CN1256562A - 一种移动站在语音通信模式期间执行自动频率控制的方法 - Google Patents

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Abstract

即使当移动站是在语音通信模式中,在该移动站中指针接收器正在接收一个数据信道时,移动站也能执行AFC处理。在语音通信模式中,频率误差测量单元测量该数据信道的频率误差。使用所测量的频率误差,AFC电路执行一个控制TCXO的频率的AFC处理,例如,控制基准振荡器的频率。因此即使当在语音通信模式中TCXO受到频率干扰时也不会出现接收失败。

Description

一种移动站在语音通信模式期 间执行自动频率控制的方法
本发明涉及一个CDMA(码分多址)通信系统，具体涉及一个移动站在这种CDMA通信系统中执行AFC(自动频率控制)处理的方法。
近年来已经特别致力于一种CDMA通信系统，作为一个移动通信系统，CDMA通信系统有强的抗干涉和干扰性。在CDMA通信系统中，发射站用一个扩展码扩展一个将发射的用户信号，并且发射该扩展的信号，而接收站用与发射站所用的获得原始用户数据的相同的扩展码，解扩展该扩展的信号。
除非传输与接收站中所用的扩展码彼此同相地同步，否则接收站就不能解扩展该扩展的信号。为了实现控制码的同步，CDMA通信系统的移动站使用非常高的频率精确度的TCXO(温控晶体振荡器)作为基准振荡器，该基准振荡器用于生成一个基准频率信号，调制从基站接收的信号，并且CDMA通信系统的移动站执行一个AFC处理，该AFC处理把该基准频率信号的频率均衡到起发射站作用的该基站的一个基准频率信号的频率。
根据从基站向移动站所传输的数据中所含的导频符号，执行该AFC处理。
下面结合附图的图1，将说明从基站向移动站传输数据的下行线路的物理格式。
从基站传输的数据包括多个无线电帧31，每个有10ms的间隔。每个无线电帧31包括16个时隙321至3116。每个时隙321至3116有导频符号33。随时隙321至3116的不同该导频符号33有不同的值，它们有一个预定的图形。因此，移动站在接收该导频符号之前就能识别将传输的导频符号。在每个时隙中有四个导频符号。移动站在每个时隙使用该四种导频符号，能够测量相对于基站的频率误差。
下面结合附图的图2，将说明该频率误差。在CDMA通信系统中，使用QPSK(正交移相键控)作为扩展数据之前对数据有作用的初始调制处理，因此每个符号包括2比特的数据，即每个符号有(0，0)、(0，1)、(1，0)或(1，1)的值。图2示出了按矢量图形式绘制的这些值。在图2中，水平轴表示同相分量(I)的振幅而垂直轴表示正交分量(O)的振幅。在图2中，第一导频符号测量出的数据91与第二导频符号测量出的数据90之间的频率误差是θ。
一旦打开CDMA通信系统中的移动站，该移动站就立即使用BCCH(广播控制信道)执行AFC处理。当基准频率与从基站接收的信号的频率之间的频率误差逐渐小于一个固定值时，移动站就确定已经锁定了频率，并且结束AFC处理。
结合附图的图3，下面将说明已经打开移动站之后直至它进入一个等待模式过程中移动站的操作。当打开移动站时，在步骤201中，移动站接收所有能接收的BCCH，并且在步骤202中，从所有接收的BCCH中，识别出传输BCCH的场强最大的一个基站，即识别出其S/N比是最好的一个基站。BCCH是从基站向移动站传输广播控制信息的一个单向控制信道。
在步骤203中，移动站通过RACH(随机存取信道)向基站传输一个诸如基站的ID号码的信息。在步骤204中，基站通过FACH(前向存取信道)向移动站传输各种信息。
在步骤205、206中，移动站存储接收的信息，并且进入一个接收来自基站的PCH(寻呼信道)的等待模式。
如果在步骤206中，经过PCH通知移动站有一个进入的呼叫，则在步骤207中，移动站接收BCCH以再次获得来自基站的信息。在步骤208中，移动站接收DTCH(数据信道)以开始语音通信。当该语音通信结束时，则在步骤205、206中，移动站再次进入等待模式。
在步骤201或202中，打开移动站之后，移动站就立即使用所接收的BCCH进行AFC处理。一旦AFC锁定了频率，则移动站就不再执行AFC处理。
不过，当移动站经过DTCH与基站进行语音通信时，由于放大器发热而产生发射功率，会导致该基准振荡器所输出的基准频率信号的频率出现波动。另外如果语音通信模式持续了很长时间，则由于移动站的温度环境变化，基准频率信号也会出现波动。结果，由于基准频率信号的频率改变，移动站的基准频率与基站的基准频率之间的误差就逐渐大于一个固定值，因此移动站变得不能正常地解扩展从基站传输的数据。
因此本发明的目的是提供一种在移动站中执行AFC处理的方法，即使在语音通信模式中基准振荡器的频率出现波动并且即使由于衰落使相位改变，该方法都能防止来自基站的数据不能被解扩展。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种在移动站中使用基站的基准频率信号的频率，执行自动频率控制处理，以均衡一个解调从基站接收的信号时所使用的基准频率信号的频率的方法，该自动频率控制处理是在一个语音通信模式中完成的，在该语音通信模式中正在接收从所述基站传输的数据信道。
根据本发明的另一个方面，所述的自动频率控制处理是在一个语音通信模式中使用广播控制信道或数据信道完成的，在该语音通信模式中正在接收从所述基站传输的数据信道。
根据本发明的另一个方面，如果使用从所述基站传输的数据信道所测量的频率误差大于一个预定值，所述的自动频率控制处理是在一个语音通信模式中使用广播控制信道完成的，在该语音通信模式中正在接收从所述基站传输的数据信道。
利用上述安排，由于即使在一个正在接收从所述基站传输的数据信道的语音通信模式中，使用广播控制信道或数据信道，也能完成所述的自动频率控制处理，因此，在一个语音通信模式中，即使当基准振荡器受到频率波动，也不会出现接收失败。
根据本发明的另一个方面，当移动站正在接收一个从所述基站所指示的广播控制信道时，所述的自动频率控制处理是使用广播控制信道在一个语音通信模式中完成的，在该语音通信模式中正在接收从所述基站传输的数据信道。
利用上述安排，由于当在语音通信模式中，使用按正常处理顺序的广播控制信道，执行该自动频率控制处理，因此对接收该广播控制信道并不需要特殊处理，就能执行该自动频率控制处理。
通过控制产生基准频率信号的一个基准振荡器，完成该自动频率控制处理。
从下面的结合显示出本发明的实施例的附图所进行的说明，本发明的上述和其他目的、特征、以及优点将会变得清楚。
图1是示出在CDMA通信系统中下行线路的物理格式的图；
图2是示出频率误差的矢量图；
图3是常规移动站的操作顺序的流程图；
图4是依据本发明第一实施例的移动站的方框图；
图5是示出内插同步检测器的操作的一个信号格式图；
图6是示出内插同步检测器的操作的一个矢量图；
图7是图4中所示的移动站中AFC电路的方框图；
图8是依据本发明第二实施例的移动站的方框图；
图9是图8中所示的移动站的操作顺序的流程图；
图10是依据本发明第三实施例的移动站的方框图；以及
图11是依据本发明第四实施例的移动站的方框图。
第一实施例
如图4所示，依据本发明第一实施例的移动站包括：天线1、RF(射频)单元10、混合器2、TCXO3、A/D转换器12、n个指针接收器91至9n、指针接收器13、AFC电路5以及瑞克(rake)混合器7。
指针接收器91至9n包括各自的相关器41至4n以及各自的内插同步检测器81至8n。
RF单元10从天线1所接收的信号中选择具有一定频率的一个信号，放大该选择出的信号，并且输出已放大的信号成为高频信号。
混合器2用该TCXO3所生成的基准频率信号乘以来自RF单元10的高频信号，从而把该高频信号转换成小片速率(chip rate)基带信号。TCXO3输出一个作为基准频率信号的信号，该基准频率信号的频率已经受到来自AFC电路5的控制电压24的控制。A/D转换器12把来自混合器2的小片速率的基带信号转换成数字信号。
相关器41至4n用一个对应DTCH的解调该DTCH数据的扩展码对来自A/D转换器12的数字信号进行解扩展。内插同步检测器81至8n从相关器41至4n中生成的所要求的信号中所含的导频符号中确定相位误差，并且校正该所要求的信号以便减少相位误差。下面结合图5和6将说明内插同步检测器81至8n的操作过程。
假设在一定时隙中将传输数据的导频符号14中是(0，0)，而在下一个时隙中导频符号15也是(0，0)。
图6示出如果在理想状态下数据没有任何相位误差时，在位置(0，0)处其导频符号是(0，0)的数据。不过，如果尽管应当在位置(0，0)处得到了导频符号15的值，但却在测量的数据40所指出的位置上得到了导频符号15的值，则就推定在接收了导频符号14之后直至接收了导频符号15的一段期间已经发生了相位误差。因此，内插同步检测器81至8n就确定在导频符号14、15之间测量的其他符号值同样有相位误差，并且校正相对该得到的值所估算出的相位误差分量。
瑞克混合器7以最大比例合并具有已经用内插同步检测器81至8n校正了相位的信号。
指针接收器13包括相关器16和频率误差测量单元6。
相关器16用一个对应BCCH的解调该BCCH数据的扩展码，解扩展来自A/D转换器12的数字信号。频率误差测量单元6从相关器16生成的一个所需要的信号中所含的一个导频符号中确定频率误差。
如图7所示，AFC电路5包括平均电路23、比较器22以及控制电压发生器21。
平均电路23确定频率误差测量单元6所确定的一个平均频率误差。比较器22用一个预定的值与平均电路23所确定的平均值相比较。根据比较器22的比较结果，控制电压发生器21生成并输出一个控制电压24，该控制电压24用于控制TCXO3的输出频率。当在AFC电路5中锁定了该频率后，该控制电压发生器21还把该控制电压24保持在一个固定的电平上。
下面结合图4将消息说明依据本发明第一实施例的移动站的操作。
来自天线1的RF信号被混合器2转换成一个小片速率信号，并且小片速率信号被A/D转换器12转换成一个数字信号。该数字信号送到指针接收器91至9n，在指针接收器91至9n中，由相关器41至4n进行解扩展以解调一个DTCH。内插同步检测器81至8n从DTCH中清除衰落，并且瑞克混合器7以最大的比例合并信号并输出合并的信号。
相关器16所解调的BCCH被送到频率误差测量单元6，由频率误差测量单元6确定频率误差。由频率误差测量单元6所确定出的频率误差被送到AFC电路5。在AFC电路5中，平均电路23计算从频率误差测量单元6送来的频率误差的平均值，并且比较器22用一个预定值与该平均值进行比较。根据比较器22的比较结果，控制电压发生器21生成并输出控制电压24，该控制电压24用于控制TCXO3的基准频率信号的频率。
通过在AFC电路5中进行的AFC处理来控制TCXO3的基准频率信号的频率，以便用基站的基准频率信号同步来自混合器2的小片速率信号。
在依据第一实施例的移动站中，由于即使在语音通信模式期间也使用BCCH进行该AFC处理，因此即使在语音通信模式期间TCXO3受到频率影响，也不会出现接收失败。
在第一实施例中，指针接收器13专用于BCCH的接收。不过，只有当频率误差变得大于一个预定值时才进行AFC处理。
在第一实施例中，只有指针接收器13专用于BCCH的接收。不过，如果在移动站中有例如10个指针接收器，则可以指定多个，例如指定两个或三个指针接收器用于BCCH的接收。如此多的指针接收器用于BCCH的接收，就有效提高了一个得到的频率误差的精确度，并且因此提高了AFC处理的精确度。
第二实施例
下面结合图8将说明依据本发明第二实施例的移动站。
在第一实施例中，指针接收器13专用于BCCH的接收，用于在语音通信模式中执行AFC处理。依据第二实施例，当使用DTCH所测量出的频率误差变得大于一个预定值时，至少把一个指针接收器从DTCH接收模式切换成BCCH接收模式，并且使用BCCH进行该AFC处理。在AFC处理中锁定了频率后，把该指针接收器从BCCH接收模式切换成DTCH接收模式。利用这种安排，除非执行AFC处理，否则为了改进接收特性，就增加了瑞克混合器所合并的数据的数量。
依据本发明第二实施例的移动站与图4中所示的依据本发明第一实施例的移动站的区别在于：用AFC电路25代替了AFC电路5，用指针接收器17代替了指针接收器13，并且新增加了控制单元26和切换单元27。
指针接收器17包括相关器16、内插同步检测器8n+1以及频率误差测量单元6。
如果来自控制单元36的控制信号29无效，则指针接收器17的相关器16使用一个对应DTCH的解调DTCH数据的扩展码解扩展来自A/D转换器12的数字信号。如果控制信号29有效，则相关器16使用一个对应BCCH的解调该BCCH数据的扩展码，解扩展来自A/D转换器12的数字信号。
如果控制信号29无效，则切换单元27把来自内插同步检测器8n+1的输出信号输出到瑞克混合器7，并且还把频率误差测量单元6所确定的频率误差送到控制单元26。如果控制信号29有效，则切换单元27不把来自内插同步检测器8n+1的输出信号输出到瑞克混合器201，而把频率误差测量单元6所确定的频率误差送到AFC电路25。
AFC电路25按与图4所示的AFC电路5相同的方式发生作用，并且当在AFC电路25中锁定了频率时，AFC电路25还起到输出一个AFC锁定信号28的作用。经过切换单元27，把来自频率误差测量单元6的频率误差送到控制单元26。如果频率误差变得大于一个预定值时，则控制单元26使控制信号29有效，让AFC电路25开始AFC处理。当AFC电路25输出AFC锁定信号28时，并且控制单元26检测该频率被AFC电路25锁定时，控制单元26使控制信号29无效。
下面结合图9将说明以及第二实施例的移动站的指针接收器17的操作顺序。在图3所示的流程的步骤208中执行图9所示的操作顺序。
当在步骤601中，移动站接收DTCH时，则在步骤602中，控制单元26测量该DTCH的频率误差。然后，在步骤603中，控制单元26判断所测量的频率误差是否大于一个预定值。如果频率误差大于一个预定值，在步骤604中，则控制单元26使控制信号29有效。由于控制信号29有效，因此指针接收器17从DTCH接收模式切换到BCCH接收模式。控制单元26如此地控制切换单元27以使切换单元27不能把来自内插同步检测器8n+1的输出信号输出到瑞克混合器7，而把频率误差测量单元6所确定的频率误差输出到AFC电路25。
在步骤605中，AFC电路25使用BCCH执行AFC处理。在步骤606中，AFC电路25判断AFC处理是否锁定了频率。如果AFC处理锁定了频率，在步骤607中，则AFC电路25就输出AFC锁定信号28，并且控制单元26使控制信号29无效。由于控制信号29无效，因此指针接收器17从BCCH接收模式切换到DTCH接收模式。控制单元26控制切换单元27把来自内插同步检测器8n+1的输出信号输出到瑞克混合器7，并且还把频率误差测量单元6所确定的频率误差输出到控制单元26。
在步骤604至607中的处理过程中，指针接收器17接收BCCH的同时，指针接收器91至9n接收DTCH，并且因此就能继续语音通信模式。
在第二实施例中，只有指针接收器17专用于BCCH的接收。不过，如果在移动站中有例如10个指针接收器，则可以指定多个，例如指定两个或三个指针接收器用于BCCH的接收。如此多的指针接收器用于BCCH的接收，就有效提高了一个得到的频率误差的精确度，并且因此提高了AFC处理的精确度。
第三实施
下面结合图10将说明依据本发明第三实施例的移动站。
在第一和第二实施例中，至少需要一个指针接收器13或17专用于BCCH的接收，用于在语音通信模式中执行AFC处理。因此，如果使用第一和第二实施例但不减少接收DTCH的指针接收器数量，则就会增加指针接收器的数量，因此就导致增加了电流消耗。
依据本发明的第三实施例就是设计用于解决上述问题的，即在语音通信模式中执行AFC处理但不会出现由于使用DTCH执行了AFC处理所造成的电流消耗。
如图10所示，依据本发明第三实施例的移动站与图4中所示的移动站的区别在于：用指针接收器191至19n代替了指针接收91至9n；取消指针接收器13；并且新增加了瑞克混合器20。指针接收器191至19n与图4中所示的指针接收91至9n的区别在于：指针接收器191至19n还分别额外具有频率误差测量单元61至6n。
频率误差测量单元61至6n从相关器41至4n生成的所需要的信号中所含的导频符号中确定频率误差。瑞克混合器20以最大比例合并来自频率误差测量单元61至6n的频率误差信号。
瑞克混合器20所合并的频率误差被送到AFC电路5，AFC电路5生成控制电压24，该控制电压24用于控制TCXO3的基准频率信号的频率。AFC电路5可能总是根据该频率误差来决定执行AFC处理，但如果频率误差超出一个预定值，则AFC电路5必须首先执行AFC处理。
在这个实施例中，由于在语音通信模式中用n个指针接收器191至19n接收DTCH的同时，还可以进行AFC处理，因此不需要提供一个接收BCCH的指针接收器。这样，在不增加电流消耗的情况下就能完成在语音通信模式中AFC处理。
在语音通信模式中，从基站至移动站的下行线路的传输电压被控制，以使之在移动站中是恒定的。因此，与当接收诸如BCCH的其他信道之时的接收电压相比，接收DTCH之时的接收电压是恒定的，因此就抑制了衰落效应等。另外，接收DTCH之时的数据的可靠性比当接收诸如BCCH的其他信道之时的数据的可靠性高，结果能够高精确度地使用DTCH执行AFC处理。
在图10中，所有n个指针接收器191至19n都确定频率误差，该频率误差是由瑞克混合器20所合并用于AFC处理的。不过，由于接收DTCH之时的数据的可靠性高，因此即使用至少一个指针接收器确定频率误差，也能在语音通信模式中执行AFC处理。
移动站在语音通信模式接收从基站传输的数据信道的同时，移动站还可以接收由基站指示的广播控制信道。在这种情况下，不必改变移动站的通常的处理，移动站就可以在语音通信模式中使用广播信道执行该AFC处理。
第四实施例
如图11所示，依据本发明第四实施例的移动站与图10中所示的依据本发明第三实施例的移动站的区别在于：用指针接收器91至9n分别代替了指针接收191至19n；并且新增加了频率误差测量单元6。
依据第四实施例，瑞克混合器20以最大比例合并并且输出由相关器41至4n所解扩展的信号。依据第四实施例的频率误差测量单元6总是或周期性地从瑞克混合器20的输出信号中测量频率误差，并且把测量的频率误差送到AFC电路5。
在如图10所示的第三实施例中，从由指针接收器191至19n所解扩展的信号中测量频率误差，并且以最大比例合并测量的频率误差。因此，指针接收191至19n就需要各自的频率误差测量单元61至6n。
依据第四实施例，不过，指针接收器91至9n所解扩展的信号是被瑞克混合器20以最大比例合并的，并且然后频率误差测量单元6从瑞克混合器20的输出信号中测量频率误差。另外，依据本发明第四实施例的移动站，使用单个频率误差测量单元，执行与依据本发明第三实施例的移动站所执行的相同的功能。
虽然使用特殊术语已经说明了本发明的优选实施例，但同时这样的说明仅仅为了示意性的目的，而在不脱离后面权利要求书的精神或范围下，本领域技术人员知道可以进行改变和变更。

Claims (10)

1、一种在移动站中使用基站的基准频率信号的频率，执行自动频率控制处理，以均衡一个解调从基站接收的信号时所使用的基准频率信号的频率的方法，该方法包括以下步骤：
在一个语音通信模式中，完成所述的自动频率控制处理，在该语音通信模式中该移动站正在接收一个从所述基站传输的数据信道。
2、一种在移动站中使用基站的基准频率信号的频率，执行自动频率控制处理，以均衡一个解调从基站接收的信号时所使用的基准频率信号的频率的方法，包括以下步骤：
在一个语音通信模式中，使用广播控制信道，完成所述的自动频率控制处理，在该语音通信模式中，正在接收从所述基站传输的数据信道。
3、一种在移动站中使用基站的基准频率信号的频率，执行自动频率控制处理，以均衡一个解调从基站接收的信号时所使用的基准频率信号的频率的方法，包括以下步骤：
如果使用从所述基站传输的数据信道所测量的频率误差大于一个预定值，在一个语音通信模式中，使用广播控制信道完成所述的自动频率控制处理，在该语音通信模式中正在接收从所述基站传输的数据信道。
4、一种在移动站中使用基站的基准频率信号的频率，执行自动频率控制处理，以均衡一个解调从基站接收的信号时所使用的基准频率信号的频率的方法，包括以下步骤：
当移动站正在接收一个从所述基站所指示的广播控制信道时，在一个语音通信模式中，使用广播控制信道完成所述的自动频率控制处理，在该语音通信模式中正在接收从所述基站传输的数据信道。
5、一种在移动站中使用基站的基准频率信号的频率，执行自动频率控制处理，以均衡一个解调从基站接收的信号时所使用的基准频率信号的频率的方法，包括以下步骤：
所述的自动频率控制处理是在一个语音通信模式中，使用从基站传输的数据信道完成的，在该语音通信模式中正在接收从所述基站传输的数据信道。
6、如权利要求1所要求的方法，其中所述完成所述自动频率控制处理的步骤包括控制基准振荡器的步骤，该基准振荡器产生所述基准频率信号。
7、如权利要求2所要求的方法，其中所述完成所述自动频率控制处理的步骤包括控制基准振荡器的步骤，该基准振荡器产生所述基准频率信号。
8、如权利要求3所要求的方法，其中所述完成所述自动频率控制处理的步骤包括控制基准振荡器的步骤，该基准振荡器产生所述基准频率信号。
9、如权利要求4所要求的方法，其中所述完成所述自动频率控制处理的步骤包括控制基准振荡器的步骤，该基准振荡器产生所述基准频率信号。
10、如权利要求5所要求的方法，其中所述完成所述自动频率控制处理的步骤包括控制基准振荡器的步骤，该基准振荡器产生所述基准频率信号。
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