耙式接收機及其接收方法與流程
2023-04-28 06:03:21
本發明涉及一種用於移動通信的終端。
背景技術：
移動通信技術已通過2G和3G演進至4G。
圖1示出移動通信系統。
如圖1所示，移動通信系統包括至少一個基站(BS)20。各個基站20向存在於特定地理區域(通常稱為小區)20a、20b和20c中的終端10提供服務。
移動通信技術的優點使得數據能夠無線地高速發送和接收。
另外，終端100超越了僅提供電話呼叫功能的常規電話，已演進為提供各種功能的智慧型電話，因此改進了用戶體驗(UE)。
此外，最近正在進行許多努力來研究和探索機器型通信(MTC)或者物聯網(IoT)，其使得裝置與裝置之間或者裝置與伺服器之間能夠在沒有人幹預的情況下通信。MTC或IoT是通過人所使用的終端以外的機器裝置經由無線通信網絡的通信的概念。這種MTC或IoT可用在諸如跟蹤、計量、支付、醫療行業和遙控技術的各種領域。
用於MTC或IOT的裝置發送小量數據，有時需要發送和接收上行鏈路/下行鏈路數據。
考慮到上述特性，作為3G移動通信的寬帶碼分多址(WCDMA)可用於MTC或IoT並且減小了裝置的成本和電池電力消耗。
WCDMA所基於的碼分多址(CDMA)的一個重要特性是耙式(rake)接收功能。耙式接收功能是根據時間延遲來分離兩個信號的功能，所述信號從基站同時發送，但是由於多徑衰減而在不同的時間點到達接收機(即，具有相位差)。因此，對於耙式接收功能而言時間同步是關鍵。如果由於異步時間而發生定時偏移，則可能導致性能劣化。
因此，WCDMA接收機執行過採樣以便減小定時偏移。然而，如果當執行四倍過採樣時發生1/8碼片的定時偏移，則無法補償它。為了減小1/8至1/2碼片的定時偏移，可將過採樣率增加至兩倍以執行8倍過採樣，但是這也會大大增加複雜度。另外，即使當執行8倍過採樣時，仍無法克服1/16碼片的定時偏移。
總之，增加過採樣率導致複雜度和存儲器使用的增加。因此，它不是完美解決方案並且無法克服定時偏移1/(過採樣率*2)。
技術實現要素：
技術問題
因此，本發明的目的在於解決上述問題。
技術方案
為了實現上述目的，本發明提供一種接收機配置，其能夠在不執行過採樣的情況下減小定時偏移。具體地講，根據本發明的接收機配置使得基於關於定時位置的信息來控制振蕩器，從而防止由定時偏移導致的性能劣化。
在一方面，本發明提供一種耙式接收機，該耙式接收機包括：振蕩器；射頻集成電路(RFIC)，其被配置為根據所述振蕩器的採樣時鐘和載波頻率時鐘來處理在經歷多徑傳播之後接收的模擬信號；耙式處理單元，其被配置為向從所述RFIC輸出的信號的各條路徑分配指狀部，執行解碼，並且輸出通過時間跟蹤的關於定時位置的信息、準時採樣的功率度量以及提前半碼片的時間的功率度量與推遲半碼片的時間的功率度量之差；以及自動頻率控制器(AFC)，其被配置為根據提前半碼片的時間的功率度量和推遲半碼片的時間的功率度量之差與準時採樣的功率度量的比率，來計算用於調節所述振蕩器的採樣時鐘的貝塔(β)值。
在另一方面，本發明提供一種耙式接收機的接收方法，該接收方法包括以下步驟：根據振蕩器的採樣時鐘和載波頻率時鐘來處理在經歷多徑傳播之後接收的模擬信號；通過基於所述信號的時間跟蹤輸出關於定時位置的信息、準時採樣的功率度量以及提前半碼片的時間的功率度量和推遲半碼片的時間的功率度量之差；基於提前半碼片的時間的功率度量和推遲半碼片的時間的功率度量之差與準時採樣的功率度量的比率來計算貝塔(β)值；以及基於所述貝塔(β)值來調節振蕩器的採樣時鐘。
技術效果
根據本發明，可在不執行過採樣的情況下減小定時偏移，從而與執行過採樣的情況相比進一步降低複雜度。具體地講，根據本發明，通過基於關於定時位置的信息來控制振蕩器，可防止由定時偏移導致的性能劣化。
附圖說明
圖1是示出移動通信系統的示圖。
圖2是示出一般射頻(RF)單元的配置的示圖。
圖3是示出根據本發明的實施方式的RF單元的配置的示圖。
圖4是示出圖3所示的耙式處理單元的詳細配置的示圖。
圖5是圖4所示的濾波器的輸出的示例。
圖6是示出實現有本發明的實施方式的無線通信系統的框圖。
具體實施方式
本文所使用的技術術語僅用於描述特定實施方式，而不應被解釋為限制本發明。另外，除非另外定義，否則本文所使用的技術術語應該被解釋為具有本領域技術人員通常理解的含義，而不應過寬或過窄地解釋。另外，本文所使用的被確定為沒有確切地表示本發明的精神的技術術語應該通過本領域技術人員能夠確切地理解的技術術語來代替或理解。另外，本文所使用的一般術語應該如字典中所定義的在上下文中解釋，而不應按照過窄的方式解釋。
本發明中的單數的表達形式包括多數的含義，除非在上下文中明確地定義了單數的含義不同於多數的含義。在以下描述中，術語「包括」或「具有」可表示存在本發明中所描述的特徵、數量、步驟、操作、組件、部件或其組合，可能不排除存在或添加另一特徵、另一數量、另一步驟、另一操作、另一組件、另一部件或其組合。
術語「第一」和「第二」用於說明各種組件，所述組件不限於術語「第一」和「第二」。術語「第一」和「第二」僅用於將一個組件與另一組件相區分。例如，在不脫離本發明的範圍的情況下，第一組件可被稱為第二組件。
將理解的是，當元件或層被稱作「連接到」或「聯接到」另一元件或層時，它可直接連接到或聯接到所述另一元件或層，或者可存在中間元件或層。相比之下，當元件被稱作「直接連接到」或「直接聯接到」另一元件或層時，不存在中間元件或層。
以下，將參照附圖更詳細地描述本發明的示例性實施方式。在描述本發明時，為了易於理解，貫穿附圖使用相同的標號來表示相同的組件，並且關於相同組件的重複描述將被省略。被確定為使得本發明的主旨不清楚的關於熟知技術的詳細描述將被省略。提供附圖僅是為了使得本發明的精神易於理解，而不應該旨在限制本發明。應該理解，除了附圖所示的那些以外，本發明的精神可擴展至其修改形式、替代形式或等同形式。
如本文所用，「無線裝置」可以是固定的或移動的，並且可由諸如終端、移動終端(MT)、用戶設備(UE)、行動裝置(ME)、移動站(MS)、用戶終端(UT)、訂戶站(SS)、手持裝置、無線終端(AT)等的其它術語表示。
如本文所用，「基站」通常表示與無線裝置通信的固定站，並且可由諸如eNB(演進NodeB)、BTS(基站收發器系統)或接入點的其它術語表示。
圖2是示出一般射頻(RF)單元的配置的示圖。
如圖2所示，一般耙式接收機可包括射頻集成電路(RFIC)11、振蕩器12、耙式處理單元13和自動頻率控制器(AFC)15。
AFC 15包括累加器15-1、相位至頻率轉換器15-2、阿爾法(α)處理單元15-7、加法器15-8和延遲單元(Z-1)15-9。AFC 15測量其頻率與發送機的頻率之間的差異，並且控制振蕩器12以減小該頻率差異。
此外，如果通過AFC 15更改振蕩器12的時鐘頻率，則可能影響採樣時鐘從而可能導致感覺就像甚至定時位置也已移動一樣的情況。本發明的發明人已注意到這種情況。
結果，本發明的發明人利用偏移值來控制振蕩器，其能夠利用上述情況，以在可獲得最大信噪比(SNR)的方向上發送定時位置。
即，根據本發明的實施方式，在克服一般耙式接收機的缺點並且改進性能的嘗試中，控制振蕩器以使定時位置移至可獲得最大信噪比(SNR)的位置，從而使由定時偏移導致的性能劣化最小化。
圖3是示出根據本發明的實施方式的RF單元的配置的示圖，並且圖4是示出圖3所示的耙式處理單元的詳細配置的示圖。
如圖3所示，根據本發明的實施方式的耙式接收機可包括射頻集成電路(RFIC)131、振蕩器132、耙式處理單元133、AFC 135。
RFIC 131接收在經歷多徑傳播之後接收的模擬信號。為此，RFIC 131從振蕩器132獲得採樣時鐘和載波頻率時鐘。
耙式處理單元133向通過多徑接收的信號的各條路徑分配指狀部，然後針對各個信號執行解碼。耙式處理單元133通過分配指狀部的操作來估計相位度量，並且將所估計的相位度量發送至AFC 135。另外，耙式處理單元133通過執行時間跟蹤來獲得關於定時位置的信息。
AFC 135測量相對於發送機的頻率差異，並且控制振蕩器132以減小該頻率差異。AFC 135包括累加器135-1、相位至頻率轉換器135-2、貝塔(β)處理單元135-4、阿爾法(α)處理單元135-7、加法器15-8和延遲單元(Z-1)135-9。
累加器135-1在預定時間周期內對從耙式處理單元133傳送來的相位度量進行累加。相位至頻率轉換器135-2利用所累加的相位度量來計算頻率偏移。為此，相位至頻率轉換器135-2可利用反正切函數。
貝塔(β)處理單元135-4從耙式處理單元133獲取關於定時位置的信息，並且獲得與關於定時位置的信息匹配的貝塔(β)值。
為了確定貝塔(β)值，有必要如上所述從耙式處理單元133獲取關於定時位置的信息。為此，耙式處理單元133可具有如圖4所示的改進配置。
如圖4所示，耙式處理單元133可包括指狀部單元133-1、多個下採樣單元133-2、多個解擾和解擴單元133-3、多個匹配濾波器133-4。
多個下採樣單元133-2包括：準時下採樣單元，其被配置為準時執行採樣；半碼片提前下採樣單元，其被配置為提前半碼片的時間執行採樣；以及半碼片推遲下採樣單元，其被配置為推遲半碼片的時間執行採樣。
因此，耙式處理單元133根據下式1計算比率。
[式1]
在上式中，Montime表示準時採樣的功率度量，MEL_diff表示參考準時的功率度量，提前半碼片的時間的功率度量與推遲半碼片的時間的功率度量之差，即MEL_diff＝(Mearly–Mlate)。其中，Mearly表示提前半碼片的時間的功率度量，Mlate是推遲半碼片的時間的功率度量。
即，耙式處理單元133可基於提前半碼片的時間的功率度量與推遲半碼片的時間的功率度量之差與準時採樣的功率度量的比率來計算關於定時位置的信息，然後將關於定時位置的信息傳送給貝塔(β)處理單元135-4。
圖4所示的耙式處理單元133的配置僅是示例性的，如果存在附加定時跟蹤器，則耙式處理單元133的配置可不同於圖4。
返回參照圖3，當從耙式處理單元133獲取了關於定時位置的信息時，貝塔(β)處理單元135-4獲得與關於定時位置的信息匹配的貝塔(β)值。貝塔(β)處理單元135-4通過將貝塔(β)值與頻率偏移相加來補償從相位至頻率轉換器135-2獲得的頻率偏移。
阿爾法(α)處理單元135-8將作為比例因子的阿爾法(α)值乘以頻率偏移補償。加法器135-8將延遲單元(Z-1)135-9的輸出和阿爾法(α)處理單元135-8的輸出相加，並且將結果輸出給振蕩器132。
因此，AFC控制振蕩器132減小定時偏移，以使得由定時偏移導致的性能劣化可被最小化。
圖5是圖4所示的濾波器的輸出的示例。
如果圖4所示的匹配濾波器133-3使用平方根升餘弦(SRRC)濾波器，則匹配濾波器133-3的輸出功率可與圖5所示相同。在圖5中，X軸表示碼片區段，各個區段單元為1/64碼片。定時偏移值和MEL_Diff/Montime的值基於1:1來映射，並且相對於特定定時偏移的MEL_Diff/MOntime的值示出於下表1中。
例如，如果不存在幹擾和噪聲並且MEL_Diff/MOntime的值為-0.2038，則當前定時位置位於比指示最大SNR的位置至多提前1/16碼片處。因此，如果執行採樣以減小採樣時鐘頻率，則定時位置可向後移動。
因此，貝塔(β)處理單元135-4可根據下式獲得貝塔(β)值。
[式2]
在上式中，x的值是常數，其用於確定向指示最大SNR的定時位置移動的速度。
[表1]
[表2]
此外，為了確定上式1中所使用的x的值，有必要考慮以下內容。
即使實際頻率偏移值為0，也可像存在頻率偏移一樣測量頻率偏移。這是因為擾碼的自相關特性不同，並且載波間幹擾(ICI)可影響頻率偏移的測量。在偏移位於最大SNR的位置前面的情況下，可根據擾碼測量正(+)頻率偏移或負(-)頻率偏移。在前一種情況下，AFC 135執行控制操作以減小採樣時鐘頻率，以使得偏移可向指示最大SNR的定時位置移動。然而，在後一種情況下，偏移遠離指示最大SNR的定時位置移動。因此，x的值應該被設定為在遠離指示最大SNR的定時位置的方向上大於發生頻率偏移的最大值。這樣，可針對每一個擾碼移動至指示最大SNR的定時位置。
例如，在3.84 Mcps WCDMA系統中頻率偏移為0的情況下，如果響應於根據擾碼的自相關特性發生1/8碼片的定時偏移，測量到20Hz的頻率偏移，則
其中，常數x的值大於48.2，因為當偏移為1/8碼片時MEL_diff/MOntime的值為0.4150。即，在上述示例中如果常數x的值被設定為大於48.2，則定時位置通過振蕩器132被移動至準時位置。
本發明的上述實施方式可利用各種手段來實現。例如，本發明的實施方式可通過硬體、固件、軟體或其組合來實現。其具體描述參照附圖提供。
圖6是示出實現有本發明的實施方式的無線通信系統的框圖。
基站200包括處理器210、存儲器220和RF單元230。存儲器220連接至處理器210以存儲驅動處理器210所需的各種類型的信息。RF單元230連接至處理器210以發送和/或接收無線信號。處理器210實現所提出的功能、過程和/或方法。在上述實施方式中，基站的操作可由處理器210實現。
無線裝置100包括處理器110、存儲器120和RF單元130。存儲器120連接至處理器110以存儲驅動處理器110所需的各種類型的信息。RF單元130連接至處理器110以發送和/或接收無線信號。處理器110實現所提出的功能、過程和/或方法。在上述實施方式中，無線裝置的操作可由處理器110實現。
處理器可包括專用集成電路(ASIC)、不同的晶片集、邏輯電路和數據處理器件。存儲器可包括只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、快閃記憶體、存儲卡、存儲介質和/或任何其它存儲裝置。RF單元可包括用於處理無線信號的基帶電路。當實施方式被實現為軟體時，上述方案可被實現為執行上述功能的模塊(過程、函數等)。所述模塊可被存儲在存儲器中並且由處理器處理。存儲器可位於處理器內部或外部，或者可通過各種手段連接至處理器。
關於上述示例性系統，參照流程圖將方法描述為一系列步驟或方框，但是本發明不限於這些步驟，特定步驟可按照不同的順序實現或者可與其它步驟同時實現。另外，本領域技術人員將理解，本發明不限於流程圖中所示的步驟，在不脫離本發明的範圍的情況下，可包括附加步驟或者可省略一個或更多個步驟。