CN1541011A - 无线通讯系统中对应多个基站的自动频率控制系统 - Google Patents

Abstract

一种应用于一无线通讯系统的移动通讯装置的自动频率追踪系统，该系统包含，一参数数据库、一控制模块以及一自动频率控制器。该参数数据库用以储存每一邻近基站相对应的一自动频率控制参数组。该控制模块，执行一参数产生程序以使该自动频率控制器产生这些自动频率控制参数组，储存这些自动频率控制参数组至该参数数据库，以及当该移动通讯装置自该服务基站切换至该候选基站时，自该参数数据库中撷取该候选基站相对应的自动频率控制参数组。该自动频率控制器接收该候选基站相对应的自动频率控制参数组，以及根据该候选基站相对应的自动频率控制参数组更新该第一时序信号以与该第二时序信号同步。

Description

无线通讯系统中对应多个基站 的自动频率控制系统

技术领域

本发明涉及无线通讯系统中移动通讯装置的自动频率追踪系统，特别是涉及对应多个基站的自动频率追踪系统。

背景技术

无线通讯系统中“同步”(synchronize)是讯号接收技术的主要问题之一。由于电子元件本身的特性差异、环境因素的影响及多普勒效应等等，使得移动通讯装置所接收的讯号的频率，往往已偏离标准基本时序的频率值而产生一频率误差，而发生讯号不同步的问题。

为了克服此一问题，已知的无线通讯系统均有类似自动频率控制器(automatic frequency controller，AFC)的装置或软件，可调整移动通讯装置(Mobile Station，MS)的基本时序频率，以将频率误差降低至一可接受的范围内，使移动通讯装置能够顺利接收由基站(Base station，BS)提供的讯号。因为频率误差不可避免，所以移动通讯装置内的均衡器(Equalizer)在设计时就必须能容忍一定程度的频率误差。能容忍的频率误差越大，均衡器的设计就越不容易，因此价格越高昂，并且该移动通讯装置于通讯时也越容易发生中断通讯的情形。

请参阅图1，图1为已知无线通讯系统10的示意图。已知的无线通讯系统10中，一移动通讯装置12(Mobile Station，MS)可自由移动于各个基站(Base Station，BS)之间，并且于附近的基站中，选择一个适当的基站作为提供通讯服务的服务基站14(serving BS)，而其余基站则为邻近基站16(surroundingBS)。由于移动通讯装置12的所在位置可能持续变动，各种环境因素也可能持续改变，因此移动通讯装置12会周期性的检测服务基站14及邻近基站16的讯号，以随时找出最适当的基站当作移动通讯装置12的服务基站14。

请参阅图1及图2，图2为图1所示的移动通讯装置12的自动频率控制器18的示意图。已知的自动频率控制器18包含一频率检测模块19、一处理模块20及一产生器22。频率检测模块用以比较服务基站14的一服务基站基本时序信号24与移动通讯装置12的一第一时序信号26而产生一频率误差28，处理模块20用以接收服务基站14的一服务基站基本时序信号24与移动通讯装置12的一第一时序信号26的频率误差28，以产生相对应频率误差28的一自动频率控制值30。产生器22用以根据自动频率控制值30而产生一更新的第一时序信号26a，以使该更新的第一时序信号26a与该服务基站基本时序信号24同步。其中服务基站基本时序信号24是由移动通讯装置12所接收的射频信号(RF)转换而成的基频时序信号。

此外，当已知的移动通讯装置12将提供通讯服务的基站自该服务基站14切换至邻近基站16中一候选基站32时，自动频率控制器18会接收候选基站32的第二时序信号34及与服务基站基本时序信号24同步的更新的第一时序信号26a的频率误差28a，以产生一更新的第一基频时序信号26b，以使该更新的第一基频时序信号26b与该第二基频时序信号34同步。其中第二时序信号34是由移动通讯装置12所接收的射频信号(RF)转换而成的基频时序信号。

因此，当移动通讯装置12将提供通讯服务的基站自该服务基站14切换至邻近基站16中的一候选基站32时，若第二时序信号34及与服务基站基本时序信号24同步的更新的第一时序信号26a的频率误差28a相当大时，例如移动通讯装置12高速移动，致使多普勒效应明显时，因而超出接收器/均衡器的工作范围，以至于无法及时接收由基站提供的讯号而发生讯号中断或断讯的现象。因此有必要针对此种现象进行一改善，以使移动通讯装置12能更迅速及稳定地接收由各基站提供的讯号。

另外，当移动通讯装置12周期性的检测邻近基站16的讯号时，由于此种周期性的检测邻近基站16的讯号的目的，是在于追踪服务基站14及邻近基站16的讯号强弱，以作为决定是否将提供通讯服务的基站自该服务基站14切换至邻近基站16中一候选基站32的参考，因此在检测的过程中移动通讯装置12并不会变更其第一时序信号26a，因此移动通讯装置12的第一时序信号26a与候选基站32的第二时序信号34并不同步，所以其频率误差28a必须小于接收器/均衡器(equalizer；EQ)所能容忍的范围，以避免无法追踪邻近基站16的状况，此亦加重了均衡器设计的难度。

发明内容

本发明的目的是提供一种对应多个基站的自动频率追踪系统，该自动频率追踪系统不仅控制第一时序信号使其与服务基站的服务基站基本时序信号同步，还对邻近基站进行频率追踪，并于移动通讯装置将提供通讯服务的基站自该服务基站切换至邻近基站中一候选基站时，缩小移动通讯装置的第一时序信号与候选基站的第二时序信号的频率误差。

根据本发明的无线通讯系统中对应多个基站的自动频率追踪系统，该自动频率追踪系统，用以对提供服务至该移动通讯装置的一服务基站以及所存在的邻近基站进行自动频率追踪，并当该移动通讯装置自该服务基站切换至邻近基站中一候选基站时，用以使该移动通讯装置的一第一时序信号与该候选基站的一第二时序信号同步，该系统包含，一自动频率控制器(automatic frequency controller，AFC)、一参数数据库以及一控制模块。该自动频率控制器用以接收该服务基站的一服务基站基本时序信号与该第一时序信号的频率误差，以及更新该第一时序信号以与该服务基站基本时序信号同步。该参数数据库用以储存每一邻近基站相对应的一自动频率控制参数组(AFC parameters)。该控制模块，用以执行一参数产生程序以使该自动频率控制器产生这些自动频率控制参数组，并储存这些自动频率控制参数组至该参数数据库。以及当该移动通讯装置自该服务基站切换至该候选基站时，自该参数数据库中撷取该候选基站相对应的自动频率控制参数组，并传送至该自动频率控制器，以使该自动频率控制器根据该候选基站相对应的自动频率控制参数组，更新该第一时序信号以与该第二时序信号同步。

根据本发明的无线通讯系统中对应多个基站的自动频率追踪系统，由于可缩小第一时序信号与第二时序信号的频率误差的缘故，故本发明具有可降低均衡器设计上的难度、容许较大的移动通讯装置及基站讯号的频率误差，及容许更严重的多普勒效应对通讯信号的影响，也就是可容许移动通讯装置以更快的速度移动的优点。

关于本发明的优点与精神可以藉由以下结合附图对本发明所作的详述得到进一步的了解。

附图说明

图1为已知无线通讯系统的示意图；

图2为图1所示的移动通讯装置的自动频率控制器的示意图；

图3为本发明的自动频率追踪系统的示意图；

图4为图3中控制模块执行的参数产生程序的流程图；

图5为图4中起始程序的流程图；

图6为图4中参数更新程序的流程图；

图7为本发明的自动频率追踪方法流程图。

图式标号说明

10：无线通讯系统

12：移动通讯装置

14：服务基站

16：邻近基站

18：自动频率控制器

19：频率检测模块

20：处理模块

22：产生器

24：服务基站基本时序信号

26、26a、26b、26c：第一时序信号

28、28a、28b、28c：频率误差

30、30a、30b：自动频率控制值

32：候选基站

34：第二时序信号

36：自动频率追踪系统

38：参数数据库

40：控制模块

42：自动频率控制参数组

46：时间参数

48：起始程序

50：参数更新程序

52：邻近时序信号

具体实施方式

请参阅图1及图3，图3为本发明的自动频率追踪系统36的示意图。自动频率追踪系统36应用于一无线通讯系统10的一移动通讯装置12中，用以对提供服务至移动通讯装置12的一服务基站14(serving base station)的服务基站基本时序信号24以及至少一邻近基站16(surrounding base station)的邻近时序信号52进行自动频率追踪，其中邻近时序信号52是由移动通讯装置12所接收的射频信号(RF)转换而成的基频时序信号。并当移动通讯装置12自服务基站14切换至邻近基站16中一候选基站32时，用以使移动通讯装置12的一第一时序信号26b与候选基站32的一第二时序信号34同步，其中第二时序信号34是指候选基站32的邻近时序信号52。自动频率追踪系统36包含一参数数据库38、一控制模块40以及一自动频率控制器18(automatic frequency controller，AFC)。

参数数据库38用以储存每一邻近基站16相对应的一自动频率控制参数组42(AFC parameters)。

控制模块40用以执行一参数产生程序以使该自动频率控制器18产生自动频率控制参数42，以及储存自动频率控制参数组42至参数数据库38。并且当移动通讯装置12自服务基站14切换至候选基站32时，自参数数据库38中撷取候选基站32相对应的自动频率控制参数组42。

自动频率控制器18用以接收候选基站32相对应的自动频率控制参数组42，以及根据候选基站32相对应的自动频率控制参数组42产生出对应于候选基站32的第一时序信号26c。并且将对应于候选基站32的第一时序信号26c与第二时序信号34的频率误差28c再输入自动频率控制器18，以产生与第二时序信号34同步的第一时序信号26b。

其中，自动频率控制参数组42包含每一邻近基站16相对应的一自动频率控制值30a及一时间参数46，时间参数46为储存自动频率控制值30a的时间。

请参阅图4，图4为图3中控制模块40执行的参数产生程序的流程图。参数产生程序包含一起始程序48及一参数更新程序50，于移动通讯装置12开机时执行起始程序48，并于后续连续执行参数更新程序50。

请参阅图1、图3及图5，图5为图4中起始程序48的流程图。起始程序48包含下列步骤：

S60：触发自动频率控制器18循序接收邻近基站16相对应的邻近时序信号52。

S62：控制处理模块20循序接收邻近基站16的邻近时序信号52与第一时序信号26a的频率误差28b，以产生每一邻近基站16相对应的一自动频率控制值30a。

S64：将每一邻近基站16相对应的自动频率控制值30a以及时间参数46储存至参数数据库38。

请参阅图1、图3及图6，图6为图4中参数更新程序50的流程图。参数更新程序50包含下列步骤：

S66：按照一第一周期，触发量测邻近基站16的信号强度，并根据每一邻近基站16的信号强度加以排序以获得信号强度高于其他邻近基站16的一预定数量的候选基站32。

S68：按照一第二周期，触发自动频率控制器18循序接收每一候选基站32相对应的第二时序信号34。

S70：循序将每一候选基站32的自动频率控制值30a、30b自参数数据库38取出，并输入产生器22以产生移动通讯装置12相应于候选基站32的第一时序信号26c。

S72：将相应于候选基站32的第一时序信号26c与第二时序讯号34相较而产生一频率误差28c，根据频率误差28c产生更新的自动频率控制值30b。

S74：储存候选基站32的更新的自动频率控制值30b至参数数据库38，并更新时间参数46。

综上所述，本发明的自动频率追踪系统36不仅控制第一时序信号26、26a、26b、26c使其与服务基站14的服务基站基本时序信号24同步，还对邻近基站16进行周期性的频率追踪，将频率追踪的结果转成对应于每个邻近基站16的自动频率控制参数30a、30b，并储存于参数数据库38。

当移动通讯装置12将提供通讯服务的基站自服务基站14切换至邻近基站16中一候选基站32时，本发明将对应于候选基站32的自动频率控制参数30a、30b自参数数据库38中取出，并输入至产生器22以产生出对应于该候选基站32的第一时序信号26c。并且将对应于该候选基站32的第一时序信号26c与第二时序信号34的频率误差28c再输入自动频率控制器18，以产生与第二时序信号34同步的第一时序信号26b。

更进一步说明，对应于候选基站32的第一时序信号26c是由对应于该候选基站32的自动频率控制参数30a、30b所产生，所以第一时序信号26c的频率亦较接近于该候选基站32的第二时序信号34的频率，所以频率误差28c比起已知技术中与服务基站基本时序信号24同步的第一时序信号26a与第二时序信号34的频率误差28a较小。所以本发明的自动频率追踪系统36可以缩小移动通讯装置12的第一时序信号26与候选基站32的第二时序信号34的频率误差28。

因此，根据本发明的无线通讯系统10中对应多个基站的自动频率追踪系统36，由于可缩小第一时序信号26与第二时序信号34的频率误差的缘故，本发明具有可降低均衡器设计上的难度、容许较大的移动通讯装置12的时序讯号及所接收的基站讯号的频率误差，及容许更严重的多普勒效应对通讯信号的影响，也就是可容许移动通讯装置12以更快的速度移动的优点。以目前全世界普遍采用的泛欧式数字通讯系统(GSM)为例，原容许的移动速度约为每小时两百五十公里，该限制的主要原因即是来自于难以克服严重的多普勒效应。如果在移动通讯装置12中采用本发明的设计，则在基站等大多数基础建设无须更动的前提下，该速度限制即可以大幅度提升至四、五百公里以上，足以应付使用者高速移动时(例如：搭乘高速火车)的需求。因此本发明实有极高的商业价值。

请参阅图7，图7为本发明的自动频率追踪方法流程图。以图3的第一时序信号26为例，本发明自动频率追踪方法包含下列步骤：

S76：执行一参数产生程序以产生相对应邻近基站16的多组自动频率控制参数组42。

S78：储存自动频率控制参数组42至一参数数据库38。

S80：当移动通讯装置12将自服务基站14切换至候选基站32时，自参数数据库38中撷取该候选基站32相对应的自动频率控制参数组42。

S82：将该候选基站32相对应的自动频率控制参数组42输入至一自动频率控制程序，以更新移动通讯装置12的第一时序信号26a进而与该候选基站32的第二时序信号34同步。

根据本发明的无线通讯系统10中对应多个基站的自动频率追踪方法，由于可缩小第一时序信号26与第二时序信号34的频率误差28的缘故，本发明具有可降低均衡器设计上的难度、容许较大的移动通讯装置12的时序讯号及所接收的基站讯号的频率误差，及容许更严重的多普勒效应对通讯信号的影响，也就是可容许移动通讯装置12以更快的速度移动的优点。以目前全世界普遍采用的泛欧式数字通讯系统(GSM)为例，原容许的移动速度约为每小时两百五十公里，该限制的主要原因即是来自于难以克服严重的多普勒效应。如果在移动通讯装置12中采用本发明的设计，则在基站等大多数基础建设无须更动的前提下，该速度限制即可以大幅度提升至四、五百公里以上，足以应付使用者高速移动时(例如：搭乘高速火车)的需求。因此本发明实有极高的商业价值。

通过以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所披露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改善及具相等性的安排于本发明。

Claims (19)

1.一种应用于一移动通讯装置、的自动频率追踪系统，用以对提供服务至该移动通讯装置的一服务基站、以及所存在的邻近基站、进行自动频率追踪，并当该移动通讯装置自该服务基站切换至这些邻近基站中一候选基站时，用以使该移动通讯装置的一第一时序信号与该候选基站的一第二时序信号同步，该系统包含：

一参数数据库，用以储存每一邻近基站相对应的一自动频率控制参数组；

一控制模块，用以执行一参数产生程序以产生这些自动频率控制参数组；

储存这些自动频率控制参数组至该参数数据库；以及

当该移动通讯装置自该服务基站切换至该候选基站时，自该参数数据库中撷取该候选基站相对应的自动频率控制参数组；以及

一自动频率控制器，用以接收该候选基站相对应的自动频率控制参数组；以及

根据该候选基站相对应的自动频率控制参数组更新该第一时序信号以与该第二时序信号同步。

2.如权利要求1所述的自动频率追踪系统，其中该自动频率控制参数组包含每一邻近基站相对应的一自动频率控制值及一时间参数，该时间参数为储存该自动频率控制值的时间。

3.如权利要求2所述的自动频率追踪系统，其中该参数产生程序包含一起始程序及一参数更新程序，在该移动通讯装置开机时执行该起始程序，并在后续连续执行该参数更新程序。

4.如权利要求3所述的自动频率追踪系统，其中该起始程序包含：

触发该自动频率控制器循序接收这些邻近基站相对应的这些邻近时序信号；

触发该自动频率控制器循序计算这些邻近基站的这些邻近时序信号与该第一时序信号的频率误差，以产生每一邻近基站相对应的该自动频率控制值；以及

将每一邻近基站相对应的自动频率控制值以及该时间参数储存至该参数数据库。

5.如权利要求4所述的自动频率追踪系统，其中该参数更新程序包含：

按照一第一周期，触发量测这些邻近基站的信号强度，并根据每一邻近基站的信号强度加以排序以获得信号强度高于其他邻近基站的一预定数量的候选基站；

按照一第二周期，触发该自动频率控制器循序接收每一候选基站相对应的第二时序信号。

6.如权利要求5所述的自动频率追踪系统，其中该参数更新程序在触发接收每一候选基站的第二时序信号时，是由第一个候选基站至该预定数量中最后一个候选基站循序进行下列步骤：

接收该候选基站的第二时序信号：

将该候选基站的自动频率控制值自该参数数据库取出，并输入该产生器以产生该移动通讯装置相应于该候选基站的该第一时序信号；

将该第一时序信号与该第二时序讯号相比较而产生一候选频率误差，根据该候选频率误差以产生更新后的自动频率控制值；以及

储存该候选基站的该更新后的自动频率控制值至该参数数据库，并更新该时间参数。

7.一种应用于一移动通讯装置的一自动频率控制器的辅助系统，该自动频率控制器是用以使该第一时序信号与提供服务至该移动通讯装置的一服务基站的时序信号同步；该辅助系统是当该移动通讯装置自该服务基站切换至多个邻近基站中一候选基站时，使该移动通讯装置的一第一时序信号与该候选基站的一第二时序信号同步，该辅助系统包含：

一参数数据库，用以储存每一邻近基站相对应的一自动频率控制参数组；

一控制模块，用以执行一参数产生程序以使该自动频率控制器产生这些自动频率控制参数组；

储存这些自动频率控制参数组至该参数数据库；

当该移动通讯装置自该服务基站切换至该候选基站时，自该参数数据库中撷取该候选基站相对应的自动频率控制参数组；以及

将该候选基站相对应的自动频率控制参数组传送至该自动频率控制器，以使该自动频率控制器根据该候选基站相对应的自动频率控制参数组，更新该第一时序信号以与该第二时序信号同步。

8.如权利要求7所述的辅助系统，其中该自动频率控制参数组包含每一邻近基站相对应的一自动频率控制值及一时间参数，该时间参数为储存该自动频率控制值的时间。

9.如权利要求8所述的辅助系统，其中该参数产生程序包含一起始程序及一参数更新程序，于该移动通讯装置开机时执行该起始程序，并于后续连续执行该参数更新程序。

10.如权利要求9所述的辅助系统，其中该起始程序包含：

触发该自动频率控制器循序接收这些邻近基站相对应的这些邻近时序信号；

触发该自动频率控制器循序计算这些邻近基站的这些邻近时序信号与该第一时序信号的频率误差，以产生每一邻近基站相对应的该自动频率控制值；以及

将每一邻近基站相对应的自动频率控制值以及该时间参数储存至该参数数据库。

11.如权利要求10所述的辅助系统，其中该参数更新程序包含：

按照一第一周期，触发量测这些邻近基站的信号强度，并根据每一邻近基站的信号强度加以排序以获得信号强度高于其他邻近基站的一预定数量的候选基站；

按照一第二周期，触发该自动频率控制器循序接收每一候选基站相对应的第二时序信号。

12.如权利要求11所述的辅助系统，其中该参数更新程序于触发接收每一候选基站的第二时序信号时，是由第一个候选基站至该预定数量中最后一个候选基站循序进行下列步骤：

接收该候选基站的第二时序信号：

将该候选基站的自动频率控制值自该参数数据库取出，并输入该产生器以产生该移动通讯装置相应于该候选基站的该第一时序信号；

将该第一时序信号与该第二时序讯号相较而产生一候选频率误差，根据该候选频率误差以产生更新后的自动频率控制值；以及

储存该候选基站的该更新后的自动频率控制值至该参数数据库，并更新该时间参数。

13.一种应用于一移动通讯装置的自动频率追踪方法，用以对提供服务至该移动通讯装置的一服务基站以及所存在的邻近基站进行自动频率追踪，并当该移动通讯装置自该服务基站切换至这些邻近基站中一候选基站时，用以使该移动通讯装置的一第一时序信号与该候选基站的一第二时序信号同步，该自动频率追踪方法包含：

执行一参数产生程序以产生相对应这些邻近基站的至少一组自动频率控制参数组；

储存这些自动频率控制参数组至一参数数据库；

当该移动通讯装置将自该服务基站切换至该候选基站时，自该参数数据库中撷取该候选基站相对应的自动频率控制参数组；以及

将该候选基站相对应的自动频率控制参数组输入至一自动频率控制程序，以更新该第一时序信号进而与该第二时序信号同步。

14.如权利要求13所述的自动频率追踪方法，其中该自动频率控制参数组包含每一邻近基站相对应的一自动频率控制值及一时间参数，该时间参数为储存该自动频率控制值的时间。

15.如权利要求14所述的自动频率追踪方法，其中该自动频率控制程序包含：

接收该候选基站相对应的自动频率控制参数组；以及

根据该候选基站相对应的自动频率控制参数组更新该第一时序信号以使更新后的该第一时序信号与该第二时序信号同步。

16.如权利要求15所述的自动频率追踪方法，其中该参数产生程序包含一起始程序及一参数更新程序，于该移动通讯装置开机时执行该起始程序，并于后续连续执行该参数更新程序。

17.如权利要求16所述的自动频率追踪方法，其中该起始程序包含：

循序接收这些邻近基站相对应的这些邻近时序信号；

循序计算这些邻近基站的这些邻近时序信号与该第一时序信号的频率误差，以产生每一邻近基站相对应的该自动频率控制值；以及

储存每一邻近基站相对应的自动频率控制值以及该时间参数。

18.如权利要求17所述的自动频率追踪方法，其中该参数更新程序包含：

按照一第一周期，触发量测这些邻近基站的信号强度，并根据每一邻近基站的信号强度加以排序以获得信号强度高于其他邻近基站的一预定数量的候选基站；

按照一第二周期，触发循序接收每一候选基站相对应的第二时序信号。

19.如权利要求18所述的自动频率追踪方法，其中该参数更新程序在触发接收每一候选基站的第二时序信号时，是由第一个候选基站至该预定数量中最后一个候选基站循序进行下列步骤：

接收该候选基站的第二时序信号：

将该候选基站的自动频率控制值自该参数数据库取出，并输入该产生器以产生该移动通讯装置相应于该候选基站的该第一时序信号；

将该第一时序信号与该第二时序讯号相较而产生一候选频率误差，根据该候选频率误差以产生更新后的自动频率控制值；以及

储存该候选基站的该更新后的自动频率控制值至该参数数据库，并更新该时间参数。

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