CN101150330A

CN101150330A - 一种消除频偏的方法及移动终端

Info

Publication number: CN101150330A
Application number: CNA2007101240661A
Authority: CN
Inventors: 薛林
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2007-10-22
Filing date: 2007-10-22
Publication date: 2008-03-26
Also published as: WO2009052716A1

Abstract

本发明实施例公开了一种消除频偏的方法及移动终端，该方法包括：接收GPS卫星信号，获得时间信息；根据所述时间信息，对移动终端的压控晶体振荡器进行频偏估计；根据所述压控晶体振荡器的频偏调整移动终端的压控晶体振荡器的偏值电压；使用调整后的偏值电压控制所述压控晶体振荡器的工作频率。本发明实施例通过利用高频率稳定度的GPS信号，消除移动终端初始开机时的频偏，使移动终端和基站保持更好的同步，提高初始小区搜索成功的概率。

Description

一种消除频偏的方法及移动终端

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体地说，涉及一种消除频偏的方法及移动终端。

背景技术

在WCDMA(Wide-Band Code Division Multiple Access，宽带码分多址接入)无线移动通信***中，网络侧的基站使用高稳定度温度补偿晶体振荡器作为工作时钟源，其频率稳定度通常达到0.05ppm(part per million，百万分之)，而终端侧的移动终端使用的是VCXO(Voltage-Controlled CrystalOscillator，压控晶体振荡器)，其频率稳定度一般只有5ppm左右。这导致移动终端在接收基站发送的下行信号时产生频率偏差(Frequency Offset)，一般简称为频偏。除这种情况下产生频偏以外，移动终端在高速移动的情况下也会产生多普勒频偏。

移动终端相对于基站的频偏一般包括两部分：一部分是移动终端VCXO产生的下变频用射频载波和基站发送的下行载波之间的载波频偏；另一部分是移动终端VCXO产生的采样时钟频偏。例如，对于WCDMA***使用的2GHz载波，移动终端VCXO 1ppm的频率稳定度将会导致载波频偏为2KHz，而15.36MHz的采样时钟就有15.36Hz的采样时钟频偏。

上述两部分频偏一般在移动终端开机上电的时候比较大，在2KHz左右。而载波频偏会导致小区搜索的信噪比恶化，增加小区搜索失败的概率；采样时钟频偏导致搜索到的无线帧实隙边界和帧边界偏离正确位置。现有技术中，移动终端在完成初始小区搜索，和网络侧建立同步后，利用网络下行参考信道进行频率锁定，使移动终端的频率稳定度控制在0.1ppm以内，减小频偏。然而，当无线信道环境比较恶劣时，需要进行较长时间的初始小区搜索以获得较高的信噪比，但长时间的小区搜索会使频偏累计的相位误差影响加剧，反而使实际接收的信噪比下降，严重情况会导致小区搜索失败。

针对这种情况，现有技术提出了一种方法，在移动终端生产制造过程中，对每台移动终端的VCXO的初始偏置电压进行校准，得到VCXO在不同温度下产生标称频率所需的初始偏置电压值表(简称配置表)，将该配置表保存在移动终端的存储器中。移动终端在开机后根据开机当时测量到的温度，查询该配置表，找到控制VCXO的偏置电压，校准VCXO的工作频率。但是，VCXO在使用过程中会不断老化，其频率稳定度特性也会发生变化，长时间后仍然使用原先保存的配置表中的校准值作为VCXO的偏值电压，会导致实际的频偏增大。

现有技术还有一种针对长时间的小区搜索导致频偏累计的相位误差影响加剧，进而可能导致小区搜索失败的问题的解决方法。移动终端在开机后进行初始小区搜索的过程中，利用WCDMA的下行主同步信道(Primary SynchronousChannel，PSCH)对其VCXO的频偏进行估计，根据频偏估计量调整VCXO的偏值电压，达到消除频偏的目的。但这种方法的缺点在于，频偏估计精度不高，尤其是在无线信道环境比较恶劣的情况下受噪声和干扰的影响，频偏估计的精度更加受限，不能有效消除频偏。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种消除频偏的方法及移动终端，消除移动终端初始开机时的频偏，提高初始小区搜索成功的概率。

本发明实施例是这样实现的：一种消除频偏的方法，包括：

接收GPS卫星信号，获得时间信息；

根据所述时间信息，对移动终端的压控晶体振荡器进行频偏估计；

根据所述压控晶体振荡器的频偏调整移动终端的压控晶体振荡器的偏值电压；

使用调整后的偏值电压控制所述压控晶体振荡器的工作频率。

一种移动终端，包括：

GPS接收模块，用于接收GPS卫星信号，获得时间信息；

第一频偏估计模块，用于根据所述时间信息，对移动终端的压控晶体振荡器进行频偏估计；

偏值电压调整模块，用于根据压控晶体振荡器的频偏调整移动终端的压控晶体振荡器的偏值电压；

频偏校准模块，用于使用调整后的偏值电压控制压控晶体振荡器的工作频率。

本发明实施例通过利用高频率稳定度的GPS(Global Positioning System，全球卫星定位***)信号，消除移动终端初始开机时的频偏，使移动终端和基站保持更好的同步，提高初始小区搜索成功的概率。

附图说明

图1为本发明实施例的方法流程图；

图2为本发明实施例的装置示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明实施例。

本发明实施例提供了一种消除频偏的方法，如图1所述，包括；

步骤101、接收GPS卫星信号，获得定时信息。卫星的频率稳定度可达到0.001ppm，移动终端接收到的定时信息精度可达到0.005ppm。

步骤102、根据该定时信息，输出定时脉冲信号。该定时脉冲信号可以达到1PPS(One Pulse Per Second，每秒钟一个脉冲)，即每秒钟输出50ns宽度的脉冲信号。

步骤103、使用该定时脉冲信号对移动终端的VCXO进行频偏估计。

进行频偏估计的方法可以为：将所述定时脉冲信号作为计数控制信号，测量在统计周期内的VCXO输出时钟数目，根据所述在统计周期内测量得到的VCXO输出时钟数目，得到移动终端的VCXO的频偏。

具体可以通过

Δ F_{vcxo} = \frac{1}{N} * Σ_{i = 1}^{N} (\frac{M_{i}}{T} - F_{vcxo})

计算得到移动终端的VCXO的频偏。

其中，T为统计周期，M_i为第i次测量得到的VCXO输出时钟数目，N为重复测量次数，F_vcxo为移动终端的VCXO的标称工作频率，ΔF_vcxo为移动终端的VCXO的频偏。

步骤104、根据VCXO的频偏调整移动终端的VCXO的偏值电压。

通常，VCXO的偏值电压值Δv和频偏量Δf成线性关系：Δv＝k*Δf。所以，偏值电压调整量ΔV_vcxo＝k*ΔF_vcxo，如果VCXO的初始偏值电压为V₀，则调整后的VCXO偏值电压为V₀+ΔV_vcxo。

步骤105、使用调整后的偏值电压控制VCXO的工作频率，消除VCXO的频偏。

步骤106、使用所述定时脉冲信号对频偏校准后的VCXO进行频偏估计。所述频偏估计的方法与步骤103的方法相同，在此不再赘述。

步骤107、当VCXO的频偏ΔF_vcxo小于预先设定的频偏阈值ΔF_th时，进行初始小区搜索；当VCXO的频偏ΔF_vcxo大于等于预先设定的频偏阈值ΔF_th时，执行步骤104，直到VCXO的频偏ΔF_vcxo小于预先设定的频偏阈值ΔF_th。

所述方法还可以包括步骤：

保存调整后的偏值电压值，将该调整后的偏值电压值作为移动终端VCXO的初始偏值电压。这样移动终端VCXO的下一次开机的时候，或者在使用上述实施例进行第一次频偏调整后的VCXO的初始频偏较小，缩短消除频偏的时间。

本发明实施例还提供了一种移动终端，如图2所示，包括：GPS接收模块21、第一频偏估计模块22、偏值电压调整模块23、频偏校准模块24、第二频偏估计模块25和判断模块26。

所述GPS接收模块21，用于接收GPS卫星信号，获得定时信息。卫星的频率稳定度可达到0.001ppm，移动终端接收到的定时信息精度可达到0.005ppm。

所述第一频偏估计模块22，用于根据所述时间信息，对移动终端的VCXO进行频偏估计。所述第一频偏估计模块包括：定时脉冲信号模块，用于根据所述定时信息，输出定时脉冲信号；第一频偏估计子模块，用于使用所述定时脉冲信号，对移动终端的压控晶体振荡器进行频偏估计。该定时脉冲信号可以达到1PPS(One Pulse Per Second，每秒钟一个脉冲)，即每秒钟输出50ns宽度的脉冲信号。

所述第一频偏估计子模块包括：测量模块，用于将所述定时脉冲信号作为计数控制信号，测量在统计周期内的VCXO输出时钟数目；频偏计算模块，用于根据所述在统计周期内测量得到的VCXO输出时钟数目，计算得到移动终端的VCXO的频偏。所述频偏计算模块可以为第一频偏计算模块，用于根据公式

Δ F_{vcxo} = \frac{1}{N} * Σ_{i = 1}^{N} (\frac{M_{i}}{T} - F_{vcxo})

计算得到移动终端的VCXO的频偏，其中，T为统计周期，M_i为第i次测量得到的VCXO输出时钟数目，N为重复测量次数，F_vcxo为移动终端的VCXO的标称工作频率，ΔF_vcxo为移动终端的VCXO的频偏。

所述偏值电压调整模块23，用于根据VCXO的频偏调整移动终端的VCXO的偏值电压。所述偏值电压调整模块可以为第一偏值电压调整模块，用于在VCXO的偏值电压值Δv和频偏量Δf成线性关系：Δv＝k*Δf时，根据VCXO的频偏调整移动终端的VCXO的偏值电压，偏值电压调整量ΔV_vcxo＝k*ΔF_vcxo，调整后的VCXO偏值电压为V₀+ΔV_vcxo，其中，V₀为VCXO的初始偏值电压。

所述频偏校准模块24，用于使用调整后的偏值电压控制VCXO的工作频率，消除VCXO的频偏。

所述第二频偏估计模块25，用于使用所述定时脉冲信号对频偏校准后的VCXO进行频偏估计。所述第二频偏估计模块和所述第一频偏估计模块可以为两个独立的模块，也可以合并为一个模块，或者是一个模块的两个独立的部分。

所述判断模块26，用于判断VCXO的频偏ΔF_vcxo是否小于预先设定的频偏阈值ΔF_th，当VCXO的频偏ΔF_vcxo小于预先设定的频偏阈值ΔF_th时，通知小区搜索模块27进行初始小区搜索；当VCXO的频偏ΔF_vcxo大于等于预先设定的频偏阈值ΔF_th时，通知所述偏值电压调整模块23根据校准后的频偏调整移动终端VCXO的偏值电压，频偏校准模块24再校准VCXO的频偏，直到VCXO的频偏ΔF_vcxo小于预先设定的频偏阈值ΔF_th。

所述移动终端还可以包括：小区搜索模块27，用于当VCXO的频偏ΔF_vcxo小于预先设定的频偏阈值ΔF_th时，进行初始小区搜索。

所述移动终端还可以包括：设置模块，用于保存调整后的偏值电压值，将该调整后的偏值电压值作为移动终端VCXO的初始偏值电压。这样移动终端VCXO的下一次开机的时候，或者在使用上述实施例进行第一次频偏调整后的VCXO的初始频偏较小，缩短消除频偏的时间。

本发明实施例可以适用于WCDMA***、其他2G或者3G***的移动终端。

本发明实施例通过利用高频率稳定度的GPS信号，消除移动终端初始开机时的频偏，使移动终端和基站保持更好的同步，提高初始小区搜索成功的概率。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种消除频偏的方法，其特征在于，包括：

接收GPS卫星信号，获得时间信息；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

使用所述定时脉冲信号对频偏校准后的压控晶体振荡器进行频偏估计；

当所述压控晶体振荡器的频偏大于等于预先设定的频偏阈值时，执行根据压控晶体振荡器的频偏调整移动终端的压控晶体振荡器的偏值电压的步骤，直到所述压控晶体振荡器的频偏小于预先设定的频偏阈值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：

当VCX0的频偏ΔF_vcxo小于预先设定的频偏阈值ΔF_th时，进行初始小区搜索。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据时间信息对移动终端的压控晶体振荡器进行频偏估计的步骤，包括：

根据所述时间信息，输出定时脉冲信号；

使用所述定时脉冲信号，对移动终端的压控晶体振荡器进行频偏估计。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述使用定时脉冲信号对移动终端的压控晶体振荡器进行频偏估计的步骤包括：

将所述定时脉冲信号作为计数控制信号，测量在统计周期内的压控晶体振荡器的输出时钟数目，根据所述在统计周期内测量得到的压控晶体振荡器的输出时钟数目，得到移动终端的压控晶体振荡器的频偏。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据在统计周期内测量得到的压控晶体振荡器的输出时钟数目得到移动终端的压控晶体振荡器的频偏的步骤包括：

通过

{ΔF}_{vcxo} = \frac{1}{N} * Σ_{i = 1}^{N} (\frac{M_{i}}{T} - F_{vcxo})

计算得到移动终端的压控晶体振荡器的频偏；其中，T为统计周期，M_i为第i次测量得到的压控晶体振荡器的输出时钟数目，N为重复测量次数，F_vcxo为移动终端的压控晶体振荡器的标称工作频率，ΔF_cxo为移动终端的压控晶体振荡器的频偏。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据压控晶体振荡器的频偏调整移动终端的压控晶体振荡器的偏值电压的步骤包括：

在压控晶体振荡器的偏值电压值Δv和频偏量Δf成线性关系：Δv＝k*Δf时，根据压控晶体振荡器的频偏调整移动终端的压控晶体振荡器的偏值电压，偏值电压调整量ΔV_vcxo＝k*ΔF_vcxo，调整后的压控晶体振荡器的偏值电压为V₀+ΔV_vcxo，其中，V₀为压控晶体振荡器的初始偏值电压。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

保存调整后的偏值电压值，将该调整后的偏值电压值作为移动终端VCXO的初始偏值电压。

9.一种移动终端，其特征在于，包括：

全球卫星定位***GPS接收模块，用于接收GPS卫星信号，获得时间信息；

10.根据权利要求9所述的移动终端，其特征在于，所述移动终端还包括：

第二频偏估计模块，用于使用所述定时脉冲信号对频偏校准后的压控晶体振荡器进行频偏估计；

判断模块，用于判断压控晶体振荡器的频偏是否小于预先设定的频偏阈值ΔF_th，当压控晶体振荡器的频偏大于等于预先设定的频偏阈值时，通知所述偏值电压调整模块根据校准后的频偏调整移动终端的压控晶体振荡器的偏值电压，频偏校准模块再校准压控晶体振荡器的频偏，直到压控晶体振荡器的频偏小于预先设定的频偏阈值。

11.根据权利要求10所述的移动终端，其特征在于，所述移动终端还包括：

小区搜索模块，用于当压控晶体振荡器的频偏小于预先设定的频偏阈值时，进行初始小区搜索。

12.根据权利要求9所述的移动终端，其特征在于，所述第一频偏估计模块包括：

定时脉冲信号模块，用于根据所述定时信息，输出定时脉冲信号；

第一频偏估计子模块，用于使用所述定时脉冲信号，对移动终端的压控晶体振荡器进行频偏估计。

13.根据权利要求12所述的移动终端，其特征在于，所述第一频偏估计子模块包括：

测量模块，用于将所述定时脉冲信号作为计数控制信号，测量在统计周期内的压控晶体振荡器的输出时钟数目；

频偏计算模块，用于根据所述在统计周期内测量得到的压控晶体振荡器的输出时钟数目，计算得到移动终端的压控晶体振荡器的频偏。

14.根据权利要求13所述的移动终端，其特征在于，所述频偏计算模块为第一频偏计算模块，用于根据

{ΔF}_{vcxo} = \frac{1}{N} * Σ_{i = 1}^{N} (\frac{M_{i}}{T} - F_{vcxo})

计算得到移动终端的压控晶体振荡器的频偏，其中，T为统计周期，M_i为第i次测量得到的压控晶体振荡器的输出时钟数目，N为重复测量次数，F_vcxo为移动终端的压控晶体振荡器的标称工作频率，ΔF_vcxo为移动终端的压控晶体振荡器的频偏。

15.根据权利要求9所述的移动终端，其特征在于，所述偏值电压调整模块为第一偏值电压调整模块，用于在压控晶体振荡器的偏值电压值Δv和频偏量Δf成线性关系：Δv＝k*Δf时，根据压控晶体振荡器的频偏调整移动终端的压控晶体振荡器的偏值电压，偏值电压调整量ΔV_vcxo＝k*ΔF_vcxo，调整后的压控晶体振荡器偏值电压为V₀+ΔV_vcxo，其中，V₀为压控晶体振荡器的初始偏值电压。

16.根据权利要求9所述的移动终端，其特征在于，所述移动终端还包括：设置模块，用于保存调整后的偏值电压值，将该调整后的偏值电压值作为移动终端压控晶体振荡器的初始偏值电压。

17.根据权利要求10所述的移动终端，其特征在于，所述第二频偏估计模块和所述第一频偏估计模块为两个独立的模块，或者为一个模块，或者为一个模块的两个独立的部分。