專利名稱：基站接收信號的頻率偏差糾正方法以及瑞克接收機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及第三代移動通信系統(tǒng)，更具體地指基站接收信號的頻率偏差糾正方法以及瑞克接收機。
背景技術(shù)：
在無線擴頻移動通訊系統(tǒng)中，越來越多采用相干解調(diào)的方法來提高系統(tǒng)的解調(diào)性能，比如在寬帶碼分多址(WCDMA)移動通信系統(tǒng)中，上行信道和下行信道都采用相干解調(diào)的檢測方式。相干解調(diào)要求接收端的解調(diào)載波必須與接收信號的調(diào)制載波同頻同相。由于體積和成本所限，移動臺的本地晶振的精度和長期穩(wěn)定性不可能做得很高，而基站本身的晶振穩(wěn)定度可以做得很高，因此在無線通訊系統(tǒng)中，基站的發(fā)射頻率一般作為基準，移動臺則采用自動頻率控制(AFC)技術(shù)來捕獲和跟蹤基站發(fā)射信號的載波頻率，以達到接收和發(fā)送載波頻率的一致。但即使移動臺能達到理想的頻率捕獲和跟蹤情況下，由于以下一些原因，基站所接收到信號的載波頻率同本身的解調(diào)載波頻率還是會存在偏差。首先在無線擴頻通訊中，都采用軟切換技術(shù)來提高切換時系統(tǒng)的性能以及切換的成功率，由于兩個基站的本振存在偏差，在切換過程中，移動臺只可能鎖定某一個基站的載波，或者兩個基站載波的均值，因此移動臺的發(fā)射頻偏同基站的本振頻率存在偏差，按照寬帶碼分多址3GPP協(xié)議中的有關(guān)規(guī)定，這種偏差有可能達到300Hz。其次，基站和移動臺的相對移動所導致的多普勒效應會導致更大的基站接收信號頻率和解調(diào)頻偏之間的偏差，例如對與第三代無線通訊系統(tǒng)中2G左右的載頻，120Km/h的相對移動速度將導致基站接收信號頻率和解調(diào)頻率之間500Hz左右的偏差。兩種效應疊加所產(chǎn)生的1KHz左右的頻率偏差會導致基站的解調(diào)性能明顯下降。
下面以瑞克(Rake)接收機為例，來說明頻率偏差產(chǎn)生及如何消除頻率偏差，圖1是一個擴頻通訊瑞克接收機原理示意圖，圖中的粗線表示每個解調(diào)徑獨立的多路數(shù)據(jù)，細線表示單路數(shù)據(jù)。
離散化后的輸入基帶數(shù)據(jù)同時送到多徑搜索單元106和多徑分離單元101，搜索單元106輸出多徑的信息給多徑分離單元101；分離單元101根據(jù)多徑信息產(chǎn)生多路信號，每路信號表示一個多徑；多徑數(shù)據(jù)分別送到兩個解擴單元102和107進行導頻信道和數(shù)據(jù)信道的分別解擴；在信道估計單元103中，解擴以后的導頻信道數(shù)據(jù)同已知的導頻圖案共扼相乘來估計信道的衰落因子；衰落因子經(jīng)過低通平滑濾波器104進行平滑濾波以濾除噪聲；由于導頻信道的數(shù)據(jù)速率可能和數(shù)據(jù)信道的速率不同，平滑以后的衰落因子先經(jīng)過速率轉(zhuǎn)換單元105進行數(shù)據(jù)速率匹配(可以用保持，插值，抽取等來實現(xiàn))；在相干多徑合并單元108中，多徑數(shù)據(jù)經(jīng)過衰落因子糾正之后進行相干合并(可以采用多種合并方式，如最大比合并，等增益合并或者選擇合并)；最終Rake接收機輸出解調(diào)數(shù)據(jù)。
在理想情況下，信道估計可以估計出由于系統(tǒng)頻率偏差所導致的相位偏轉(zhuǎn)，但是由于信道估計所得到的衰落因子存在很大的噪聲，需要對其進行平滑濾波，但一般來說為了得到較高的信道估計信噪比以改善解調(diào)性能，平滑濾波器的帶寬都取得比較小，這樣一來大頻偏所引起的快速相位旋轉(zhuǎn)將作為高頻分量被濾除。因此信道估計不能消除大頻偏所帶來的影響。
圖2示意的為增加了頻率糾正模塊(即AFC環(huán)路)以后的Rake接收機原理示意圖。
圖2中101～108各單元以及數(shù)據(jù)處理過程同圖1中相應單元，這里不再重復敘述。相對圖1來說，圖2中增加了由209～214單元組成的閉環(huán)反饋結(jié)構(gòu)AFC環(huán)路。輸入基帶數(shù)據(jù)先由復數(shù)乘法器214利用頻率糾正信號進行一次混頻處理消除輸入數(shù)據(jù)中存在的由系統(tǒng)頻率偏差引起的殘余頻率調(diào)制，頻率糾正信號的獲得由下面描述；經(jīng)過糾正的信號分別送給多徑分離單元101和多徑搜索單元106，由信道估計單元103得到的衰落因子同時送給衰落因子平滑濾波器104以及鑒頻單元209；鑒頻單元209根據(jù)輸入的衰落因子估計得到系統(tǒng)的頻率偏差；該頻率偏差估計值通過環(huán)路濾波器210濾除噪聲；然后送給數(shù)控振蕩器(NCO NumericalControl Oscillator)211，數(shù)控振蕩器產(chǎn)生具有指定頻率的糾正信號；同樣由于數(shù)據(jù)速率的不同，數(shù)控振蕩器輸出的糾正信號需要經(jīng)過速率轉(zhuǎn)換單元212進行速率匹配；速率匹配后的頻率糾正信號先經(jīng)過復數(shù)共扼運算單元213進行復數(shù)共扼運算后得到頻率糾正信號；然后送給復數(shù)乘法器214對輸入數(shù)據(jù)進行一次混頻處理以消除輸入數(shù)據(jù)中存在的由系統(tǒng)頻率偏差引起的殘余頻率調(diào)制。
在圖2中所示的頻率糾正過程中，其最終的糾正是在碼片級的基帶數(shù)據(jù)上由復數(shù)乘法單元214進行的，對于擴頻通信系統(tǒng)來說，碼片速率通常都是很大的，因此糾正頻率偏差將消耗大量的軟硬件資源。為了減少資源消耗，又提出了如圖3所示的改進。圖3為具有閉環(huán)反饋AFC環(huán)路的Rake接收機示意圖，圖3中101～108單元以及209～211單元與圖2中相應單元是完全一樣的，這里也不再重復描述，但數(shù)據(jù)處理過程有所不同，下面我們將作詳細描述。首先同圖2中不同的是，數(shù)控振蕩器211輸出的頻率糾正信號直接經(jīng)過共扼運算單元213后由復數(shù)乘法單元214對解擴以后的導頻信道數(shù)據(jù)進行混頻完成頻率糾正；經(jīng)過頻率糾正以后的導頻信道的數(shù)據(jù)再送給信道估計單元103；復數(shù)乘法單元315利用頻率糾正信號對平滑濾波器104的輸出作相位旋轉(zhuǎn)；經(jīng)過相位旋轉(zhuǎn)的衰落因子再送給速率轉(zhuǎn)換單元105；然后數(shù)據(jù)信道的頻率糾正同衰落因子的糾正是一起在相干多徑合并單元108完成。
對于圖3來說，系統(tǒng)的頻率糾正分成了兩部分，一是對導頻信道數(shù)據(jù)的糾正，二是對數(shù)據(jù)信道的糾正。對導頻信道的頻率糾正最終是由復數(shù)乘法器214完成的，這時數(shù)據(jù)已經(jīng)經(jīng)過解擴，數(shù)據(jù)速率已經(jīng)大大降低，對數(shù)據(jù)信道的糾正由復數(shù)乘法器315完成，同樣是解擴以后的數(shù)據(jù)速率。但復數(shù)乘法器315用數(shù)控振蕩器211輸出的頻率糾正信號對衰落因子進行相位旋轉(zhuǎn)時，由于每個多徑的衰落因子是不同的，旋轉(zhuǎn)需要對每個徑單獨進行，因此有效的解調(diào)徑數(shù)較多時，其計算量還是比較大。
因此，圖2和圖3所示接收機還有待改進以減少計算量和資源消耗。
另外，在實際應用中，圖2和圖3所示接收機雖然有其固有的優(yōu)點，比如對系統(tǒng)頻率偏差的估計不需要非常準確，對鑒頻方式的選擇余地較大。但也存在一些固有缺陷，即在閉環(huán)反饋結(jié)構(gòu)的自動頻率控制環(huán)路中存在失鎖，環(huán)路濾波器中的積分器飽和，環(huán)路的不穩(wěn)定甚至發(fā)散等一系列潛在問題?？紤]一種開環(huán)前饋結(jié)構(gòu)也是很有意義的。
圖4是傳統(tǒng)的Rake接收機中的鑒頻單元示意圖，該鑒頻單元209工作原理是，通過計算前后兩個符號之間的相位差來估計系統(tǒng)存在的頻率偏差。它先對每個有效徑單獨作鑒頻，以第一徑為例輸入的當前符號乘以前面一定間隔符號的共扼，即由延遲單元401，復數(shù)共扼運算單元402，乘法器403完成，共扼相乘的結(jié)果送給求相位單元404得到第一徑的頻率估計。每一有效徑的頻率估計都送給合并單元405，在該單元405中對各徑頻率估計進行加權(quán)或不加權(quán)的合并；合并后頻率估計再由增益調(diào)整單元406根據(jù)合并的有效徑數(shù)進行增益的歸一化調(diào)整；然后作為最后的頻率估計結(jié)果輸出。
傳統(tǒng)的鑒頻過程有以下三方面的不足1、計算量大求相位單元需要進行反正切或反余切計算，每一徑單獨求取相位的運算將消耗大量的軟硬件資源；另外無線通信環(huán)境中，多徑搜索器搜索得到的有效徑數(shù)是時刻在變化的，因此必須有增益調(diào)整單元根據(jù)合并的有效徑數(shù)對合并結(jié)果進行歸一化，否則將導致環(huán)路增益出現(xiàn)波動。根據(jù)有效徑數(shù)作增益調(diào)整將牽涉到一次除法運算，這是非常復雜的。
2、性能不佳由于每個有效徑的能量是不同的，因而在合并頻率時根據(jù)能量給予不同的權(quán)重是合理的，比如進行最大比合并將會得到較好的性能。然而對每個徑單獨求出頻率偏差再進行加權(quán)合并方法過于復雜，首先計算每個徑的能量會牽涉到復雜的運算，再次加權(quán)的乘法運算也將消耗大量的硬件資源。
3、在有些鑒頻單元中的求相位單元用簡單的取虛部方法來代替求相位運算，樣做需要兩個前提，系統(tǒng)的頻率偏差非常小以及多徑的能量保持恒定即衰落因子的幅度基本保持不變。但在無線通訊中由于受到衰落等因素的影響衰落因子的幅度將出現(xiàn)很大的波動，大的波動將導致整個頻率自動控制環(huán)路的增益出現(xiàn)大的波動，從而影響到頻率自動控制環(huán)路的性能。所以傳統(tǒng)的鑒頻方案雖然簡化了設計，但是以犧牲系統(tǒng)性能為代價的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是針對現(xiàn)有的頻率糾正方法以及瑞克接收機存在的上述缺點，提出一種基站接收信號的頻率偏差糾正方法以及瑞克接收機。
本發(fā)明的另一目的是提供一種新的鑒頻單元。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，該基站接收信號的頻率偏差糾正方法為a，首先將輸入的基帶數(shù)據(jù)經(jīng)過多徑搜索和多徑分離以后變成一路或者多路多徑信號；b，將每路多徑信號分別經(jīng)過導頻信道解擴和數(shù)據(jù)信道解擴；c，將導頻數(shù)據(jù)用一由自動頻率控制器所產(chǎn)生的頻率糾正信號進行糾正；d，經(jīng)過頻率糾正以后的導頻數(shù)據(jù)乘以已知的導頻圖案的共扼得到信道衰落因子；e，經(jīng)過頻率糾正后的衰落因子再依次經(jīng)過平滑濾波、速率匹配后與相應多徑的數(shù)據(jù)信號共扼相乘，相乘以后的結(jié)果再進行相干合并；f，再由步驟c產(chǎn)生并保存的頻率糾正信號經(jīng)過速率匹配后，共扼乘以多徑合并以后數(shù)據(jù)信道的相應數(shù)據(jù)，相乘結(jié)果作為解調(diào)結(jié)果輸出。
所述的步驟c中，在用自動頻率控制器產(chǎn)生頻率糾正信號過程中，由上一數(shù)據(jù)段經(jīng)步驟d所產(chǎn)生的衰落因子依次經(jīng)過頻率偏差估計、平滑濾波，然后再由數(shù)控振蕩器產(chǎn)生一指定頻率糾正信號，該糾正信號用于當前數(shù)據(jù)段的頻率糾正。
所述的步驟c中，在用自動頻率控制器產(chǎn)生頻率糾正信號過程中，直接由解擴以后的導頻數(shù)據(jù)乘以已知導頻圖案的共扼得到信道的衰落因子，該衰落因子依次經(jīng)過頻率偏差估計、平滑濾波，然后再由數(shù)控振蕩器產(chǎn)生一指定頻率糾正信號，該糾正信號可以立即用于本段數(shù)據(jù)的糾正，也可以用于下一數(shù)據(jù)段的糾正。
該瑞克接收機包含接收部分和自動頻率控制部分，接收部分包括多徑分離單元、導頻信道解擴單元、信道估計單元、平滑濾波器、速率轉(zhuǎn)換單元，以及多徑搜索單元、數(shù)據(jù)信道解擴單元、相干多徑合并單元；自動頻率控制部分包括鑒頻單元、環(huán)路濾波器、數(shù)控振蕩器，速率轉(zhuǎn)換單元；輸入基帶數(shù)據(jù)同時送到多徑搜索單元和多徑分離單元，多徑搜索單元輸出多徑信息給多徑分離單元，多徑分離單元產(chǎn)生的多徑數(shù)據(jù)分別送到導頻信道解擴和數(shù)據(jù)信道解擴單元進行解擴，信道估計單元得到的衰落因子同時送給平滑濾波器和閉環(huán)反饋單元的鑒頻單元，鑒頻單元根據(jù)輸入的衰落因子估計得到系統(tǒng)的頻率偏差，環(huán)路濾波器再進行噪聲濾除后送到數(shù)控振蕩器，其中數(shù)控振蕩器輸出的頻率糾正信號一路直接經(jīng)過共扼運算單元、復數(shù)乘法單元對解擴以后的導頻信道數(shù)據(jù)進行混頻完成頻率糾正；另一路頻率糾正信號送給反饋單元中的速率轉(zhuǎn)換單元，該速率轉(zhuǎn)換單元的輸出再經(jīng)過另一共扼運算單元、復數(shù)乘法單元與接收部分中的相干多徑合并單元合并后的數(shù)據(jù)信道信號相乘，兩者相乘后的結(jié)果作為接收機輸出的解調(diào)數(shù)據(jù)。
所述的自動頻率控制部分進一步包括一信道估計單元，該信道估計單元直接接收從接收部分的導頻信道解擴單元輸出的解擴以后的導頻信道數(shù)據(jù)，并通過鑒頻單元、環(huán)路濾波器、數(shù)控振蕩器輸出頻率糾正信號，該糾正信號首先一路直接經(jīng)過共扼運算單元、復數(shù)乘法單元對解擴以后的導頻信道數(shù)據(jù)進行混頻完成頻率糾正；另一路頻率糾正信號送給自動頻率控制部分中的速率轉(zhuǎn)換單元，該速率轉(zhuǎn)換單元的輸出再經(jīng)過另一共扼運算單元、復數(shù)乘法單元與接收部分中的相干多徑合并單元合并后的數(shù)據(jù)信道信號相乘，兩者相乘后的結(jié)果作為接收機輸出的解調(diào)數(shù)據(jù)。
所述的鑒頻單元包括若干延遲單元，以及相加合并單元和求相位單元，每一徑輸入的多徑衰落因子通過相應的延遲單元進行延遲，并通過共扼運算單元、復數(shù)乘法單元與輸入的多徑衰落因子相乘，每一徑相乘結(jié)果均送至相加合并單元相加合并，相加合并的輸出送給求相位單元，該單元最終輸出提供下一級頻率偏差估計值。
所述的鑒頻單元包括若干延遲單元，以及相加合并單元、導頻位累加單元、求相位單元，每一徑輸入的多徑衰落因子通過相應的延遲單元進行延遲，并通過共扼運算單元、復數(shù)乘法單元與輸入的多徑衰落因子相乘，每一徑相乘結(jié)果均依次送至相加合并單元、導頻位累加單元、求相位單元，求相位單元輸出頻率偏差估計值給下一級。
由于本發(fā)明采用了上述頻率偏差糾正方法以及依該方法而設計的瑞克接收機，與傳統(tǒng)的頻率偏差糾正方法相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點1)由于把對數(shù)據(jù)信道的頻率糾正放到相干多徑合并以后(閉環(huán)結(jié)構(gòu))進行，從而減少了計算量和軟硬件資源消耗。
2)開環(huán)結(jié)構(gòu)的采用，避免了傳統(tǒng)閉環(huán)頻率糾正方法在實際應用中的一系列缺陷，具有更好的穩(wěn)定性和抗干擾性能。
3)自動頻率控制模塊具有很好的模塊化結(jié)構(gòu)，可以方便的移植，根據(jù)需要也可以方便的使用或關(guān)閉自動頻率控制模塊。
4)本發(fā)明的瑞克接收機中鑒頻技術(shù)的采用，用向量的合并代替相位的合并，不需要對每個多徑的結(jié)果單獨求相位，合并后的結(jié)果也不需要根據(jù)合并的有效徑數(shù)進行增益歸一化調(diào)整，減少了計算量和資源消耗；同時，向量合并相對不加權(quán)的相位合并具有更好的性能。


圖1為傳統(tǒng)的瑞克接收機原理示意框圖。
圖2為傳統(tǒng)具有自動頻率控制的瑞克接收機原理示意框圖。
圖3為另一種傳統(tǒng)具有自動頻率控制的瑞克接收機原理示意框圖。
圖4為傳統(tǒng)的瑞克接收機鑒頻單元示意框圖。
圖5為本發(fā)明瑞克接收機原理示意框圖。
圖6為本發(fā)明另一瑞克接收機原理示意框圖。
圖7為本發(fā)明瑞克接收機鑒頻單元原理示意框圖。
圖8為本發(fā)明瑞克接收機又一鑒頻單元原理示意框圖。
圖9為本發(fā)明瑞克接收機鑒頻單元應用示例示意框圖。
圖10為本發(fā)明瑞克接收機環(huán)路濾波器應用示例示意框圖。
圖11為本發(fā)明瑞克接收機數(shù)控振蕩器應用示例示意框圖。
具體實施例方式
為進一步說明本發(fā)明的內(nèi)容，以下通過實施例結(jié)合上述各圖對其進行詳細地描述。
當然，本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發(fā)明，而并非用作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實質(zhì)精神范圍內(nèi)，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本發(fā)明權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
本發(fā)明的基站接收信號的頻率偏差糾正方法包括以下步驟a，首先將輸入的基帶數(shù)據(jù)經(jīng)過多徑搜索和多徑分離以后變成一路或者多路多徑信號；b，將每路多徑信號分別經(jīng)過導頻信道解擴和數(shù)據(jù)信道解擴；c，將導頻數(shù)據(jù)用一由自動頻率控制器所產(chǎn)生的頻率糾正信號進行糾正；d，經(jīng)過頻率糾正以后的導頻數(shù)據(jù)乘以已知的導頻圖案的共扼得到信道衰落因子；e，經(jīng)過頻率糾正后的衰落因子再依次經(jīng)過平滑濾波、速率匹配后與相應多徑的數(shù)據(jù)信號共扼相乘，相乘以后的結(jié)果再進行相干合并；f，再由步驟c產(chǎn)生并保存的頻率糾正信號經(jīng)過速率匹配后，共扼乘以多徑合并以后數(shù)據(jù)信道的相應數(shù)據(jù)，相乘結(jié)果作為解調(diào)結(jié)果輸出。
所述的步驟c中，在用自動頻率控制器產(chǎn)生頻率糾正信號過程中，由上一數(shù)據(jù)段經(jīng)步驟d所產(chǎn)生的衰落因子依次經(jīng)過頻率偏差估計、平滑濾波，然后再由數(shù)控振蕩器產(chǎn)生一指定頻率糾正信號，該糾正信號用于當前數(shù)據(jù)段的頻率糾正。實際上，此時，該頻率糾正方法采用的是一種閉環(huán)反饋結(jié)構(gòu)，相對傳統(tǒng)的閉環(huán)結(jié)構(gòu)而言，它減少了計算量和資源消耗。
所述的步驟c中，在用自動頻率控制器產(chǎn)生頻率糾正信號過程中，直接由解擴以后的導頻數(shù)據(jù)乘以已知導頻圖案的共扼得到信道的衰落因子，該衰落因子依次經(jīng)過頻率偏差估計、平滑濾波，然后再由數(shù)控振蕩器產(chǎn)生一指定頻率糾正信號，該糾正信號可以立即用于本段數(shù)據(jù)的糾正，也可以用于下一數(shù)據(jù)段的糾正。而此時，這種頻率糾正方式采用的是開環(huán)前饋結(jié)構(gòu)，它又能免除閉環(huán)反饋結(jié)構(gòu)的一些固有缺陷。
依據(jù)本發(fā)明的上述頻率糾正方法，以瑞克接收機為例，對其結(jié)構(gòu)作相應的變動，請參閱圖5所示，本發(fā)明的瑞克接收機中101～108，209～211，213，214各單元同圖3中相應單元完全一樣，其解調(diào)工作原理也相同，這里就不再重復描述。與圖3所示的接收機不同的是，平滑濾波器單元104的輸出直接送給速率轉(zhuǎn)換單元105，數(shù)據(jù)信道先利用經(jīng)過速率轉(zhuǎn)換的衰落因子進行相干合并；數(shù)控振蕩器211輸出的頻率糾正信號除了送給共扼運算單元213外，也送給閉環(huán)反饋單元中的率轉(zhuǎn)換單元501；率轉(zhuǎn)換單元501輸出的頻率糾正信號先通過共扼運算單元502進行共扼運算，然后用復數(shù)乘法單元503同多徑相干合并以后的數(shù)據(jù)信道信號進行相乘運算，以糾正由頻率偏差引起的數(shù)據(jù)信道相位偏轉(zhuǎn)，復數(shù)乘法單元503的輸出作為解調(diào)結(jié)果直接輸出。
同圖3中所示的瑞克接收機相比，本發(fā)明的瑞克接收機中，對數(shù)據(jù)信道的頻率糾正移到了數(shù)據(jù)信道相干多徑合并以后進行，雖然增加了一個速率轉(zhuǎn)換單元，但其資源消耗是不大的，整體上還是減少了計算量。
圖5中的環(huán)路濾波器210、數(shù)控振蕩器211和速率變換單元501可以采用大家所熟悉的各種形式，這里也不再詳細描述。
請再參閱圖6所示，其中，101～109諸單元，209～210諸單元，213、214、501～503各單元同圖5中所示的各單元，不同之處在于，在自動頻率控制部分中增加了又一個信道估計單元601，解擴以后的導頻信道數(shù)據(jù)首先送到一個信道估計單元601，該單元同信道估計單元103一樣根據(jù)導頻圖案對輸入數(shù)據(jù)作一個簡單的符號變換得到信道衰落因子估計；得到的衰落因子通過鑒頻單元209得到系統(tǒng)頻率偏差估計；頻率偏差估計再通過一個環(huán)路濾波器210濾除噪聲，該濾波器可以是任何形式的低通濾波器；濾波以后的頻率偏差估計控制NC0211產(chǎn)生頻率糾正信號；該糾正信號對解擴以后的導頻信道通過213和214單元完成頻率糾正；利用糾正信號消除頻率偏差對導頻信道數(shù)據(jù)的影響后，導頻信道數(shù)據(jù)再經(jīng)過另一次信道估計過程得到剩余的相位偏轉(zhuǎn)以及衰落因子的幅度用于數(shù)據(jù)信道的相干多徑合并，由信道估計單元103、平滑濾波器104、速率轉(zhuǎn)換單元105、相干多徑合并單元108完成，數(shù)據(jù)處理過程如同圖5所示的接收機；合并以后的數(shù)據(jù)再經(jīng)過同導頻信道一樣的相位旋轉(zhuǎn)消除頻率偏差對數(shù)據(jù)信道的影響，其過程由速率轉(zhuǎn)換單元501、復數(shù)共扼運算器502和復數(shù)乘法器503單元完成，數(shù)據(jù)處理過程同圖5所示的過程一致，最終輸出解調(diào)后的數(shù)據(jù)。
在圖6所示的瑞克接收機中，其自動頻率控制部分中增加的信道估計單元601，由于信道估計只是根據(jù)已知的導頻圖案對輸入數(shù)據(jù)進行簡單的符號變換，該單元只消耗很少的軟硬件資源。數(shù)控振蕩器211和速率變換單元501可以采用大家所熟悉的各種形式，這里不再詳細描述。但是，其鑒頻單元209可以采用作如下的改進。
見圖7，本發(fā)明的瑞克接收機中的鑒頻單元209主要包括若干延遲單元701(711)，以及相加合并單元703和求相位單元704，圖7中共扼運算單元402(412)，復數(shù)乘法單元403(413)與圖4中的相應單元是相同的，這里不再重復描述。延遲單元701(711)的延遲大小可以根據(jù)所需的鑒頻范圍和鑒頻結(jié)果信噪比折中選取，延遲越大鑒頻輸出信噪比越高而鑒頻范圍越小，需要注意的是在計算整個環(huán)路增益時要根據(jù)延遲大小對系數(shù)進行調(diào)整，每一徑復數(shù)乘法單元403(413)的輸出直接送給相加合并單元703，合并單元703只是把每一徑的輸入作簡單相加，相加合并單元703的輸出送給求相位單元704；單元704最終提供下一級輸出頻率偏差估計。
由于對向量的增益調(diào)整不會影響向量的相位，因此合并單元703的輸出不需要根據(jù)合并的有效徑數(shù)作增益的歸一化。求相位單元704可以采用先對輸入做線性或指數(shù)量化再查反正切表的方法來實現(xiàn)，這里不再詳細描述。
圖7所示的鑒頻單元適用于具有連續(xù)導頻符號的通信系統(tǒng)。
對于Wcdma等只有間斷導頻的系統(tǒng)，我們給出如圖8所示的鑒頻單元209，本發(fā)明的鑒頻單元209也主要包括若干延遲單元701(711)，以及相加合并單元703、導頻位累加單元705、求相位單元704。相比圖7，圖8所示的鑒頻單元209中多了一個累加單元705，該累加單元705可對一段連續(xù)導頻的輸入作累加平均，輸入的每一徑輸入的多徑衰落因子通過相應的延遲單元701(711)進行延遲，延遲以后的結(jié)果通過共扼運算單元402(412)、復數(shù)乘法單元403(413)與當前輸入的多徑衰落因子進行共扼相乘，每一徑相乘結(jié)果先送至相加合并單元703進行相加合并，合并以后的結(jié)果送給導頻位累加單元705進行累加求和，然后用求相位單元704求取累加結(jié)果的相位，求相位單元704輸出頻率偏差估計值給下一級。
下面針對Wcdma NodeB基站，再給出了本發(fā)明的一個應用實施例。
針對圖6所示的瑞克接收機，鑒頻單元209的結(jié)構(gòu)如圖9所示，在該圖中，延遲單元701(711)延遲了2個符號。
由于Wcdma上行導頻和控制信道一個時隙內(nèi)的導頻符號位數(shù)最小有可能為3，因此我們可以選擇延遲2個符號，這時每個時隙可以得到一個鑒頻結(jié)果。當然實現(xiàn)中我們也可以根據(jù)導頻符號位數(shù)實時地調(diào)整延遲的大小，實現(xiàn)中求相位單元可以采用先對輸入做線性或指數(shù)量化再查反正切表的方法來實現(xiàn)。
環(huán)路濾波器結(jié)構(gòu)如圖10所示，這是一個簡單一階環(huán)路濾波器，其中，1001和1002單元表示乘法器，1003為一個延遲單元，其延遲數(shù)目為1,1004是一個相加單元，由鑒頻單元輸入信號先乘以系數(shù)1-α，延遲單元1003輸出的上一次濾波器輸出乘以系數(shù)α，兩者通過相加單元1004相加，相加結(jié)果作為環(huán)路濾波器當前的輸出，同時再送給延遲單元1003用來計算下一環(huán)路次濾波器輸出。該環(huán)路濾波器的截止頻率由下式確定fo=Ts1-aa]]>其中Ts為Wcdma的時隙頻率。
數(shù)控振蕩器如圖11所示，環(huán)路濾波器輸出先通過一個模2π的相位累加器1101，然后通過查表單元1102和1103分別得到正交的I路和Q路頻率糾正信號。
速率轉(zhuǎn)換模塊可以采用一個簡單的保持模塊，保持率為解擴以后數(shù)據(jù)信道速率和Wcdma時隙速率之比。
當然，本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發(fā)明的思想，而并非用作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實質(zhì)精神范圍內(nèi)，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本發(fā)明權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基站接收信號的頻率偏差糾正方法，其特征在于，該糾正方法為a，首先將輸入的基帶數(shù)據(jù)經(jīng)過多徑搜索和多徑分離以后變成一路或者多路多徑信號；b，將每路多徑信號分別經(jīng)過導頻信道解擴和數(shù)據(jù)信道解擴；c，將導頻數(shù)據(jù)用一由自動頻率控制器所產(chǎn)生的頻率糾正信號進行糾正；d，經(jīng)過頻率糾正以后的導頻數(shù)據(jù)乘以已知的導頻圖案的共扼得到信道衰落因子；e，經(jīng)過頻率糾正后的衰落因子再依次經(jīng)過平滑濾波、速率匹配后與相應多徑的數(shù)據(jù)信號共扼相乘，相乘以后的結(jié)果再進行相干合并；f，再由步驟c產(chǎn)生并保存的頻率糾正信號經(jīng)過速率匹配后，共扼乘以多徑合并以后數(shù)據(jù)信道的相應數(shù)據(jù)，相乘結(jié)果作為解調(diào)結(jié)果輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的瑞克接收機頻率糾正方法，其特征在于所述的步驟c中，在用自動頻率控制器產(chǎn)生頻率糾正信號過程中，由上一數(shù)據(jù)段經(jīng)步驟d所產(chǎn)生的衰落因子依次經(jīng)過頻率偏差估計、平滑濾波，然后再由數(shù)控振蕩器產(chǎn)生一指定頻率糾正信號，該糾正信號用于當前數(shù)據(jù)段的頻率糾正。
3.如權(quán)利要求1所述的瑞克接收機頻率糾正方法，其特征在于所述的步驟c中，在用自動頻率控制器產(chǎn)生頻率糾正信號過程中，直接由解擴以后的導頻數(shù)據(jù)乘以已知導頻圖案的共扼得到信道的衰落因子，該衰落因子依次經(jīng)過頻率偏差估計、平滑濾波，然后再由數(shù)控振蕩器產(chǎn)生一指定頻率糾正信號，該糾正信號可以立即用于本段數(shù)據(jù)的糾正，也可以用于下一數(shù)據(jù)段的糾正。
4.一種瑞克接收機，該接收機包含接收部分和自動頻率控制部分，其中，接收部分包括多徑分離單元、導頻信道解擴單元、信道估計單元、平滑濾波器、速率轉(zhuǎn)換單元，以及多徑搜索單元、數(shù)據(jù)信道解擴單元、相干多徑合并單元；自動頻率控制部分包括鑒頻單元、環(huán)路濾波器、數(shù)控振蕩器，速率轉(zhuǎn)換單元；輸入基帶數(shù)據(jù)同時送到多徑搜索單元和多徑分離單元，多徑搜索單元輸出多徑信息給多徑分離單元，多徑分離單元產(chǎn)生的多徑數(shù)據(jù)分別送到導頻信道解擴和數(shù)據(jù)信道解擴單元進行解擴，信道估計單元得到的衰落因子同時送給平滑濾波器和閉環(huán)反饋單元的鑒頻單元，鑒頻單元根據(jù)輸入的衰落因子估計得到系統(tǒng)的頻率偏差，環(huán)路濾波器再進行噪聲濾除后送到數(shù)控振蕩器，其特征在于數(shù)控振蕩器輸出的頻率糾正信號一路直接經(jīng)過共扼運算單元、復數(shù)乘法單元對解擴以后的導頻信道數(shù)據(jù)進行混頻完成頻率糾正；另一路頻率糾正信號送給反饋單元中的速率轉(zhuǎn)換單元，該速率轉(zhuǎn)換單元的輸出再經(jīng)過另一共扼運算單元、復數(shù)乘法單元與接收部分中的相干多徑合并單元合并后的數(shù)據(jù)信道信號相乘，兩者相乘后的結(jié)果作為接收機輸出的解調(diào)數(shù)據(jù)。
5.如權(quán)利要求4所述的瑞克接收機，其特征在于所述的自動頻率控制部分進一步包括一信道估計單元，該信道估計單元直接接收從接收部分的導頻信道解擴單元輸出的解擴以后的導頻信道數(shù)據(jù)，并通過鑒頻單元、環(huán)路濾波器、數(shù)控振蕩器輸出頻率糾正信號，該糾正信號首先一路直接經(jīng)過共扼運算單元、復數(shù)乘法單元對解擴以后的導頻信道數(shù)據(jù)進行混頻完成頻率糾正；另一路頻率糾正信號送給自動頻率控制部分中的速率轉(zhuǎn)換單元，該速率轉(zhuǎn)換單元的輸出再經(jīng)過另一共扼運算單元、復數(shù)乘法單元與接收部分中的相干多徑合并單元合并后的數(shù)據(jù)信道信號相乘，兩者相乘后的結(jié)果作為接收機輸出的解調(diào)數(shù)據(jù)。
6.如權(quán)利要求4或5所述的瑞克接收機，其特征在于所述的鑒頻單元包括若干延遲單元，以及相加合并單元和求相位單元，每一徑輸入的多徑衰落因子通過相應的延遲單元進行延遲，并通過共扼運算單元、復數(shù)乘法單元與輸入的多徑衰落因子相乘，每一徑相乘結(jié)果均送至相加合并單元相加合并，相加合并的輸出送給求相位單元，該單元最終輸出提供下一級頻率偏差估計值。
7.如權(quán)利要求4或5所述的瑞克接收機，其特征在于所述的鑒頻單元包括若干延遲單元，以及相加合并單元、導頻位累加單元、求相位單元，每一徑輸入的多徑衰落因子通過相應的延遲單元進行延遲，并通過共扼運算單元、復數(shù)乘法單元與輸入的多徑衰落因子相乘，每一徑相乘結(jié)果均依次送至相加合并單元、導頻位累加單元、求相位單元，求相位單元輸出頻率偏差估計值給下一級。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基站接收信號的頻率偏差糾正方法以及瑞克接收機，該方法首先將輸入的基帶數(shù)據(jù)經(jīng)過多徑搜索和多徑分離以后變成一路或者多路多徑信號；將每路多徑信號分別經(jīng)過導頻信道解擴和數(shù)據(jù)信道解擴；將導頻數(shù)據(jù)用一由自動頻率控制器所產(chǎn)生的頻率糾正信號進行糾正；經(jīng)過頻率糾正以后的導頻數(shù)據(jù)乘以已知的導頻圖案的共扼得到信道衰落因子；經(jīng)過頻率糾正后的衰落因子再依次經(jīng)過平滑濾波、速率匹配后與相應多徑的數(shù)據(jù)信號共扼相乘，并進行數(shù)據(jù)信號的相干合并；保存的頻率糾正信號經(jīng)過速率匹配后，共扼乘以多徑合并以后數(shù)據(jù)信道的相應數(shù)據(jù)，相乘結(jié)果作為解調(diào)輸出。本發(fā)明能減少計算量和軟硬件資源消耗，具有更好的穩(wěn)定性和抗干擾性能。
文檔編號H04W88/08GK1471252SQ0213621
公開日2004年1月28日 申請日期2002年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月26日
發(fā)明者蔣培剛 申請人:華為技術(shù)有限公司