專利名稱：：一種td-scdma系統中的自動頻率控制方法和裝置的制作方法
技術領域：
：本發明涉及無線通信系統領域，特別涉及一種用于TD-SCDMA系統中的移動臺的自動頻率控制方法和裝置。
背景技術：
：在TD-SCDMA系統中，基站和終端均以標稱的載波頻率進行發送和接收。由于器件水平限制，實際發送和接收的頻率之間會有一定的偏差。TD-SCDMA系統要求基站的載波頻率誤差小于0.05PPM，要求用戶端的載波頻率誤差小于0.1PPM。在基站端(BS)，由于溫度、體積、功耗、成本等原因的限制比較小，振蕩器的頻率精度可以滿足要求；而在用戶端(UE)，受到前面各種原因限制比較，所選用的晶體振蕩器的頻率精度通常不滿足標準要求，本文將特別側重于應用于移動臺的自動頻率控制技術。在TD-SCDMA終端上電后，初始頻偏可能會比較大。為了可靠地完成初始小區搜索過程，需要對頻偏進行估計，并且通過自動頻率控制技術(AFC)進行頻率跟蹤和補償，使得用戶端的載波頻率誤差滿足系統要求。在通信系統中，AFC的作用是糾正BS和UE之間的頻率誤差，在UE側頻偏是由于低成本的本地晶振(LO)引起的，其最大初始頻率偏差為3PPM(即6KHz，我們需要支持10KHz)。而3GPP要求UE的頻差需要保持在0.1PPM(即200Hz)以內，這個要求是針對數據解調過程，在UE的不同工作狀態，系統會有不同要求。例如TS25.224協議中規定的小區搜索STEP3，對SYNC—DL碼相位的解調時，對頻偏十分敏感，需要更小的頻率偏差。UE根據不同的要求，通過AFC環路的識別和跟蹤，使系統頻偏調整到適當的水平。在UE頂ij，AFC的作用是實時糾正UE晶振與基站時鐘之間的頻率誤差，把UE的頻偏控制在允許的范圍內。AFC對于終端移動產生的瞬時頻偏變化無法及時跟蹤和補償，現有的UE系統中只能由聯合檢測模塊在數字域進行估計和補償，并不能通過AFC調整UE的晶振。UE系統中的AFC子系統主要完成服務小區的頻偏4估計和頻率自動調整，頻率偏差利用信標信道中的DwPTS和Midamble來估計。圖1一種較典型的AFC算法的傳統的實現結構圖，來源于美國專利US5640431，來自天線的接收信號經過解擴單元和分路單元后，得到導頻信號和數據，導頻信號通過頻率捕獲單元得到頻率的粗估計信號，導頻信號和粗估計信號經過頻率跟蹤單元進一步對頻率進行跟蹤，再通過相位轉換單元后，對數據信號的頻率進行修正。該方法由于捕獲和跟蹤是通過兩個單元實現，因精度差從而影響了后續的跟蹤性能，即會遇到鑒頻準確性、系統性能及開銷考慮的種種問題。
發明內容本發明所要解決的技術問題是，提供一種TD-SCDMA系統中用于移動臺的自動頻率控制方法，并提供一種實現所述方法的自動頻率控制裝置，本發明不僅鑒頻準確、硬件開銷小、設計靈活巧妙，而且滿足系統性能要求。--種TD-SCDMA系統中的自動頻率控制實現方法，所述方法包括步驟一將一個小區每條路徑上的輸入數據中的Midamble碼/SYMLDL碼的前半段和后半段分別與經過共軛復制化處理的基本Mida油le碼/SYNC—DL碼的前半段和后半段進行相關和累加，得到前后兩段的相關結果；步驟二對所述相關結果分別進行共軛相乘，得到所述相關的相位差-,步驟三合并一個小區的兩條路徑的相位差；步驟四對合并后的相位差進行滑動平均，得到AFC結果。所述步驟一前還包括對基本Midamble碼/SYNC—DL碼進行共軛復值化處理。若所述輸入數據中是Midamble碼，則累加64次；若所述輸入數據中是SYNC一DL碼，則累加32次。所述步驟四在進行滑動平均時，所使用的滑動平均窗的長度是l、2或4。本方法僅使用所述Midamble碼的后128chips。一種TD-SCD懸系統中的自動頻率控制裝置，包括相關和分段累加運算模塊用于對輸入數據中的Midamble碼/SYNC一DL碼與經過共軛復制化處理的基本Midamble碼/SYNC—DL碼進行分段相關和累加，并將相關結果發送給時域相乘計算模塊；時域相乘計算模塊用于對接收到的相關結果分別進行共軛相乘，得到表示所述相關的相位差的復數并發送給兩徑合并模塊；兩徑合并模塊用于對接收到的兩條路徑上的相位差進行等增益合并并將合并結果發送給多子幀平均模塊；以及多子幀平均模塊用于對接收到的合并結果進行滑動平均。所述相關和分段累加運算模塊包括分段相關計算單元和分段累加計算單元，所述分段相關計算單元用于對輸入數據中的Midamble碼/SYNC—DL碼與經過共軛復制化處理的基本Midamble碼/SYNC—DL碼進行分段相關運算；所述分段累加計算單元用于對經過相關運算后的輸入數據進行累加運算。所述兩徑合并模塊包括運算單元和緩存單元，所述運算單元用于累加兩條路徑的相位差結果；所述緩存單元用于緩存每個小區第一條徑的相位差數據以及兩徑合并的結果。所述多子幀平均模塊包括運算單元和緩存單元，所述運算單元用于累加多個子幀的相位差結果，所述緩存單元用于緩存第一個子幀的兩徑合并的相位差數據以及多子幀平均結果。本發明所述方法提高了鑒頻準確性，降低了資源占用，提高了復用水平；本發明所述裝置結構簡單靈活，實現成本低，且易于滿足系統性能；本發明實現方式簡單且經濟實用，能夠解決傳統自動頻率控制裝置存在的后續的跟蹤性能、多徑衰落、捕獲與跟蹤算法切換的問題。圖1是一種較典型的AFC算法的傳統的實現結構圖2是本發明所述自動頻率控制裝置在UE系統中的位置示意圖3是本發明所述自動頻率控制裝置結構的原理框圖4本發明所述方法的流程圖5是Midamble碼在一個無線子幀中的位置；圖6是DwPCH(DwPTS)(下行同步信道(下行導頻時隙))的突發結構；圖7是本發明優選實施例示意圖。具體實施例方式以下結合附圖及優選實施例對本發明做進一步詳細說明。如圖2所示，是本發明所述自動頻率控制裝置在UE系統中的位置示意圖，天線接收的信號經接收端匹配濾波器后分別發送給小區搜索模塊、下行同步跟蹤模塊以及本發明所述的自動頻率控制裝置。小區搜索模塊或者下行同步跟蹤模塊提供多徑的時序信息給所述的自動頻率控制裝置，徑的范圍為[-32，48]chip。本發明所述自動頻率控制方法利用P-CCPCH信道中的Midamble碼m(l)或者DwPCH信道中的SYNC—DL碼在小區的有效路徑上進行相位偏差符號的計算和合并，Midamble碼即訓練序列，其長度是144chips,本發明所述的方法僅使用Midamble碼的后128chips，SYNC-DL碼為64chips，使用時將所述Midamble碼/SYNC-DL碼的前半段和后半段，分別與經過共軛復制化處理的基本Midamble碼/SYNC一DL碼的前半段和后半段進行分段相關和分段累加，計算前后兩段的復數相位差，然后再進行兩徑結果合并和多子幀平均。如圖3，是本發明所述自動頻率控制裝置結構的原理框圖，所述自動頻率控制裝置由四部分構成相關和分段累加運算模塊、時域相乘計算模塊、兩徑合并模塊和多子幀平均模塊，其中，相關和分段累加運算模塊用于將輸入數據中的Midamble碼/SYNC—DL碼與經過共軛復制化處理的基本Midamble碼/SYN(^DL碼進行分段相關和累加，并將相關結果發送給時域相乘計算模塊；該模塊包括分段相關計算單元和分段累加計算單元，所述分段相關計算單元用于對輸入數據中的Midamble碼/SYNC一DL碼與經過共軛復制化處理的基本Midamble碼/SYNC一DL碼進行分段相關運算；所述分段累加計算單元用于對經過相關運算后的輸入數據進行累加運算；所述相關和分段累加運算模塊通過復用所述分段相關計算單元和所述分段累加計算單元，對每一條路徑上的輸入數據中的Mida油le碼/SYNC一DL碼的前后兩段分別與經共軛復制化處理的基本Midamble碼/SYNC—DL碼的前后兩段進行相關和累加運算；時域相乘計算模塊用于對接收到的相關結果分別進行共軛相乘，得到表示所述相關的相位差的復數并發送給兩徑合并模塊；兩徑合并模塊用于對接收到的兩條路徑上的相位差進行等增益合并并將合并結果發送給多子幀平均模塊；該模塊包括運算單元和緩存單元，所述運算單元用于累加兩條路徑的相位差結果；所述緩存單元用于緩存每個小區第一條徑的相位差數據以及兩徑合并的結果；以及多子幀平均模塊用于對接收到的合并結果進行滑動平均；所述多子幀7平均模塊包括運算單元和緩存單元，所述運算單元用于累加多個子幀的相位差結果，所述緩存單元用于緩存第一個子幀的兩徑合并的相位差數據以及多子幀平均結果。如圖4所示是本發明所述方法對輸入數據的處理流程圖，具體包括以下步驟步驟401:對一個小區的每條路徑上的輸入數據中的Midamble碼/SYNC—DL碼的前半段和后半段分別與經過共軛復制化處理的基本Midamble碼/SYNC一DL碼的前半段和后半段進行相關和累加，得到前后兩段的相關結果；本步驟中，若所述輸入數據是Midamble碼，則累加64次；若所述輸入數據是SYNC一DL碼，則累加32次。步驟402:對所述相關結果分別進行共軛相乘，得到所述相關的相位差；步驟403:等增益合并一個小區的兩條路徑的相位差；步驟404:對合并后的相位差進行滑動平均，以過濾噪聲的影響，得到AFC結果；所述滑動平均時的滑動平均窗的長度取為1、2或4，可通過UE端的DSP配置需要平均的子幀數目。如圖7所示，是本發明優選實施例示意圖，即以本發明所述裝置位于TD-SCDMA移動臺數字基帶中為例，結合圖2，詳細說明本發明所述裝置如何利用本發明所述方法完成本小區與監測小區的AFC計算。本發明所述自動頻率控制方法利用信標信道中的SYNC一DL碼和Midamble碼來頻偏估計，Midamble碼在一個無線子幀中的位置如圖5所示，SYNC—DL碼在DwPCH(DwPTS)的突發結構中的位置如圖6所示。移動臺的DSP在其寄存器參數模塊中配置相關參數(如子幀數目、徑的位置、Midamble碼和SYNC一DL碼的碼號等)及發出啟動、停止等控制指令，通過DSP數據總線傳輸給各個子模塊，并將參數作同步，各子模塊在同步時刻刷新。在TS25.224協議中規定的小區搜索st印l&st印2結束，并且UE端時間處理單元完成下行鏈路網絡時基的CHIP級和子幀級同步后，啟動本小區最強徑的AFC計算，即由本發明所述的自動頻率控制裝置來完成本發明所述的自動頻率控制方法；當下行同步跟蹤模塊正常工作，穩定輸出徑的信息后，啟動本小區和監測小區各1條或2條最強的徑的AFC計算。首先基本Midamble碼處理模塊8/SYNC_DL碼處理模塊對基本Midamble碼/SYNC—DL碼進行共軛復值化處理后發送給自動頻率控制裝置；所述自動頻率控制裝置的相關和分段累加運算模塊通過復用分段相關計算單元和分段累加計算單元，將共軛復值化后的基本Midamble/SYNC一DL碼與匹配濾波后的輸入數據中的Midamble碼/SYNC—DL碼進行分段相關運算，相關運算說明如表1所示，其中采用碼字序號計數器rom—cnt的低2bit進行判斷，假設輸入數據是I+jQ，1o+jQo是所有可能輸出的相關運算結果。對相關運算后的數據進行累加運算，當接收數據中是Midamble碼時，累加64次，輸入的接收數據i/q位寬為8bit，相關結果為14bit，截取低位2bit輸出；當接收數據中是SYNC—DL碼時，累加32次，輸入的接收數據i/q位寬為8bit，相關結果為13bit，截取低位lbit，由于復用14bit的累計器，還需截取lbit最高有效位元(MSB)輸出。<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>然后所述自動頻率控制裝置的時域相乘計算模塊對所述相關結果分別進行共軛相乘，得到所述相關的相位差的復數；兩徑合并模塊等增益合并一個小區的兩條路徑的相位差；多子幀平均模塊對合并后的相位差進行滑動平均，以過濾噪聲的影響，得到AFC結果，最后將本小區與監測小區的AFC計算結果上報DSP，整個計算過程采用的運算方式及精度處理如表2所示。<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表2本發明原理簡單，配置靈活，易于控制和實現，避免了傳統自動頻率控制方法及裝置的缺陷，而且更容易滿足系統要求。以上針對較佳實施例的描述較為詳細，但不能因此而認為是對本發明的限制，凡與本發明所揭示的原理類似的實施，均在本發明的保護范圍內，本發明的保護范圍應以所附權利要求為準。權利要求1、一種TD-SCDMA系統中的自動頻率控制實現方法，其特征在于，所述方法包括步驟一對一個小區的每條路徑上的輸入數據中的Midamble碼/SYNC_DL碼的前半段和后半段分別與經共軛復制化處理的基本Midamble碼/SYNC_DL碼的前半段和后半段進行相關和累加，得到前后兩段的相關結果；步驟二對所述相關結果分別進行共軛相乘，得到所述相關的相位差；步驟三合并一個小區的兩條路徑的相位差；步驟四對合并后的相位差進行滑動平均，得到自動頻率控制結果。2、如權利要求1所述的自動頻率控制實現方法，其特征在于，若所述輸入數據中是Midamble碼，則累加64次；若所述輸入數據中是SYNC—DL碼，則累加32次。3、如權利要求l所述的自動頻率控制實現方法，其特征在于，所述步驟四在進行滑動平均時，所使用的滑動平均窗的長度是l、2或4。4、如權利要求1所述的自動頻率控制實現方法，其特征在于，本方法僅使用所述Midamble碼的后128chips。5、一種TD-SCDMA系統中的自動頻率控制裝置，其特征在于，包括相關和分段累加運算模塊用于對輸入數據中的Midamble碼/SYNC—DL碼與經過共軛復制化處理的基本Midamble碼/SYNC—DL碼進行分段相關和累加，并將相關結果發送給時域相乘計算模塊；時域相乘計算模塊用于對接收到的相關結果分別進行共軛相乘，得到表示所述相關的相位差的復數并發送給兩徑合并模塊；兩徑合并模塊用于對接收到的兩條路徑上的相位差進行等增益合并并將合并結果發送給多子幀平均模塊；以及多子幀平均模塊用于對接收到的合并結果進行滑動平均。6、如權利要求5所述的自動頻率控制裝置，其特征在于，所述相關和分段累加運算模塊包括分段相關計算單元和分段累加計算單元，所述分段相關計算單元用于對輸入數據中的Midamble碼/SYNC—DL碼與經過共軛復制化處理的基本Midamble碼/SYNC一DL碼分別進行分段相關運算；所述分段累加計算單元用于對經過相關運算后的輸入數據進行累加運算。7、如權利要求5所述的自動頻率控制裝置，其特征在于，所述兩徑合并模塊包括運算單元和緩存單元，所述運算單元用于累加兩條路徑的相位差結果；所述緩存單元用于緩存每個小區第一條徑的相位差數據以及兩徑合并的結果。8、如權利要求5所述的自動頻率控制裝置，其特征在于，所述多子幀平均模塊包括運算單元和緩存單元，所述運算單元用于累加多個子幀的相位差結果，所述緩存單元用于緩存第一個子幀的兩徑合并的相位差數據以及多子幀平均結果。全文摘要本發明涉及一種TD-SCDMA系統中的自動頻率控制方法和裝置，所述方法首先對一個小區的每條路徑上的輸入數據中的Midamble碼/SYNC_DL碼的前半段和后半段分別與經共軛復制化處理的基本Midamble碼/SYNC_DL碼的前半段和后半段進行相關和累加，得到前后兩段的相關結果；接著對所述相關結果分別進行共軛相乘，得到所述相關的相位差；然后合并一個小區的兩條路徑的相位差；最后對合并后的相位差進行滑動平均，得到自動頻率控制結果；所述裝置包括相關和分段累加運算模塊、時域相乘計算模塊、兩徑合并模塊以及多子幀平均模塊。本發明不僅鑒頻準確、硬件開銷小、設計靈活巧妙，而且滿足系統性能要求。文檔編號H04B1/707GK101667846SQ20081021600公開日2010年3月10日申請日期2008年9月3日優先權日2008年9月3日發明者宋春玲申請人:中興通訊股份有限公司