CN1543153A - 频率偏移检测处理系统和使用其的频率偏移检测处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种频率偏移检测处理系统，包括TCXO、解调单元、频率偏移检测单元以及AFC控制单元。在AFC控制单元中，多数判定单元判定多个频率偏移引起的相移量检测值中每一个是正值还是负值，并加总来判定正值和负值数目上哪个大。检测值转换单元根据多数判定结果，对相移量检测值进行转换。平均处理单元将相移量检测值相加，并且将总和除以所加值的数目。校正值计算单元从平均处理后的相移量计算频率偏移。TCXO控制单元在计算出的频率偏移基础上校正TCXO控制。本发明也公开了一种频率偏移检测处理方法。

Description

频率偏移检测处理系统和使用其的频率偏移检测处理方法

技术领域

本发明涉及频率偏移检测处理系统和使用该系统的频率偏移检测处理方法。

背景技术

CDMA(码分多址)是目前在移动通信系统中所使用的一种通信方案。在CDMA这种通信系统中，使用一种代码在发送端对数据进行扩频，在接收端使用同样的代码对发送的数据解扩频来进行解码。在移动设备中，进行AFC(自动频率控制)控制来使基站的基频与移动设备的基频一致。在AFC中，从基站发射的导频信号检测基站的基频与移动设备的基频之间的移位(频率偏移)，并进行校正。当存在频率偏移时，在当前导频信号和紧接的前一个导频信号的码元(symbol)之间存在相移(图7)。根据相移量θ可以计算出频率偏移：

                     Δf＝Rate×(θ/360°)

(Δf：频率偏移，θ：在导频信号的码元之间的相移量，Rate：导频信号的码元速率)

在实际的无线通信中，接收信号的相由于白噪声或衰减而发生变化。因此，频率偏移引起的相移量检测值的准确率下降了。为了解决这个问题，有这样一种方法，将多个频率偏移引起的相移量检测值进行平均以增加检测准确率。图8示出了这种平均处理。使θ₁、θ₂、...、θ_n为频率偏移引起的相移量检测误差。平均处理后的检测误差可以表示为：

$\mathrm{\θa}=\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\θ}}_k/n$

由于值θ₁到θ_n是随机值，所以它们对时间的平均值为0。平均处理后的检测误差θa在很大概率上比平均处理前的小。由于这个原因，所以能够减少检测误差。理论频率偏移检测极限值对应于在-180°到+180°范围内的相移量θ。如果θ超出±180°，那么将错误地判定频率偏移的移位方向。这时，频率偏移引起的相移量检测值的符号不同于实际的频率偏移引起的相移量检测值的符号。例如，当实际相移量是-190°时，检测值是+170°，即该符号被错误地判定了。在噪声或衰减的影响下，即使在相移量不超过-180°到+180°的范围时，符号也可能被错误地检测。

图9示出了这种情形。频率偏移引起的相移是+170°。当由于噪声使相旋转+25°时，相移量是+195°。但是，检测值是-165°，即出现了误差。如果具有错误符号的检测值被包括在平均处理中被加和的那些检测值中，那么检测准确率就大大地降低了。参考图10，当一些检测值(1)、(2)和(3)具有错误的符号时，检测值的平均值θa相对于实际相移量θf有显著的变化。

为了解决上述问题，并增加在AFC控制中检测频率偏移的移位方向的准确率，使用了一种执行用于检测频率偏移的移位方向的多数判定的方法(日本专利公开No.9-233139)。在该方法中，为了单独处理相移数据的幅度和方向，使用了这样的自动频率控制装置，其具有：仅提取相移的幅度信息的装置；仅对相移的幅度信息进行平均的装置；仅提取相移的方向信息的装置；以及通过相移的多数方向信息做出决策并选择多数方向的装置。根据平均值和多数对局部生成单元的频率进行控制。

在无线通信中添加到接收信号上的热噪声通常呈高斯分布。当进行足够长时间的测量时，相移检测值的分布中心值与实际相移值几乎相同(图11)。但是，在上述日本专利公开No.9-233139描述的方法中，通过多数判定结果转换后的相移检测值的分布出现失真。因此，分布中心值(≈实际相移)和分布平均值(处理后的检测值)不同(图11)。因此，由于热噪声等的干扰造成的相移检测误差不能被充分地减少。

发明内容

本发明的一个目的是提供频率偏移检测处理系统和使用该系统的频率偏移检测处理方法，其在平均处理之前执行多数判定和执行检测值转换处理以增加检测准确率。

为了实现上述目的，根据本发明，提供了一种频率偏移检测处理系统，包括产生基频的温度补偿晶体振荡器；解调接收信号的解调单元；从相邻导频信号的码元之间的相移量检测频率偏移的频率偏移检测单元；以及自动频率控制控制单元，其中自动频率控制控制单元包括：多数判定单元，其判定多个频率偏移引起的相移量检测值中的每一个是正值还是负值，并加总来判定正值和负值数目上哪个大，相移量检测值用预定时间检测并从频率偏移检测单元读出；检测值转换单元，其根据多数判定单元的多数判定结果，对从频率偏移检测单元读出的相移量检测值进行转换；平均处理单元，其执行处理，用于将从频率偏移检测单元读出并由检测值转换单元转换的相移量检测值相加，并且将总和除以所加值的数目；校正值计算单元，其从由平均处理单元平均处理后的相移量计算频率偏移；以及温度补偿晶体振荡器控制单元，其在由校正值计算单元计算出的频率偏移基础上校正温度补偿晶体振荡器控制。

附图说明

图1是示出了根据本发明实施例的频率偏移检测处理系统的布置的框图；

图2是示出了根据本发明实施例的使用频率偏移检测处理系统的频率偏移检测处理方法的流程图；

图3是多数判定和转换处理的流程图；

图4是示出了检测值转换处理的图；

图5是示出了转换后平均处理的图；

图6是示出了根据本发明通过多数判定结果转换后的相移检测值的分布的图；

图7是示出了频率偏移检测的图；

图8是示出了对多个频率偏移引起的相移量检测值进行平均处理的图；

图9是示出了这样状态的图，其中当频率偏移引起的相移量是+170°，并且由于噪声旋转+25°时，相移量+195°被错误地检测为-165°；

图10是示出了这样状态的图，其中当一些检测值在平均处理中具有错误的符号时，检测值的平均值θa相对于实际相移量θf有显著的变化；和

图11是示出了这样状态的图，其中由多数判定结果转换后的相移检测值的分布中心值(≈实际相移)和分布平均值(＝处理后的检测值)不同；

具体实施方式

下面将对本发明的实施例进行详细说明。

本发明涉及CDMA(码分多址)中的频率偏移检测方法。在AFC(自动频率控制)控制的频率偏移检测处理中，将码元之间的相移量的值进行平均以减少由于衰减或白噪声造成的检测准确率的降低，所述的值用预定时间检测。当频率偏移引起的码元之间的相移量接近±180°时，由于干扰等的影响使频率偏移的移位方向可能被错误地判定。当将具有错误移位方向的检测值包括在平均处理中加和的检测值当中时，检测准确率大大地降低。本发明通过在平均处理前的多数判定来判定频率偏移的移位方向以及使检测值的符号与多数判定的结果一致，来解决这个问题。

参考图1，本发明的实施例包括TCXO(温度补偿晶体振荡器)10，AFC控制单元20、解调单元30和频率偏移检测单元40。TCXO 10产生基频。解调单元30对接收信号进行解调。频率偏移检测单元40从相邻的导频码元之间的相移量检测频率偏移。AFC控制单元20包括用于频率偏移引起的相移量检测值的多数判定单元21，检测值转换单元22，平均处理单元，校正值计算单元24以及TCXO控制单元25，它们执行对应的处理操作。

本发明实施例整个的操作将参考图2到图5进行详细地说明。首先，频率偏移检测单元40从相邻导频信号的码元之间的相移量检测频率偏移(图2：步骤S1)。解调单元30从频率偏移检测单元读出值，并且执行用于多个频率偏移引起的相移量检测值的多数判定，这些值用预定的时间检测(图2：步骤S2和S3)。在多数判定中，判定每个频率偏移引起的相移量检测值是正值还是负值。总计正值和负值以判定正值和负值在数目上哪个更大(图3：步骤S11)。进行该处理以判定频率偏移的移位方向。接下来，根据多数判定的结果，对相移量检测值进行转换(图2：步骤S4)。具有由多数判定判定为数目较小的符号的检测值被视为其频率偏移的移位方向是被错误地判定的值，校正误差。将相移量检测值作如下的转换：

“当负检测值的数目较小时”(图3：步骤S12至S14)

负检测值→+360°+负检测值

“当正检测值的数目较小时”(图3：步骤S15至S17)

正检测值→-360°+正检测值

图4示出了这样的状态，其中在相移量由于噪声超过180°时应用上述转换处理，如图8所示。在图4示出的接收点，相移量检测值是-165°。当判定多数判定的结果是负检测值的数目更小时，将负检测值进行转换。更具体地，将这些值如此转换：-165°→+360°-165°＝+195°。

使用该处理，由于噪声影响而被错误检测的相移量的方向能够得到校正。在转换后进行检测值的平均处理(图2：步骤S5)。在平均处理过程中，用预定时间检测的多个频率偏移引起的相移量检测值被相加，并将总和除以所加值的数目。使用该平均处理，能够减少干扰分量的影响，并且能够增加频率偏移引起的相移量检测值的检测准确率。在平均处理前，通过判定移位方向使所有检测值的符号一致。因此，即使在对于一些检测值频率偏移的移位方向被错误地判定时，检测准确率也能够通过平均处理得到有效的增加。

图5示出了这样的状态，其中在频率偏移的移位方向被错误地判定时，进行上述用于转换具有数目较小的符号的检测值转换处理，如图10所示。在执行转换处理之前，对于检测值(1)、(2)和(3)相移量的移位方向被错误地判定。由于这个原因，检测值的平均值θa相对频率偏移引起的相移量θb显著地改变。通过转换处理，将值如此转换：(1)→A，(2)→B和(3)→C。因此，检测值的平均值被如此校正：θa→θb。能够检测到与频率偏移引起的相移量几乎相同的值。从所检测的相移量检测出频率偏移。基于所计算的频率偏移，对TCXO控制进行校正。

在本实施例中，通过多数判定结果转换后的相移检测值的分布基本上是高斯分布。分布中心值(≈实际相移)和分布平均值(处理后的检测值)基本相同(图6)。因此，相比于日本专利公开No.9-233139的方法，本实施例的方法能够减小由于热噪声等干扰造成的相移检测误差。

在本发明的实施例中，将多数判定用作判定频率偏移的移位方向的方法。在根据相移量的幅度或接收功率进行权衡后，可以进行判定。

在本发明的实施例中，以CDMA为例。但是，本发明也能够被应用于任何其他需要在基站和移动设备之间对频率进行同步的无线通信方案。

如上所述，本发明具有如下的效果。

在AFC控制的频率偏移检测处理中，当频率偏移引起的相移量接近±180°时，频率偏移的移位方向由于衰减或噪声可能被错误地判定。由于这个原因，不可能有效地进行平均处理来减少检测误差。

本发明的一个效果是，当在平均处理前进行频率偏移引起的相移量检测值的多数判定和转换处理时，能够解决上述问题。

此外，在本发明中通过多数判定结果转换后的相移检测值的分布几乎是高斯分布。分布中心值(≈实际相移)和分布平均值(处理后的检测值)基本具有相同的值。因此，相比于现有技术，本发明的方法能够减小由于热噪声等干扰造成的相移检测误差。

Claims (4)

1.一种频率偏移检测处理系统，包括产生基频的温度补偿晶体振荡器(10)，解调接收信号的解调单元(30)，从相邻导频信号的码元之间的相移量检测频率偏移的频率偏移检测单元(40)，以及自动频率控制控制单元(20)，其特征在于，所述自动频率控制控制单元包括：

多数判定单元(21)，其判定多个频率偏移引起的相移量检测值中的每一个是正值还是负值，并加总来判定所述正值和负值数目上哪个大，所述相移量检测值用预定时间检测并从所述频率偏移检测单元读出；

检测值转换单元(22)，其根据所述多数判定单元的多数判定结果，对从所述频率偏移检测单元读出的相移量检测值进行转换；

平均处理单元(23)，其执行处理，用于将从所述频率偏移检测单元读出并由所述检测值转换单元转换的相移量检测值相加，并且将总和除以所加值的数目；

校正值计算单元(24)，其从由所述平均处理单元平均处理后的相移量计算频率偏移；和

温度补偿晶体振荡器控制单元(25)，其在由所述校正值计算单元计算出的频率偏移基础上校正温度补偿晶体振荡器控制。

2.如权利要求1的系统，其中在转换所述相移量检测值中，

当作为所述多数判定结果，判定为负检测值的数目较小时，所述检测值转换单元将所述负检测值转换为+360°+负检测值；并且

当作为多数判定结果，判定为正检测值的数目较小时，所述检测值转换单元将所述正检测值转换为-360°+正检测值。

3.一种频率偏移检测处理方法，其特征在于，包括：

温度补偿晶体振荡器步骤，产生基频；

解调步骤，解调接收信号；

频率偏移检测步骤，从相邻导频信号的码元之间的相移量检测频率偏移；

多数判定步骤，判定多个频率偏移引起的相移量检测值中的每一个是正值还是负值，并加总来判定所述正值和负值数目上哪个大，所述相移量检测值是在所述频率偏移检测步骤中用预定时间检测并被读出；

检测值转换步骤，根据多数判定结果，对所述相移量检测值进行转换；

平均处理步骤，执行处理，所述处理用于将转换后的所述多个频率偏移引起的相移量检测值相加，并且将总和除以所加值的数目；

校正值计算步骤，从所述平均处理后的相移量计算出频率偏移；

温度补偿晶体振荡器控制步骤，在所述计算出的频率偏移基础上校正温度补偿晶体振荡器控制。

4.如权利要求3的方法，其中所述检测值转换步骤包括如下步骤：

在转换所述相移量检测值中，当作为所述多数判定结果，判定为负检测值的数目较小时，将所述负检测值转换为+360°+负检测值；以及

在转换所述相移量检测值中，当作为所述多数判定结果，判定为正检测值的数目较小时，将所述正检测值转换为-360°+正检测值。

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