

109   通信单元

111   可移动介质。

Claims (4)

1. 一种接收机，其特征在于，包括：

方差计算部件，用于计算参考信号间的相位旋转角的方差；和

频率补偿部件，如果所述旋转角的方差小于预定的第一阈值，则补偿频率误差，并且，如果所述旋转角的方差等于或大于所述第一阈值，则中断补偿频率误差的操作。

2. 如权利要求1所述的接收机，其特征在于，还包括：

功率计算部件，用于计算参考信号的相关矢量的功率；

其中，如果所述旋转角的方差小于所述预定的第一阈值且所述相关矢量的功率大于预定的第二阈值，则所述频率补偿部件补偿频率误差，并且，如果所述旋转角的方差等于或大于所述第一阈值，或者如果所述相关矢量的功率等于或小于所述第二阈值，则所述频率补偿部件中断补偿频率误差的操作。

3. 一种接收方法，其特征在于，包括：

方差计算步骤，用于计算参考信号间的相位旋转角的方差；和

频率补偿步骤，如果所述旋转角的方差小于预定的第一阈值，则补偿频率误差，并且，如果所述旋转角的方差等于或大于所述第一阈值，则中断补偿频率误差的操作。

4. 一种计算机程序，操作计算机以进行包括下列步骤的操作：

方差计算步骤，用于计算参考信号间的相位旋转角的方差；和

频率补偿步骤，如果所述旋转角的方差小于预定的第一阈值，则补偿频率误差，并且，如果所述旋转角的方差等于或大于所述第一阈值，则中断补偿频率误差的操作。

Images