專利名稱：移動(dòng)通信設(shè)備的頻率捕獲、尤其是初始頻率捕獲的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及借助已知的同步序列進(jìn)行頻率捕獲、尤其是進(jìn)行初始頻率捕獲的方法，用于使具有接收振蕩器的移動(dòng)通信設(shè)備同步到基站的預(yù)先已知的發(fā)射頻率上，其中該已知的發(fā)射頻率是以已知的具有確定頻率點(diǎn)的信道光柵(Kanalraster)進(jìn)行發(fā)射的。
在移動(dòng)通信設(shè)備中，移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)提供了一個(gè)在網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)已知的同步序列。另外，基站的發(fā)射頻率是以一個(gè)足夠高的、由標(biāo)準(zhǔn)組織規(guī)定的精度而被已知的。在目前的UMTS標(biāo)準(zhǔn)中該精度為百萬(wàn)分之0.05。在該情形下，基站發(fā)射時(shí)采用的信道光柵對(duì)于移動(dòng)臺(tái)來(lái)說(shuō)是根據(jù)先驗(yàn)知識(shí)而已知的。在UMTS移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)中，該信道光柵是由間隔為200kHz的確定頻率點(diǎn)上的信道組成的。相反，基站在當(dāng)前使用哪個(gè)信道和移動(dòng)接收臺(tái)的振蕩器具有何種頻率偏移是不知道的。由于生產(chǎn)和溫度的雜散性以及可能的其它外部影響，在接收振蕩器中會(huì)導(dǎo)致一個(gè)典型地為百萬(wàn)分之+/-25的頻率不準(zhǔn)確性。在采用便宜的本地振蕩器(L0)的情況下，所述的頻率不準(zhǔn)確性甚至還會(huì)超過(guò)上述值。這么大的不準(zhǔn)確性是不利的，因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致移動(dòng)部分與基站的同步變得費(fèi)錢和費(fèi)時(shí)。
該問(wèn)題迄今為止是通過(guò)如下方式來(lái)解決的，即在制造過(guò)程中校準(zhǔn)所述通信設(shè)備的移動(dòng)部分，由此把接收振蕩器的頻率偏移降到約百萬(wàn)分之+/-3。但這是非常費(fèi)時(shí)和昂貴的。
另外還曾建議，在頻率不準(zhǔn)確性譬如為百萬(wàn)分之+/-25的情況下，在首次接通移動(dòng)部分時(shí)采用一種算法來(lái)進(jìn)行自動(dòng)初始化校準(zhǔn)，其中借助SCH相關(guān)器并通過(guò)變化接收頻率來(lái)掃描一個(gè)利用SCH信道(同步信道)而調(diào)制的基站載波。在此，迄今為止只采用單個(gè)的所謂“匹配濾波器”作為SCH相關(guān)器，該濾波器被匹配到主SCH信道(另外還簡(jiǎn)稱為SCH信道)的同步頻率上。在成功地進(jìn)行自動(dòng)初始化校準(zhǔn)之后，可以在接下來(lái)的同步過(guò)程中基于百萬(wàn)分之+/-3的頻率精度。因?yàn)榘匆?guī)定所采用的代碼的相關(guān)帶寬相對(duì)于掃描范圍是小的-以10至20kHz的數(shù)量級(jí)，而被掃描的頻率范圍可以包括60MHz的UMTS帶寬，所以該方法是非常費(fèi)時(shí)和費(fèi)錢的。為了進(jìn)行相關(guān)，在該情形下必須采用小于14kHz的步寬。該步寬可以從仿真結(jié)果中獲得。在采用步寬譬如為10kHz的情況下，初始的頻率捕獲需要6000個(gè)步驟。
因此本發(fā)明的任務(wù)在于介紹一種方法，通過(guò)它可以加速移動(dòng)通信設(shè)備的移動(dòng)部分中的頻率捕獲。
該任務(wù)通過(guò)權(quán)利要求1所述的方法來(lái)解決。本發(fā)明的改進(jìn)方案由從屬權(quán)利要求給出。
本發(fā)明基于的思想在于，并行于常規(guī)的SCH相關(guān)-它依舊被用作為新研制的方法的積分元件，借助傳感器求出帶內(nèi)功率。根據(jù)在整個(gè)掃描范圍上確定局部功率最大值，推導(dǎo)出所述基站發(fā)射時(shí)所用的可能信道頻率。為此補(bǔ)充地使用了所述基站的可能為離散的信道頻率的、根據(jù)先驗(yàn)知識(shí)而已知的光柵間隔在UMTS移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)中，頻率點(diǎn)之間的光柵間隔為200kHz。此外，基站的發(fā)射頻率是以足夠高的、通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)組織規(guī)定的精度百萬(wàn)分之+/-0.05而已知的。在最大頻率為2.17GHz的情況下，基站所發(fā)射的信號(hào)不可靠性大小約為20Hz。這種高的精度通過(guò)GPS或DVF77信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)。由此可以采用由基站發(fā)出的信道頻率作為差信號(hào)來(lái)調(diào)諧移動(dòng)臺(tái)的本地接收振蕩器。這便帶來(lái)如下優(yōu)點(diǎn)，即可以明顯更快地實(shí)現(xiàn)同步，這便大大降低了移動(dòng)部分內(nèi)的電流消耗。這意味著可以明顯延長(zhǎng)移動(dòng)部分的待機(jī)時(shí)間。
優(yōu)選地，在所述移動(dòng)通信設(shè)備首次投入運(yùn)行和/或每第x次繼續(xù)投入運(yùn)行時(shí)應(yīng)用所述的方法。由此可以自動(dòng)地再校正被用于產(chǎn)生頻率的元件的老化效應(yīng)和溫度偏差。在連接建立時(shí)自動(dòng)執(zhí)行它之后，不會(huì)帶來(lái)附加的額外費(fèi)用。相反，在生產(chǎn)時(shí)校準(zhǔn)溫度是費(fèi)時(shí)和費(fèi)錢的。另外，在所述的方法中，所述的通信設(shè)備可以自適應(yīng)地與用戶周圍的環(huán)境相匹配。此外該方法還可以通過(guò)所實(shí)現(xiàn)的再校準(zhǔn)提高產(chǎn)品的壽命。虛擬參量x的確定取決于多個(gè)因素，例如振蕩器的周圍環(huán)境溫度波動(dòng)及其年齡。該值可以是1，以便在每次同步時(shí)進(jìn)行再校準(zhǔn)，或也可以是2、10等等。x的值越大，所述的電流消耗就越小，移動(dòng)部分也就能實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的待機(jī)時(shí)間。
另外優(yōu)選的是，通過(guò)把求出的硬件校準(zhǔn)參數(shù)存放到移動(dòng)通信設(shè)備的存儲(chǔ)器中，而在同步之后把該準(zhǔn)確求出的接收振蕩器頻率采納作為參考。由此可以在移動(dòng)臺(tái)HF部分中對(duì)接收振蕩器執(zhí)行首次校準(zhǔn)，也就是說(shuō)在該情形下由算法負(fù)責(zé)進(jìn)行設(shè)置，以便自動(dòng)地校準(zhǔn)接收振蕩器，否則這必須在生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行。
所述的方法尤其被優(yōu)選地應(yīng)用于UMTS移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)中，其中借助功率傳感器來(lái)求出所述的帶內(nèi)功率，以及借助SCH相關(guān)器對(duì)所接收的載頻進(jìn)行細(xì)確定。
本發(fā)明的一種可能的改進(jìn)方案規(guī)定，把所述的移動(dòng)通信設(shè)備同步到第一基站上，并向該基站建立通信連接，但在通信連接期間切換到第二個(gè)基站。如果在通信連接期間表明對(duì)另一基站的接收要強(qiáng)于原來(lái)已被同步到的那個(gè)基站，那么這是有利的。由此與已知的方法相比，比只采用SCH相關(guān)器的常規(guī)方法實(shí)現(xiàn)了更高的可靠性和頻率精度。這是因?yàn)?，所述的結(jié)果是相互獨(dú)立地同時(shí)通過(guò)SCH相關(guān)器和功率傳感器確認(rèn)的。在UMTS移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)中，這意味著該網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)可能的信道都可以被考慮用于同步。例如，可以同步到第一網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的基站的第2信道上；但原本的連接建立是隨后在第二網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的另一基站的第5信道上進(jìn)行的。因此這是可能的，因?yàn)閁MTS基站是利用近似相同的頻率進(jìn)行發(fā)射的，其差別僅為百萬(wàn)分之+/-1。
下面借助優(yōu)選實(shí)施例來(lái)詳細(xì)講述本發(fā)明，為講述它們參考了以下附圖。其中

圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例流程的簡(jiǎn)要概圖，圖2示出了在圖1所示的方法期間用于單個(gè)步驟的掃描頻率范圍，圖3示出了相對(duì)于頻率變化過(guò)程的功率傳感器的測(cè)量設(shè)備，以及圖4示出了圖3的測(cè)量結(jié)果并結(jié)合了在頻率范圍上的pSCH相關(guān)器的測(cè)量結(jié)果。
在圖1中給出了單個(gè)的信息群，它們匯入到分析器1中，并根據(jù)它們來(lái)進(jìn)行頻率捕獲。一方面，關(guān)于基站信道光柵的先驗(yàn)知識(shí)2被送入到所述的分析器中；另外，還輸入了利用功率傳感器3所測(cè)出的在一個(gè)頻率范圍上的帶內(nèi)功率結(jié)果，如圖3所示。此外還輸入經(jīng)主同步信道(pSCH)4所獲得的信息，如圖4所示。在pSCH4中，信號(hào)分組5是按時(shí)間間隔Ts1逐時(shí)隙地傳輸?shù)?。圖1所示的信號(hào)分組6具有來(lái)自第一基站的雙輻射信號(hào)6和來(lái)自第二基站的單輻射信號(hào)7。所接收的信號(hào)分組5經(jīng)匹配濾波器8被進(jìn)行逐時(shí)隙的累加9。在通過(guò)積分器10和峰值檢測(cè)器11處理完如此獲得的信息之后，把從其獲得的信息輸送到分析器1中。然后在該分析器中準(zhǔn)確地確定所述移動(dòng)通信設(shè)備的移動(dòng)臺(tái)16內(nèi)的接收振蕩器的接收頻率。
在圖2示出了接收機(jī)振蕩器的頻率偏移的準(zhǔn)確測(cè)定過(guò)程，由此也示出了借助UMTS移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)對(duì)該接收機(jī)振蕩器的校準(zhǔn)。由UMTS所覆蓋的頻帶為60MHz寬，并且具有被編號(hào)的信道。在第一個(gè)迭代步驟中基站的平均載頻約為2.1GHz。為了粗略地確定基站的發(fā)射頻率，在第一個(gè)迭代步驟中借助功率傳感器3測(cè)量約具有3.84MHz帶寬的帶內(nèi)功率。由此在原本的相關(guān)之前設(shè)置了一個(gè)粗搜尋。結(jié)合信道光柵的先驗(yàn)知識(shí)，所獲得的結(jié)果已經(jīng)在預(yù)選中根據(jù)+/-200kHz確定了所接收的、源于不同基站的信道頻率，因?yàn)檫@恰好相當(dāng)于所述的信道光柵。這意味著，通過(guò)功率傳感器3求出位于200kHz-光柵內(nèi)的接收信道。通過(guò)功率傳感器3所求出的最大值位于約10MHz，其中該頻率已經(jīng)被減小了基站的平均載頻。根據(jù)信道光柵的先驗(yàn)知識(shí)，該步寬約為1MHz，其中所述的信道頻率最大可以確定到+/-200kHz，也就是說(shuō)，通過(guò)功率傳感器3求出基站發(fā)射時(shí)所用的200kHz光柵內(nèi)的接收信道。也可以采用超過(guò)1MHz的步寬；但優(yōu)選的是在多個(gè)基站進(jìn)行發(fā)射時(shí)采用小于1MHz的步寬。
接收振蕩器的頻率細(xì)調(diào)節(jié)通過(guò)按照預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的pSCH相關(guān)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。該相關(guān)器的結(jié)果被用來(lái)校正接收振蕩器的、因元件容差和溫度波動(dòng)而存在的頻率偏差。
根據(jù)如此找到的信道光柵，可以用極低的費(fèi)用通過(guò)第二個(gè)迭代步驟來(lái)借助pSCH相關(guān)器對(duì)振蕩器偏移進(jìn)行細(xì)調(diào)諧。在第二個(gè)迭代步驟中，把所接收的信號(hào)與已經(jīng)知道的且在網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)統(tǒng)一的pSCH序列進(jìn)行比較。所述的pSCH相關(guān)器具有一個(gè)非常窄的相關(guān)帶寬，也就是說(shuō)，此處僅在小的頻率失諧情況下獲得明顯的、但功率非常大的掃描結(jié)果。相關(guān)帶寬位于10-20kHz，尤其約為16kHz，這可以從仿真結(jié)果中獲得。如果同步碼在標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程中發(fā)生變化，則也可以為所述的相關(guān)帶寬得出其它的值。
在所述的信道頻率已經(jīng)被確定到+/-200kHz之后，此時(shí)可以在第三個(gè)迭代步驟中利用一個(gè)小于所述相關(guān)帶寬的步寬-例如此處為10kHz-以小的步驟來(lái)確定基站發(fā)射時(shí)的準(zhǔn)確頻率。
然而，如果采用了關(guān)于信道光柵的先驗(yàn)知識(shí)，且移動(dòng)臺(tái)的本地振蕩器(L0)已被如此好地校準(zhǔn)以致于其只還有百萬(wàn)分之+/-3的不準(zhǔn)確性-這相當(dāng)于6kHz，那么，所述的第三個(gè)步驟將是多余的。
圖4給出了一個(gè)圖，其中一方面示出了在圖3中所示的帶內(nèi)功率12及其最大值13。另一方面還在功率傳感器3的帶內(nèi)功率12的下方描繪了pSCH相關(guān)器在基帶內(nèi)的輸出14。在此也已經(jīng)以基站的約為2.1GHz的載頻進(jìn)行了校正。pSCH相關(guān)器的輸出14在10MHz處具有一個(gè)相關(guān)峰值15。從該結(jié)果可以推導(dǎo)出移動(dòng)臺(tái)內(nèi)接收振蕩器的振蕩頻率，因?yàn)榛景l(fā)射時(shí)所用的信道光柵根據(jù)先驗(yàn)知識(shí)對(duì)移動(dòng)臺(tái)來(lái)說(shuō)是已知的。在此，基站的載頻利用百萬(wàn)分之0.05的精度進(jìn)行準(zhǔn)確地校正。通過(guò)將所找到的被測(cè)相關(guān)峰值15的位置與已知的基站信道頻率進(jìn)行比較，便求出了移動(dòng)臺(tái)16的接收振蕩器同已知參考頻率的偏差。由此獲得用于自動(dòng)校準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。所述接收振蕩器的固有頻率中的為百萬(wàn)分之+/-25的制造雜散性可以如此程度地得到補(bǔ)償，使得將來(lái)的同步過(guò)程可以基于最大為百萬(wàn)分之+/-3的偏差。由此大大加速了將來(lái)的同步處理。
如果涉及首次同步的情況，也即由客戶首次打開(kāi)設(shè)備，那么由此將得到最大為偏離于參考頻率百萬(wàn)分之50的偏差。這意味著，可以譬如以步寬為百萬(wàn)分之1(也即2kHz)的50個(gè)步驟來(lái)進(jìn)行所述的pSCH相關(guān)。于是，在成功地首次校準(zhǔn)之后，最大允許的偏差只還有百萬(wàn)分之3。于是，在相同步寬為2kHz的情況下，所述的pSCH相關(guān)僅還需要6個(gè)步驟。這就是說(shuō)，在成功地進(jìn)行首次同步之后，所述的自動(dòng)頻率捕獲在工作時(shí)幾乎快了10倍。
在移動(dòng)部分6的HF部分中首次校準(zhǔn)接收振蕩器期間，可以設(shè)置算法來(lái)校準(zhǔn)所述的接收振蕩器，否則這種設(shè)置必須在生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行。為替代在生產(chǎn)過(guò)程中執(zhí)行校準(zhǔn)，這是在用戶首次啟動(dòng)設(shè)備時(shí)自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)的。在同步之后，通過(guò)存儲(chǔ)硬件校準(zhǔn)參數(shù)而把準(zhǔn)確求出的接收振蕩器頻率采納作為參考。
權(quán)利要求
1.借助已知的同步序列進(jìn)行頻率捕獲、尤其是進(jìn)行初始頻率捕獲的方法，用于使具有接收振蕩器的移動(dòng)通信設(shè)備同步到基站的預(yù)先已知的發(fā)射頻率上，其中該已知的發(fā)射頻率是以已知的具有確定頻率點(diǎn)的信道光柵進(jìn)行發(fā)射的，具有步驟a)借助傳感器通過(guò)掃描頻率范圍而求出所述已知的同步序列的帶內(nèi)功率，b)粗略地確定所述帶內(nèi)功率的局部功率最大值，并由此在所掃描的頻率范圍上粗略地確定所接收的載頻，c)根據(jù)基站發(fā)射頻率的信道光柵的知識(shí)推導(dǎo)出所述基站發(fā)射時(shí)所用的可能信道頻率，d)通過(guò)與已知的同步序列作比較來(lái)細(xì)確定所接收的載頻，e)校正所述接收振蕩器同所發(fā)射的載頻的頻率偏差。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在所述移動(dòng)通信設(shè)備首次投入運(yùn)行和/或每次繼續(xù)投入運(yùn)行時(shí)應(yīng)用所述的方法。
3.按照上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于通過(guò)把準(zhǔn)確求出的所述接收振蕩器的頻率存放到移動(dòng)通信設(shè)備的存儲(chǔ)器中，而把該頻率采納作為參考。
4.按照上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于所述的方法被應(yīng)用于UMTS移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)中，借助功率傳感器來(lái)求出所述的帶內(nèi)功率，以及借助pSCH相關(guān)器對(duì)所接收的載頻進(jìn)行細(xì)確定。
5.按照上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于把所述的移動(dòng)通信設(shè)備同步到第一基站上，并向該基站建立通信連接，但在通信連接期間切換到第二基站。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種借助已知的同步序列進(jìn)行頻率捕獲、尤其是進(jìn)行初始頻率捕獲的方法，用于使具有接收振蕩器的移動(dòng)通信設(shè)備同步到基站的預(yù)先已知的發(fā)射頻率上，其中該已知的發(fā)射頻率是以已知的具有確定頻率點(diǎn)的信道光柵進(jìn)行發(fā)射的，具有步驟a)借助傳感器通過(guò)掃描頻率范圍而求出所述已知的同步序列的帶內(nèi)功率，b)粗略地確定所述帶內(nèi)功率的局部功率最大值，并由此在所掃描的頻率范圍上粗略地確定所接收的載頻，c)根據(jù)基站發(fā)射頻率的信道光柵的知識(shí)推導(dǎo)出所述基站發(fā)射時(shí)所用的可能信道頻率，d)通過(guò)與已知的同步序列作比較來(lái)細(xì)確定所接收的載頻，e)校正所述接收振蕩器同所發(fā)射的載頻的頻率偏差。
文檔編號(hào)H03J7/00GK1460348SQ01815905
公開(kāi)日2003年12月3日 申請(qǐng)日期2001年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月20日
發(fā)明者B·比內(nèi)克, A·法爾肯伯格, S·卡格爾, T·克羅伊爾, A·昆茨, H·蘭登伯格 申請(qǐng)人:西門子公司