Слежение за частотой с использованием внутреннего и внешнего контуров

Слежение за частотой с использованием внутреннего и внешнего контуров

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится в общем к связи и, в частности, к новым и усовершенствованным способу и устройству для слежения за частотой с использованием внутреннего и внешнего контуров.

Уровень техники

Системы беспроводной связи широко используются для обеспечения передачи различных видов информации, например речи и данных. Работа этих систем может быть основана на множественном доступе с кодовым разделением каналов (CDMA), множественном доступе с временным разделением каналов (TDMA) или некоторых других методах модуляции. Система CDMA обеспечивает определенные преимущества по сравнению с другими типами систем, включая повышенную пропускную способность системы.

Система CDMA может быть спроектирована с обеспечением поддержки одного или нескольких стандартов CDMA типа (1) "TIA/EIA-95-B Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System" (стандарт TIA/EIA-95-B совместимости базовых и мобильных станций для двухрежимной широкополосной сотовой системы связи с разнесением сигнала по спектру) (стандарт IS-95), (2) стандарта, предложенного консорциумом "3rd Generation Partnership Project" ("Проект партнерства 3-го поколения") (3GPP) и представленного набором документов, включая документы под номерами 3G TS 25.211, 3G TS 25.212, 3G TS 25.213 и 3G TS 25.214 (стандарт W-CDMA), (3) стандарта, предложенного консорциумом "3rd Generation Partnership Project 2" ("Второй проект партнерства 3-го поколения") (3GPP2) и представленного набором документов, включая "C.S0002-A Physical Layer Standard for cdma2000 Spread Spectrum Systems" ("Стандарт C.S0002-A физического уровня для систем cdma2000 с разнесением сигнала по спектру"), "C.S0005-A Upper Layer (Layer 3) Signaling Standard for cdma2000 Spread Spectrum Systems" ("Стандарт передачи сигналов C.S0005-A верхнего уровня (уровня 3) для систем cdma2000 с разнесением сигнала по спектру") и "C.S0024 cdma2000 High Rate Packet Data Air Interface Specification" ("Спецификация C.S0024 cdma2000 воздушного интерфейса высокоскоростной пакетной передачи данных") (стандарт cdma2000), и (4) некоторых других стандартов. Помимо систем CDMA можно назвать системы AMPS (усовершенствованная система мобильной телефонной связи) и GSM (глобальная система мобильной связи).

В составе систем беспроводной связи в различных устройствах связи типа базовых станций и мобильных станций обычно используются локальные эталоны частоты. Эталоны частоты используются для модуляции и демодуляции передаваемых данных. Необходимым условием улучшения качества связи и обеспечения максимальной эффективности использования системных ресурсов является синхронизация различных эталонов частоты. Однако неизбежные между любыми двумя эталонами частоты разности частот обычно существуют вследствие варьирования технологических параметров и других факторов. Кроме того, подвижность устройств связи в системе (или подвижность препятствий, от которых поступают отраженные сигналы) может вызывать девиации частоты, обусловленные эффектом Доплера. Для слежения за частотой и уменьшением погрешностей частоты между двумя устройствами связи используются контуры слежения. Приемные станции могут использовать внутренние контуры слежения для слежения за различными поступающими составляющими многолучевого распространения и составляющими сигнала мягкой передачи обслуживания. Кроме того, внешний контур слежения может быть использован для слежения за разностями частот локального эталона частоты приемной станции. Взаимодействие между внутренним и внешним контурами может приводить к нестабильности, вызывающей неэффективное слежение за частотой и, как следствие, ухудшение качества связи. Кроме того, время ответа или конвергенция различных контуров слежения может также оказывать воздействие на качество связи. Поэтому в данной области техники существует потребность создания внутреннего/внешнего контура слежения, обладающего стабильностью и способностью обеспечения требуемых характеристик конвергенции контуров.

Сущность изобретения

Раскрываемые в данном описании примеры осуществления направлены на удовлетворение существующей в данной области техники потребности во внутреннем/внешнем контуре слежения, обладающем стабильностью и способностью обеспечения требуемых характеристик конвергенции контуров. Один аспект изобретения касается ограничения участия какого-либо внутреннего контура в функции слежения внешнего контура для предотвращения доминирования какой-либо составляющей принимаемого сигнала над внешним контуром. Другой аспект изобретения касается регулирования скорости изменения слежения внешнего контура для обеспечения стабильности внутреннего и внешнего контуров. Представлены также различные другие аспекты изобретения. Преимуществом этих аспектов является обеспечение стабильного управления внутренним и внешним контурами, а также эффективной конвергенции различных контуров и осуществляемого ими слежения, что в результате позволяет уменьшить погрешность частоты и улучшить качество связи.

В изобретении предлагаются способы и системные элементы, обеспечивающие реализацию различных объектов, примеров осуществления и признаков изобретения, описываемых подробно ниже.

Краткое описание чертежей

Признаки, сущность и преимущества настоящего изобретения становятся более очевидными из следующего ниже подробного описания, ведущегося со ссылками на чертежи, на которых для всех одинаковых обозначений использованы одни и те же позиции и на которых:

фиг.1 - общая блок-схема системы беспроводной связи, выполненной с возможностью поддержки множества пользователей;

фиг.2 - типичный пример варианта осуществления мобильной станции;

фиг.3 - концептуальная схема контура слежения за частотой;

фиг.4 - участок типичного отвода (канала разнесенного приема);

фиг.5 - блок-схема последовательности операций варианта осуществления способа управления внешним контуром, работающим в сочетании с одним или несколькими внутренними контурами;

фиг.6 - блок-схема последовательности операций варианта осуществления способа инициализации внешнего контура при включенной мобильной станции;

фиг.7 - блок-схема последовательности операций в типичном примере варианта осуществления способа инициализации канала разнесенного приема после установления слежения за частотой; и

фиг.8 - блок-схема последовательности операций в типичном примере варианта осуществления способа в неактивном режиме при работающем внешнем контуре.

Подробное описание

На фиг.1 представлено схематическое изображение системы 100 беспроводной связи, которая может быть спроектирована для поддержки одного или нескольких стандартов CDMA и/или проектов (например, стандарта W-CDMA, стандарта IS-95, стандарта cdma2000 спецификации HDR (расширенного динамического диапазона)). Для простоты в составе системы 100 показаны три базовые станции 104, взаимодействующие с двумя мобильными станциями 106. Базовую станцию и ее зону покрытия часто вместе называют "сотой". В системах IS-95 сота может состоять из одного или нескольких секторов. В спецификации W-CDMA каждый сектор базовой станции и зону покрытия сектора называют сотой. В данном описании термин базовая станция может быть заменен на термины пункт доступа или узел B. Термин мобильная станция может быть заменен на термины пользовательское оборудование (UE), абонентское устройство, абонентская станция, терминал доступа, удаленный терминал или другие соответствующие термины, известные в данной области техники. Термин мобильная станция охватывает фиксированные беспроводные приложения.

В зависимости от варианта реализации системы CDMA каждая мобильная станция 106 может взаимодействовать с одной (или возможно несколькими) базовыми станциями 104 по прямой линии передачи в любой данный момент и может взаимодействовать с одной или несколькими базовыми станциями по обратной линии передачи в зависимости от того, работает ли мобильная станция в режиме мягкой передачи обслуживания или нет. Прямая линия передачи (т.e. нисходящая линия передачи) это линия передачи от базовой станции к мобильной станции, а обратная линия передачи (т.e. восходящая линия передачи) это линия передачи от мобильной станции к базовой станции.

Для ясности, примеры, используемые в описании этого изобретения, могут допускать использование базовых станций в качестве отправителя сигналов, а мобильных станций в качестве приемников и обнаружителей этих сигналов, т.e. сигналов по прямой линии передачи. Специалистам в данной области техники очевидно, что мобильные станции так же, как и базовые станции, могут быть снабжены оборудованием для передачи данных, как описано в данном изобретении, и аспекты настоящего изобретения могут быть применены также и в таких ситуациях. Слово "типичный" используется в данном изобретении исключительно для обозначения "служащий в качестве примера, образца или иллюстрации". Никакой вариант осуществления, описываемый в данном изобретении как "типичный", не следует обязательно рассматривать как предпочтительный или преимущественный по сравнению с другими вариантами осуществления.

Каждая базовая станция 104 и мобильная станция 106 снабжена локальным эталоном синхронизации, используемым для модуляции и демодуляции передаваемого и принимаемого сигналов. В типичном примере варианта осуществления локальный эталон синхронизации представляет собой управляемый напряжением кварцевый генератор с температурной компенсацией (VCTCXO). Передающая станция модулирует сигнал для передачи, используя свой локальный эталон синхронизации, а демодуляцию этого сигнала осуществляет приемная станция, используя эталон синхронизации приемной станции. Различия между этими двумя эталонами синхронизации ведут к ухудшению качества связи. В идеале все эталоны синхронизации в системе должны быть идентичными, но на практике частота эталонов синхронизации помимо дрейфа синхронизации отличается между станциями вследствие неизбежных различий технологических параметров и других факторов. В данной области техники известны различные способы уменьшения разностей частот. Например, в приемной станции может быть сформирован контур для измерения разности между синхронизацией принимаемого сигнала и локального эталона синхронизации, и локальный эталон синхронизации может быть настроен так, чтобы минимизировать эту разность.

В дополнение к дрейфу синхронизации вследствие неизбежной разности частот между эталонами синхронизации двух станций относительное движение между станциями вызывает появление доплеровского сдвига - другой составляющей погрешности частоты. Приемная станция может использовать контур слежения типа описанного выше для устранения обеих составляющих погрешности частоты независимо от причин возникновения погрешности. Контур, используемый для выравнивания эталона синхронизации приемной станции с одним или несколькими принимаемыми сигналами, называется в данном изобретении внешним контуром.

Фиг.2 является иллюстрацией варианта осуществления части типичной мобильной станции 106. Для ясности в обсуждении мобильная станция описывается как типичный пример варианта осуществления. Поэтому принимаемые сигналы соответствуют передачам по прямой линии передачи, а передаваемые сигналы соответствуют передачам по обратной линии передачи. Как указано выше, принципы, описываемые в данном изобретении применительно к мобильной станции 106, могут быть в равной степени использованы применительно к базовой станции 104, т.e. к принимаемым сигналам по обратной линии передачи и передаваемым сигналам по прямой линии передачи. Специалисты в данной области техники смогут с легкостью приложить излагаемые в данном описании идеи к любому сценарию.

На фиг.2 в качестве эталона синхронизации мобильной станции представлен гетеродин 230. В типичном примере варианта осуществления гетеродин 230 - VCTCXO. Гетеродин 230 является эталоном синхронизации для приемника 220, который преобразует сигналы, получаемые через антенну 210, в соответствии с любым форматом беспроводной связи, примеры которого описаны выше. Среди примеров методов преобразования сигналов в приемнике 220 можно назвать фильтрацию, усиление, аналого-цифровое преобразование и подобные методы, известные в данной области техники. Кроме того, в соответствии с эталоном синхронизации, представленным гетеродином 230, будет выполняться преобразование с понижением частоты принимаемых сигналов.

Гетеродин 230 принимает сигнал управления от процессора 260 управления внешним контуром. Типичный VCTCXO повышает частоту в соответствии с величиной напряжения определенной полярности сигнала управления и понижает частоту в соответствии с величиной напряжения противоположной полярности сигнала управления. Сигнал управления может представлять собой уровень аналогового напряжения или цифровой сигнал, преобразованный в напряжение с использованием любых методов, примеры которых известны в данной области техники. Один пример - использование схемы модулятора плотности импульса (PDM) для приема цифрового сигнала управления от процессора 260 управления внешним контуром и преобразования этого сигнала в напряжение, требуемое VCTCXO. Для ясности в обсуждении блоки, показанные на фиг.2, являются концептуальными, и специалисты в данной области техники признают, что такая схема может быть включена в состав гетеродина 230, процессора 260 управления внешним контуром или разделена между тем и другим. Детали этой схемы на фиг.2 не показаны. Любой перестраиваемый гетеродин 230, использующий любой метод, известный или еще разрабатываемый, может быть использован как гетеродин 230 в пределах объема настоящего изобретения. Сигнал управления гетеродином в соответствии с принимаемыми сигналами определяет процессор 260 управления внешним контуром, различные варианты осуществления которого рассмотрены подробно ниже. Как указано выше, управление общим гетеродином 230 в соответствии с сигналами, принимаемыми приемником 220 через антенну 210, называется в данном изобретении управлением с использованием внешнего контура.

В альтернативных вариантах осуществления процессор 260 внешнего контура может представлять собой процессор цифровых сигналов (DSP) или любой процессор общего назначения. Специалисты в данной области техники признают, что способы и функции, описываемые в данном изобретении применительно к процессору 260 управления внешним контуром, могут быть также реализованы с использованием аппаратуры специального назначения, сопроцессоров, комбинации процессоров или DSP или комбинации всех указанных выше устройств. Ниже описываются различные другие блоки, которые могут работать под управлением другого процессора (не показанного). Некоторые или все функции, приписанные этим различным другим указанным блокам, могут быть также выполнены в процессоре 260 управления внешним контуром (другими словами, процессором, выполняющим управление внешним контуром, а также и другие процессы). Для ясности в обсуждении описывается единичный процессор, и процессор 260 управления внешним контуром может быть также назван в данном изобретении просто как процессор 260. Специалистам в данной области техники должны быть известны компромиссные пути выполнения различных задач, использующих аппаратуру специального назначения, процессор общего назначения или комбинацию того и другого. Специалисты в данной области техники смогут также с легкостью разделить задачи, описываемые в данном изобретении, между двумя или более процессорами. Процессор 260 обычно содержит один или несколько элементов 270 памяти для сохранения команд на выполнение различных заданий и процессов, описываемых в данном изобретении, а также для сохранения данных или подключен к таким элементам памяти.

В типичной системе беспроводной связи типа системы 100 коммуникационный канал содержит различные препятствия типа строений или особенностей рельефа типа холмов или низин. Передаваемый сигнал может отражаться от препятствий или блокироваться препятствиями, в результате чего возникает множество копий передаваемого сигнала, достигающих приемную станцию с меняющимися амплитудами и фазами и ошибками синхронизации. Это явление известно как многолучевое распространение. Когда приемная станция движется, например, как мобильная станции 106, комбинация приходящих лучей может соответственно изменяться вследствие изменения относительного положения между приемной станцией, передающей станцией и различными препятствиями, которые составляют канал. Многолучевые составляющие могут интерферировать одна с другой в приемной станции, вызывая таким образом ухудшение качества связи. Общий метод, используемый для уменьшения влияний многолучевого распространения, состоит в использовании многоотводного Рейк-приемника, содержащего множество элементов, называемых ветвями или отводами (каналами разнесенного приема). Каждый канал разнесенного приема может быть назначен для приема, слежения и демодуляции составляющей многолучевого распространения, а выход одного или нескольких каналов разнесенного приема может быть конструктивно объединен с другими выходами.

В дополнение к слежению за составляющими многолучевого распространения передаваемого сигнала от одной базовой станции 104 мобильная станция может быть оборудована для одновременного приема сигналов от одной или нескольких дополнительных базовых станций 104 (известного в данной области техники как мягкая передача обслуживания). Неизбежные различия между локальным эталоном синхронизации мобильной станции и базовыми станциями, вероятно, будут различными. Кроме того, доплеровская погрешность частоты, обусловливаемая движением мобильной станции 104, может очень отличаться от двух базовых станций. В критическом случае, когда мобильная станция 106 движется в направлении удаления от одной базовой станции 104 и приближения ко второй базовой станции 104, доплеровская компонента (составляющая) погрешности частоты от одной базовой станции противоположна по знаку доплеровской компоненте погрешности частоты от другой станции. Точно так же составляющие многолучевого распространения, возникающие вследствие отражений от различных препятствий в канале, могут также испытывать необычные доплеровские сдвиги частоты. Например, когда мобильная станция движется в направлении приближения к источнику отраженного сигнала и удаления от источника передаваемого сигнала, погрешность частоты в этих двух сигналах будет иметь противоположную полярность. В типичной мобильной беспроводной среде доплеровские компоненты погрешности частоты в различных принимаемых сигналах (как от множественных базовых станций при мягкой передаче обслуживания, так и от множественных компонентов многолучевого сигнала) могут быстро изменяться.

В типичном варианте осуществления на фиг.2 N ветвей каналов разнесенного приема - каналы 1-N разнесенного приема соответственно 240A-240N представлены как часть Рейк-приемника. Ветви 240A-240N каналов разнесенного приема принимают выходной сигнал приемника 220 и отслеживают, а также демодулируют различные компоненты многолучевого распространения. Процессор 260 может назначать один или несколько каналов разнесенного приема для слежения за одним или несколькими компонентами многолучевого распространения. В типичном варианте осуществления канал разнесенного приема отслеживает компонент многолучевого распространения, соответствующий назначенному сдвигу - сдвигу в псевдослучайной шумовой (PN) последовательности, используемой для модуляции и демодуляции, методы которых известны специалистам в данной области техники. В типичном варианте осуществления каждая ветвь 240 канала разнесенного приема осуществляет слежение за назначенным компонентом сигнала во времени. Типичный способ, известный специалистам в данной области техники, состоит в вычислении ранней и поздней энергии в дополнение к назначенной (или во время нахождения во включенном состоянии) энергии и определении порядка опережения или задержки синхронизации. Как будет дополнительно детализировано ниже, ветвь канала разнесенного приема может быть оборудована также для слежения за частотой. Слежение за частотой с помощью ветви канала разнесенного приема именуется в данном изобретении слежением с использованием внутреннего контура. Ветвь канала разнесенного приема может быть использована вместе с вращателем для уменьшения погрешности частоты, являющейся характерной для этого канала разнесенного приема. Поэтому остаточная погрешность частоты, не устраняемая при слежении с использованием внешнего контура (т.e. путем управления VCTCXO в гетеродине 230), может быть устранена в канале разнесенного приема. Дополнительное подробное описание этого приводится ниже. При назначении канала разнесенного приема отдельному компоненту сигнала и успешном слежении за этим компонентом (т.e. когда вычисленная энергия в канале разнесенного приема поддерживается в соответствии с определенными условиями (состояниями)), канал разнесенного приема называется "занятым".

Поисковое устройство 250 используется для приема выходного сигнала приемника 220 и обнаружения одного или нескольких компонентов многолучевого распространения. Методы поиска известны в данной области техники, и любой из методов может быть использован в поисковом устройстве 250. Один пример метода поиска, применимый к комбинированному слежению за синхронизацией с использованием внутреннего и внешнего контуров, как описывается в данном изобретении, раскрыт в совместно рассматриваемой заявке № 09/971903 на патент США (в дальнейшем именуемой заявкой ′903) под названием "METHOD AND APPARATUS FOR ACQUIRING PILOTS OVER CODE SPACE AND FREQUENCY ERRORS IN A CDMA COMMUNICATION SYSTEM" ("СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ПИЛОТ-СИГНАЛОВ ПО КОДОВОМУ ПРОСТРАНСТВУ И ПОГРЕШНОСТЯМ ЧАСТОТЫ В СИСТЕМЕ СВЯЗИ CDMA"), поданной 4 октября 2001 г. и переуступленной правопреемнику настоящего изобретения. Поисковое устройство 250 может быть оборудовано для проверки как гипотез частоты, так и гипотез сдвига. Вращатель может быть включен в состав поискового устройства 250 для использования при проверке гипотез частоты, не требующей соответствующей регулировки в гетеродине 230.

В типичном варианте осуществления поисковое устройство 250 идентифицирует PN-сдвиги, при которых существование действительного сигнала (или компонента многолучевого распространения) считается вероятным. Эти PN-сдвиги могут быть назначены ветвям 240 каналов разнесенного приема для слежения. Ветвь канала разнесенного приема, назначенная гипотезе сдвига, может быть использована для дополнительного принятия решения по гипотезе действительности принимаемого сигнала. Например, сдвиг, при котором в поисковом устройстве 250 удовлетворяются определенные условия, может указывать на вероятность действительного сигнала или на первый уровень достоверности этого сдвига. Если после назначения этого сдвига каналу 240 разнесенного приема канал разнесенного приема может отслеживать сигнал при этом сдвиге, т.e. канал разнесенного приема является занятым, то затем определяется существование второго уровня достоверности в действительности такого сдвига.

Выходные сигналы одного или нескольких каналов 240 разнесенного приема подаются в демодулятор 280 для дополнительной обработки. В данной области техники известны различные методы демодуляции. В типичном варианте осуществления один или несколько выходных сигналов от каналов разнесенного приема, которые являются занятыми, подвергаются когерентной демодуляции (с использованием оценки пилот-сигнала при том же самом сдвиге) и последующему выравниванию по времени и комбинированию. Комбинированные символы подвергаются деперемежению и декодированию в соответствии с одним из множества методов декодирования (типа декодирования по Витерби или турбодекодирования). На кадрах передаваемых данных может быть также введен блочный код, используемый для обнаружения или исправления ошибок в приемнике. Например, кадр данных может быть декодирован с использованием кода Бозе-Чоудхури-Хоквингема (БЧХ, BCH). Методы регулирования мощности могут быть применены для поддержания коэффициента ошибок кадра на требуемом уровне, оптимизации пропускной способности системы для требуемого уровня обслуживания любого данного канала связи. Следует отметить, что гипотеза сдвига, прошедшая первый и второй уровни достоверности, описанные выше, достигает третьего более высокого уровня достоверности после своей демодуляции и корректного декодирования кадра. Может быть использована любая комбинация схем демодуляции или декодирования, не выходящая за пределы объема настоящего изобретения.

Следует отметить, что в альтернативном варианте осуществления выходной сигнал приемника 220 может быть подвергнут выборке, и полученные выборки могут храниться в памяти (не показана). Затем выборки могут считываться и подаваться в каналы 240 разнесенного приема и/или в поисковое устройство 250 для "автономной" обработки канала разнесенного приема или поиска. Для ясности этот вариант дополнительно не рассматривается в деталях при последующем обсуждении. Специалисты в данной области техники без труда адаптируют принципы, раскрываемые в данном изобретении, к различным альтернативным методам обработки принимаемых данных, типа только что приведенного примера автономной обработки.

Процессор 260 управления внешним контуром показан в подключенном к поисковому устройству 250 состоянии. Поисковое устройство 250 может поставлять информацию о гипотезах, используемую при назначении сдвигов каналам 240 разнесенного приема. Результаты обработки внешнего контура, рассматриваемой дополнительно в деталях ниже, могут также использоваться для конфигурирования поискового устройство 250 для поиска. Каналы 240 разнесенного приема также подключены к процессору 260 управления внешним контуром. Как было указано выше, процессор 260 может быть использован для назначения каналов разнесенного приема для слежения за компонентами сигнала в соответствии, например, с выходным сигналом поискового устройства 250. Кроме того, каналы разнесенного приема поставляют погрешность частоты и другую обратную связь типа относительного уровня сигнала, назначенного каналу разнесенного приема, в процессор 260 для использования при управлении внешним контуром. Это описывается в деталях дополнительно ниже.

Мобильная станция 106 может также передать данные (т.e. по обратной линии передачи) через антенну 210 и передатчик 290. Данные для передачи (источник которых не показан, но примеры которых обычно известны специалистам в данной области техники) преобразуются в передатчике 290 в соответствии с одним или несколькими форматами беспроводной связи, примеры которых приведены выше. Среди примеров компонентов в составе передатчика 290 можно назвать кодеры, перемежители, расширители, модуляторы различных типов, усилители, фильтры, цифроаналоговые (ЦА) преобразователи, РЧ преобразователи и т.п. Следует отметить, что данные для передачи обычно преобразуются в соответствии с локальным эталоном синхронизации. Поэтому подключение показано между гетеродином 230 и передатчиком 290. Передатчик 290 может быть также использован вместе с устройством исправления погрешности частоты типа вращателя для ввода поправок частоты в дополнение к обеспечиваемым блоком управления внешним контуром (дополнительно описываемым подробно ниже).

На фиг.3 представлена концептуальная схема контура слежения за частотой. Регулирование частоты внешним контуром, описываемое в данном изобретении, осуществляется концептуально подобно контуру, показанному на фиг.3 (несмотря на видоизменения для работы в сочетании с одним или несколькими внутренними контурами, как подробно дополнительно описано ниже). Частота, связанная с эталоном синхронизации в передающей станции, т.e. несущая частота, f_C, оценивается или выделяется из принимаемого сигнала. Частота, связанная с локальным эталоном синхронизации (или гетеродином типа VCTCXO), f_LO, генерируется в гетеродине 320. Погрешность частоты, Δf, вычисляется как разность между f_C и f_LO сумматором 310. Погрешность частоты возбуждает фильтр 330 контура, обеспечивающий получение сигнала управления блока настройки для регулировки гетеродина 320. В установившемся режиме (и при условии должной настройки схемы на стабильность, описываемой дополнительно ниже), контур, показанный на фиг.3, будет возбуждать погрешность частоты, близкую к нулю (как определено допусками и точностью используемой схемы), и гетеродин будет близко совпадать по частоте с эталоном синхронизации передающей станции (отрегулированным для канальных эффектов и доплеровского сдвига как соответствующих). Фильтр 330 контура, как правило, содержит усилительный элемент 340 и фильтр 350. Фильтр 350 - обычно фильтр нижних частот типа накопителя, используемого для сглаживания быстрых изменений в оценках погрешности частоты, которые могут быть шумящими. Коэффициент усиления G в усилительном элементе 340 может быть выбран таким, чтобы слежение за частотой являлось быстрым (высокое усиление) или более медленным (более низкое усиление). Усилительный и фильтрующий компоненты фильтра контура могут быть специально адаптированы для обеспечения стабильности контура, скорости обнаружения (или установки в установившейся режим) и чувствительности к шуму. Могут быть приняты компромиссные проектные решения, которые зависят частично от максимальной величины погрешности частоты, подлежащей исправлению (включая доплеровские эффекты), максимальной скорости изменений доплеровского сдвига и максимальной скорости изменения частоты гетеродина вследствие других факторов типа изменений температуры. Методы проектирования фильтров контура известны в данной области техники. Выходной сигнал фильтра может быть преобразован как соответствующий с целью формирования сигнала управления для генератора (детали не показаны).

В отличие от концептуального контура слежения за частотой, изображенного на фиг.3, в типичном варианте осуществления внешний контур отвечает на погрешности частоты, вычисленные в одном или нескольких внутренних контурах. Поэтому внешние и внутренние контуры взаимодействуют между собой, и изменения в каждом из контуров затрагивают другие контуры. Ниже подробно рассматривается множество особенностей способа управления внешним контуром, каждая из которых способствует стабильности различных контуров при поддержании требуемого уровня качества связи.

На фиг.4 изображен участок типичного канала 240 разнесенного приема, относящегося к внутреннему контуру, связанному с этим каналом разнесенного приема. С приемника 220 во вращатель 410 подается сигнал. Вращатель 410 выполняет регулировку частоты принимаемого сигнала в соответствии с сигналом регулирования частоты, генерируемым в блоке 430 управления внутреннего контура. Блок 420 оценки пилот-сигналов принимает вырабатываемый вращателем сигнал и вычисляет оценки пилот-сигналов. Оценки пилот-сигналов подаются в блок 430 управления внутреннего контура для определения существования или отсутствия погрешности частоты. В случае принятия положительного решения генерируется сигнал регулирования частоты для выполнения регулировки частоты во вращателе 410. Блок 430 управления внутреннего контура может быть инициализирован посредством процессора 260 управления внешним контуром (дополнительно рассматриваемым подробно ниже). Блок 430 управления внутреннего контура генерирует оценку погрешности частоты (также именуемую в данном изобретении как freq_est) для подачи в процессор 260 управления внешним контуром и использования для управления внешним контуром, дополнительно рассматриваемым подробно ниже. Погрешность частоты, вычисленная в канале разнесенного приема, используется для исправления частоты внутреннего контура, которая является характерной для компонента сигнала, отслеживаемого каналом разнесенного приема. Поэтому погрешность частоты является оценкой погрешности частоты гетеродина относительно характерного компонента сигнала. В типичном варианте осуществления оценка уровня пилот-сигнала в канале 260 разнесенного приема также подается в процессор.

Специалисты в данной области техники признают альтернативные варианты осуществления, не выходящие за пределы объема настоящего изобретения. Например, периодически изменяющийся сигнал, относящийся к частоте канала разнесенного приема, может подаваться вместо погрешности частоты, и в соответствии с ним могут быть сделаны соответствующие регулировки. В другом примере любой показатель, соответствующий уровню принимаемого сигнала в канале разнесенного приема, относительно других каналов разнесенного приема может подаваться вместо уровня пилот-сигнала, полученного при оценке.

В данной области техники известны различные методы регулирования частоты внутреннего контура, и любой такой метод, известный или разработанный в будущем, который обеспечит оценку погрешности частоты или подобный показатель, может быть использован как не выходящий за пределы объема настоящего изобретения. В типичном варианте осуществления генерируются две последовательные выборки пилот-сигнала. Для оценки угла между этими двумя выборками вычисляется векторное произведение. На основе угла может быть определено, является ли разность фаз положительной или отрицательной, а также ее величина. Угол может быть умножен на коэффициент передачи фильтра и накапливаться для получения сигнала регулировки частоты, который подается во вращатель. Накопленные фазы углов обеспечивают оценку погрешности частоты внешнего контура относительно сигнала, отслеживаемого каналом разнесенного приема.

Как показано на фиг.2, процессор 260 управления внешним контуром принимает оценки частоты от каждого из N каналов 240 разнесенного приема. Эти оценки частоты могут использоваться при вычислении управляющих воздействий на гетеродин. В любом данном варианте осуществления часть погрешности частоты может быть устранена с использованием внешнего контура, а остаток от любой погрешности частоты для характерного компонента многолучевого распространения может быть устранен в каждом соответствующем внутреннем контуре. Так как доплеровская компонента погрешности частоты для каждого отслеживаемого тракта может быть различной, одна типичная взаимозависимость между внутренними контурами и внешним контуром должна устранять среднюю погрешность частоты с помощью внешнего контура и позволять каждому внутреннему контуру устранять остаточную погрешность частоты для соответствующего им тракта. Эти и другие изменения раскрыты в совместно рассматриваемой заявке № 09/972514 на патент США под названием "METHOD AND APPARATUS FOR ACQUIRING AND TRACKING PILOTS IN A CDMA COMMUNICATION SYSTEM" ("СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ И СЛЕЖЕНИЯ ЗА ПИЛОТ-СИГНАЛАМИ В СИСТЕМЕ СВЯЗИ CDMA"), поданной 5 октября 2001 г., переуступленной правопреемнику настоящего изобретения и включенной в данное изобретение путем ссылки.

На фиг.5 изображена блок-схема последовательности операций в варианте осуществления способа управления внешним контуром в сочетании с одним или несколькими внутренними контурами. Ниже приводится описание различных этапов, некоторые из которых содержат типичные параметры. Блок-схема Фиг.5 является всего лишь типичной, и возможны бесчисленные альтернативные варианты осуществления, также не выходящие за пределы объема настоящего изобретения, которые можно создать с помощью подэтапов показанных этапов или других параметров, как подробно дополнительно описывается ниже. Процесс начинается на этапе 505. Накопитель регулировок гетеродина используется как фильтр в процессе управления гетеродином и, следовательно, внешним контуром. Для достижения определенной требуемой инициализации возможна предварительная загрузка этого накопителя. В различных ситуациях может быть использовано множество начальных установок. На этапе 505 в случае необходимости осуществляется предварительная загрузка накопителя регулировок гетеродина. Далее следует переход к блоку 510 принятия решения.

В блоке 510 принятия решения в случае необходимости блокировки слежения гетеродин может быть "заморожен" на текущей частоте. Различные обстоятельства, при которых это може