CN101313501B - 多载波通信***中的频率校正方法、移动设备和基站 - Google Patents

Abstract

用于校正多载波通信***中的频率误差的方法和***。使用与下行链路信号相关联的合成频率误差来推出或得出与上行链路信号相关联的合成频率误差，使用所推出或得出的合成频率误差来预补偿上行链路信号。由多个基站发射特殊信号分量，以便于在移动设备处进行频率误差估计和其它***控制功能。移动设备对与一个或多个基站相关联的合成频率误差进行时间、空间或时空处理，以确定相对于其服务基站的时钟频率误差和多普勒频移。

Description

多载波通信***中的频率校正方法、移动设备和基站

相关申请的交叉引用 

本申请要求2005年12月9日提交的申请号为60/749,072的美国临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合于此。 

技术领域

总的来说，所公开的技术涉及无线通信***，而更具体而言，涉及多载波通信***中的频率校正。 

背景技术

在多载波通信***中，例如在正交频分多址(Orthogonal Frequency Division Multiple Access，OFDMA)***中，传送的信号包括多个子载波(也叫做“载频(tone)”)，这些子载波被设计成：当在适当的频点采样时互相正交。该正交性可能由于一些因素而失真，其中一个因素是频率误差。一般说来，存在两个潜在的频率误差源，即时钟频率误差和多普勒频移。时钟频率误差是移动设备及其服务基站之间的时钟频率之差。通常，基站的时钟用作基准，移动设备的时钟必须与之同步。多普勒频移是由于移动设备相对于基站的移动所造成的，且频移量取决于移动设备相对于基站的速度和方向。 

如果合成频率误差(即所有频率误差之和，包括任何时钟频率误差和多普勒频移)是已知的，可以对其进行校正。在下行链路(downlink，DL)情况下，可以基于下行链路信号来估计该合成频率误差，并由移动设备的接收器来校正该合成频率误差。在上行链路(uplink，UL)情况下，由于基站所接收的信号包括多个移动设备所发射的信号，因此合成频率误差是来自不同移动设备的频率误差的混合。要减轻基站处的合成误差所造成的不利影响，可能采用非常复杂的过程。因此，开发一种用以在具有多个移动设备的环境中校正频率误差的改进方法是有益的。 

附图说明

图1示出包括多个小区的无线通信网络的覆盖。 

图2是可用于多载波无线通信网络中的接收器和发射器的框图。 

图3是频域中的多载波信号结构的图示。 

图4是时域中的多载波信号结构的图示。 

图5是移动设备接收由多个基站发射的下行链路信号的图示。 

图6是频域中将扩频信号形式的特殊信号分量覆盖在OFDM符号上的图示。 

图7是前导占信道带宽的一部分和整个信道带宽的图示。 

图8是时空处理器的框图。 

图9是用于确定上行链路合成频率误差的闭环处理的通信图。 

图10是使用复合型方法进行频率误差校正的信号调节电路的框图。 

图11是使用数字方法进行频率误差校正的信号调节电路的框图。 

具体实施方式

公开了用于多载波通信***中的频率误差校正的方法和***。在移动设备处，基于对多普勒频移和时钟频率误差的估计来校正下行链路(DL)和上行链路(UL)两者的频率误差，其中使用复合型(模拟和数字)方法或纯数字方法来补偿后续通信中的频率误差。 

在一些实施例中，由基站发射的下行链路信号包括特殊信号分量，该特殊信号分量是频域或时域中的前导(preamble)、中间导码(midamble)、后导码(postamble)、代码序列、导频或控制信道/子信道的格式，该特殊信号分量被设计成便于进行频率误差估计和其它***控制功能。 

在一些实施例中，移动设备对与一个或多个基站相关联的合成频率误差进行时间、空间或时空处理，以确定相对于其服务基站的时钟频率误差和多普勒频移。 

在一些实施例中，在移动设备中存储时钟频率误差校准表，在该表中，根据工作温度和其它因素将时钟频率误差列表。 

在一些实施例中，移动设备向基站发射特定格式的信号，允许基站来 估计合成频率误差。在估计该合成频率误差之后，基站经由特定信道/子信道(专用的或其它的)将有关合成频率误差的信息发射至移动设备，而移动设备提取该信息，并利用该信息来预补偿后续发射中的合成频率误差。 

以下讨论考虑将所公开的技术应用于多载波***，例如正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)、正交频分多址(Orthogonal Frequency Division Multiple Access，OFDMA)、或多载波码分多址(Multi-Carrier Code Division Multiple Access，MC-CDMA)。本发明可应用于时分双工(Time Division Duplexing，TDD)或频分双工(Frequency Division Duplexing，FDD)。因此，在不丧失一般性的情况下，OFDMA仅用作说明本技术的一个示例。 

下文的描述提供了用于完整理解和实现这些实施例的描述的具体细节。本领域的普通技术人员应该理解，在没有这些细节的情况下亦可以实施该技术。在某些示例中，为了避免不必要地混淆对本技术实施例的描述，没有详细阐述或描述公知的结构和功能。以下描述中所使用的术语应以其最宽的合理方式来解释，即使它是结合对本发明的特定具体实施例的详细说明来使用的。尽管下文可能强调了特定术语，但是，试图以任何严格的方式来解释的任何技术术语将在具体实施方式部分明确而具体地限定。 

I.无线通信网络

图1示出了服务于一个地理区域的无线通信网络100的示意图。该地理区域被划分为多个小区102，且通过基站(BS)110为每个小区提供了无线覆盖。一个或多个移动设备(MS)108可以固定在或漫游于网络所覆盖的地理区域中。移动设备用作用户与网络之间的接口。通常通过专用链路将每个基站连接到网络骨干。基站还用作焦点，通过无线信号来发送信息到其所服务的小区内的移动设备并从小区内的移动设备接收信息。本领域的技术人员应理解，如果一个小区被分成多个扇区106，那么从***工程的观点来看，每个扇区可看作一个小区。本上下文中，术语“小区”和“扇区”可以互换。 

在具有基站和移动设备的无线通信***中，从基站到移动设备的传输称为下行链路(DL)，从移动设备到基站的传输称为上行链路(UL)。图2是典型发射器200和接收器220的框图，发射器200和接收器220可以 用在基站和移动设备中，以实现无线通信链路。该发射器包括信道编码和调制组件202，该信道编码和调制组件202将数据比特随机化、前向纠错(FEC)编码、交织和调制应用到输入数据信号。信道编码和调制组件耦合到子信道和符号构造组件204、快速傅立叶逆变换(IFFT)组件206、无线电发射器组件208和天线210。本领域技术人员应该理解，这些组件构造并发射含有输入到发射器200的数据的通信信号。当然，根据通信网络的需要，可以使用其它形式的发射器。 

接收器220包括天线234、接收组件232、帧和同步组件230、快速傅立叶变换组件228、频率、时序和信道估计组件226、子信道解调组件224以及信道解码组件222。信道解码组件对由接收器接收的信号进行去交织、解码和去随机化。该接收器根据该信号中恢复数据，并输出该数据，供移动设备或基站来使用。当然，根据通信网络的需要，可以使用其它形式的接收器。 

图3是描绘给定信道内包含的各子载波和子信道的信号图。有三种类型的子载波：(1)数据子载波，其承载信息数据；(2)导频子载波，其相位和幅度是预定的，且为所有接收器所知，导频子载波用于辅助***功能，如***参数的估计；以及(3)静默子载波，该子载波不具有能量，用作保护频段并作为DC载波。数据子载波可被设置成称作子信道的群，以支持可缩放性和多路接入。形成一个子信道的子载波可以彼此相邻，或可以彼此不相邻。每个移动设备可使用一些或全部子信道。 

图4描绘时域中的多载波信号的基本结构，该信号一般包括时间帧400、子帧402、时隙404和OFDM符号406。一个帧包括多个时隙，而每个时隙包括一个或多个OFDM符号。通过在频域中对OFDM信号应用快速傅立叶逆变换(inverse-fast-Fourier-transform，IFFT)，来生成OFDM时域波形。时间波形的最后部分的副本(称为循环前缀(cyclic prefix，CP))408被***到波形自身的开始部分，以形成OFDM符号。在TDD的情况下，在上行链路(UL)子帧和下行链路(DL)子帧之间以及在DL子帧和UL子帧之间***保护时段(GP1410和GP2412)，以应对开启和关闭发射器和接收器以及无线电传播延迟所需的时间。

II.多载波通信***中的频率校正

A频率误差

有两个潜在的频率误差源，即时钟频率误差和多普勒频移，其会对OFDM***的信号质量产生不利的影响。时钟频率误差是移动设备及其服务基站之间的时钟频率之差。通常，基站的时钟用作基准，移动设备的频率必须与之同步。多普勒频移是由于移动设备相对于基站的移动而造成的，且频移量取决于移动设备相对于基站的速度和方向。 

在下行链路的情况下，基站向移动设备发射信号，在移动设备处所接收的信号通过下述等式(1)来表征： 

$r_{\mathrm{DL}}\left(t\right)=s_{\mathrm{DL}}\left(t\right)e^{j2\mathrm{\π}(f_0+f_d)t}{e}^{-j2\mathrm{\π}(f_0+f_e)t}=s_{\mathrm{DL}}\left(t\right)e^{j2\mathrm{\π}(f_d-f_e)t}=s_{\mathrm{DL}}\left(t\right)e^{j2\mathrm{\π\δ}{f}_{\mathrm{DL}}t}$

其中f₀表示从基站发射的信号的载波频率，f_e表示移动设备相对于基站的时钟频率误差，而f_d表示多普勒频移。因此，下行链路合成频率误差表示为δf_DL＝f_d-f_e，该误差应该在移动设备接收器处进行校正。 

在上行链路的情况下，移动设备发射信号 在基站处所接收的信号通过下述等式(2)来表征： 

$r_{\mathrm{UL}}\left(t\right)=s_{\mathrm{UL}}\left(t\right)e^{j2\mathrm{\π}(f_0+f_e+f_d)t}{e}^{-j2\mathrm{\π}{f}_{0}t}=s_{\mathrm{UL}}\left(t\right)e^{j2\mathrm{\π}(f_d+f_e)t}=s_{\mathrm{UL}}\left(t\right)e^{j2\mathrm{\π\δ}{f}_{\mathrm{UL}}t}$

其中每个变量与等式(1)中的相同，且δf_UL＝f_d+f_e表示上行链路合成频率误差。在OFDMA***中，由基站所接收的信号一般是来自多个移动设备的信号的组合。由于来自每个移动设备的信号中的上行链路合成频率误差(δf_UL)通常是不同的，所以，为了减轻上行链路合成频率误差在基站处的不利影响，需要进行复杂的处理。因此，所公开的技术是在发射前对每个移动设备的误差进行预补偿，而不是试图减轻上行链路合成频率误差在基站处的不利影响。 

时钟频率误差取决于多个外部因素，如所施加的电源电压和移动设备的工作温度，且时钟频率误差是时变参数f_e(t)。在一般实践中，电压调节器用来稳定提供给时钟的电源。而且，在正常的工作环境中，温度不会快速、剧烈地变化。因此，期望f_e(t)变化相对缓慢，且其相干时间(τ_e)大约为几分钟或更多。由此得出结论：可通过下述等式(3)将特定时间段T上的时钟频率误差的平均值模型化： 

$\mathrm{clock}\_\mathrm{frequency}\_\mathrm{error}=\frac{1}{T}\underset{0}{\overset{T}{\∫}}{f}_e\left(t\right)\mathrm{dt}=\stackrel{\‾}{f_e}$ 其中T＜＜τ_e

多普勒频移是根据移动设备相对于基站的相对运动而变化的时变和空间变化参数f_d(t)。在典型的城市环境中，移动设备速度慢，且可以频繁改变方向，而具有不同的多普勒频移值的强多径信号会到达移动设备。在郊区环境中，移动设备倾向于在较长的时间段在一个方向上移动，且速度相对高，由此会导致多普勒频移的变化。移动设备的快速移动还可导致从一个基站到下一个基站的频繁切换，当发生切换时，移动设备将经历多普勒频移的突然变化。因此，在正常的工作状况下，多普勒频移变化相对快，且其相干时间(τ_d)大约为几秒。由此，可通过以下等式(4)将在特定时间段T上的多普勒频移的平均值模型化： 

$\mathrm{Doppler}\_\mathrm{shift}=\frac{1}{T}\underset{0}{\overset{T}{\∫}}{f}_d\left(t\right)\mathrm{dt}=0,$ 其中T＞＞τ_d

在任意时刻，蜂窝网络中的移动设备一般可检测与来自多个基站的信号相关联的多个多普勒频移值。图5示出了可与基站502、基站504和基站506通信的移动设备508。因为移动设备相对于每个基站的运动是不同的，因此与每个基站相关联的多普勒频移值 

是不同的。通过以下等式(5)来表示与第k个基站相关联的下行链路合成频率误差： 

δf_DL，k(t)＝f_d，k(t)-f_e(t) 

由于移动中的移动设备的速度和方向相对于每个基站都是不同的，因此与每个基站相关联的多普勒频移值是不同的，且如果相加则倾向于彼此抵消。 

B.频率误差估计

为了使移动设备能够对后续传输中的频率误差进行预补偿，该设备利用对合成频率误差(δf_UL)的估计，或多普勒频移(f_d(t))和时钟频率误差(f_e)二者。该估计可利用各种不同的技术来确定。为了便于频率误差 估计和其它***控制功能，基站可发射特殊信号分量，该特殊信号分量是前导、中间导码、后导码、代码序列、导频或频域或时域中的控制信道/子信道的格式。基站发射的特殊信号分量与位于相邻小区且为该相邻小区提供服务的其它基站发射的特殊信号分量在频率、时间或码上正交或近似正交。而且，例如，在每个时隙或多个时隙的每个和/或每个帧或多个帧的每个中，在一个OFDM符号内，由基站周期性地发射该信号分量。 

在一些实施例中，该特殊信号分量在时域或频域中被覆盖在其它类型的信号上(例如图6所示频域中的OFDM符号上)，且可占信道的整个带宽或部分带宽，如图7中的示例所示。当该特殊信号分量仅占部分可用带宽时，被占据的部分不必是连续的。 

在一些实施例中，一组基站可同时发射相同的特殊信号分量，以便于移动设备进行频率误差估计。例如，在同一OFDM符号周期内，由一组基站发射公用的导频子载波。 

在移动设备确定其相对于其服务基站的时钟频率误差和多普勒频移时，该移动设备基于从一组基站接收的特殊信号分量来估计相对于这些基站的合成频率误差。然后，移动设备对与该组基站相关联的所估计的误差进行时间、空间或时空处理，以确定相对于其服务基站的时钟频率误差和多普勒频移。 

图8是示出了到用来实施时空处理、仅实施时间处理或仅实施空间处理的处理器802的输入的框图。在一些实施例中，在N个时间采样上的与K个基站相关联的合成频率误差的估计被输入到处理器802，用于时空处理，其中选择N使得δ_d＜＜T＜＜δ_e。在实践中，N可以是大约几百个时隙或几十个帧。相对于时间和各个基站的信号属性(如信号强度和/或SNR)也输入到处理器802，且用于处理中。处理器802的输出是对时钟频率误差的估计。处理器802可包括存储器和编码电路，以实现特定形式的多维低通滤波器(low-pass filter，LPF)，如有限冲激响应(finite impulse response，FIR)、无限冲激响应(infinite impulse response，IIR)、自适应、线性或非线性滤波器，其通带带宽小于f_d(t)的带宽且大于f_e(t)的带宽。 在时空处理中利用信号属性，以获得最优统计意义中的结果，例如最大SNR、最大似然或最小均方误差。 

当处理器802被配置成实现线性FIR滤波器时，可通过以下等式(6)来表示处理器的输出： 

${\tilde{f}}_e=-\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\α}}_{k,n}{\mathrm{\β}}_{k,n}\mathrm{\δ}{f}_{\mathrm{DL},k}\left(n\right)$

其中α_k，n是滤波器系数，而β_k，n是相对于时间指数(n)和基站指数(k)的信号属性。然后通过以下等式(7)来表示相对于其服务基站(例如图5中的基站1)的对多普勒频移的估计： 

$f_{d,1}\left(n\right)=\mathrm{\δ}{f}_{\mathrm{DL},1}\left(n\right)+{\tilde{f}}_e$

或者，通过以下等式(8)来表示上行链路合成频率误差： 

$\mathrm{\δ}{f}_{\mathrm{UL},1}\left(t\right)=\mathrm{\δ}{f}_{\mathrm{DL},1}\left(t\right)+2{\tilde{f}}_e.$

时空处理还可通过利用二维平均或低通滤波器来进一步实现，该滤波器系数通过相应的信号属性(诸如信号强度和/或SNR)来加权。在一些实施例中，时空处理通过以下方法来实现：在时域中利用第一一维平均或低通滤波器，然后在空间域中利用第二一维平均或低通滤波器，其中这些滤波器的系数由适当的信号属性来加权。 

在一些实施例中，对合成频率误差的估计被输入到处理器802，以便仅进行时间处理，从而确定时钟频率误差。在N个时间采样上的与K个基站相关联的合成频率误差的估计被输入到处理器，进行时间平均或滤波，其中选择N使得δ_d＜＜T＜＜δ_e。可利用相对于时间的信号属性来对滤波器的系数进行加权。仅进行空间处理可用在以下应用或情况中： 

1.当一组基站发射相同的信号时(例如在单频网中)； 

2.当一组基站发射相同的特殊信号分量时； 

3.当来自仅一个基站的信号可用时； 

4.当来自一个基站的信号在信号强度上占优势时；或 

5.当移动设备被配置成仅利用来自其服务基站的信号工作时。 

在一些实施例中，对合成频率误差的估计被输入到处理器802中，以便仅进行空间处理，从而确定时钟频率误差。在仅进行空间处理的过程中，与K个基站相关联的合成频率误差的估计被输入到处理器802，以进行空间平均或滤波，滤波器系数由与K个相应基站相关联的信号属性来加权。 

在一些实施例中，空间或时空处理还应用于移动设备能够通过多个接收器同时接收多个信号的情况。 

在一些实施例中，可基于移动设备相对于其服务基站的移动信息(包括速度和方向)，直接计算多普勒频移，而不是根据合成频率误差来推定多普勒频移。移动设备的移动可通过以下途径来推定：通过被集成在该移动设备中或集成在与该移动设备进行通信的其它***(例如汽车)中的定位组件(例如全球定位***(global positioning system，GPS)设备)，通过根据从各基站接收的一个或多个信号所进行的三角测量，或通过允许对该移动设备的移动进行跟踪的任何其它方法。 

在一些实施例中，通过保持时钟频率误差校准表，来校准移动设备的时钟。时钟频率误差校准表存储在移动设备中，并用于根据工作温度和其它因素来保持对时钟频率误差的记录。这样的校准表中的值是在制造测试时被初始化的，或通过利用默认值来预设定。可基于对时钟频率误差 

的估计和由热传感器提供的相应的工作温度设置来更新该校准表。给定当前工作温度，可在校准表中标识相应的时钟频率误差，且可直接使用该相应的时钟频率误差或与对时钟频率误差的当前估计相结合使用，来校正频率误差。 

在一些实施例中，可使用闭环处理针对上行链路来确定合成频率误差。在闭环处理中，移动设备向基站发送特定格式的信号，以允许基站通过特定方法对合成频率误差进行估计。基站通过特定信道/子信道(专用的或其它)将有关合成频率误差的信息发射到移动设备，而移动设备提取该信息，并使用该信息对后续信号传输中的频率误差进行预补偿。 

在闭环处理中，移动设备发送到基站以便能够对合成频率误差进行估计的信号在频域或时域被编码，且占信道的全部或一部分。该信号可被专门设计用于频率估计，或可以是通用信号，诸如测距信号。 

基站发射到移动设备的合成频率误差的信息可以是实际频率误差值、增量值、确切值、隐含值的形式或任何其它合适的格式，且可由专门的比特字段来表示或嵌入在数据字段中。发射的信息可以是经过编码的或未经过编码的。 

对合成频率误差的估计可应用跟踪滤波器，以平滑掉噪声分量。移动设备可周期性地向基站发射使能信号，以便更新频率误差信息。 

在图9的通信图中示出了一个具体的闭环处理的示例。图9所示的通信流程实现以下功能：

1.当通电时，移动设备搜索服务基站，然后通过估计并跟踪下行链路合成频率误差(δf_DL)，基于来自基站的下行链路信号(例如前导)，进行频率同步。 

2.移动设备向基站发送信号，如测距信号，以便于对频率误差的估计。移动设备可以或可以不通过δf_DL来预校正信号相位。 

3.基于移动设备发送的信号，基站使用特定信号处理技术来执行对频率误差的估计。在没有任何预校正的情况下，误差是δf_UL，而在通过(δf_DL)预校正的情况下，误差成为δf_UL-δf_DL。一旦确定了误差，基站向移动设备发射误差信息。 

4.移动设备提取误差信息，合成频率误差根据该误差信息来推定(δf_UL)，合成频率误差被应用来在发射前针对频率误差对信号进行预补偿。 

C频率校正

不管采用什么技术来估计移动设备的多普勒频移和时钟频率误差，多普勒频移和时钟频率误差一旦被确定，可用来对到设备的下行链路通信和 来自设备的上行链路通信的频率误差进行校正。通过利用与误差相等的相位值但反方向转动信号，针对下行链路合成频率误差，校正所接收的信号的频率，如下述等式(7)所示： 

$r_{\mathrm{DL}}\left(t\right)e^{-j2\mathrm{\π\δ}{f}_{\mathrm{DL}}t}=s_{\mathrm{DL}}\left(t\right)\left(e^{j2\mathrm{\π\δ}{f}_{\mathrm{DL}}t}\right)\left(e^{-j2\mathrm{\π\δ}{f}_{\mathrm{DL}}t}\right)=s_{\mathrm{DL}}\left(t\right)$

针对在上行链路传输中产生的预期的合成频率误差，可对待传输的信号的频率预补偿。通过利用与误差相等的相位值以反方向转动该信号，来实现该预补偿，如下述等式(8)所示： 

$s_{\mathrm{UL}}^{\′}\left(t\right)=s_{\mathrm{UL}}\left(t\right)e^{-j2\mathrm{\π\δ}{f}_{\mathrm{UL}}t}$

在基站处，可恢复所接收的信号，而没有合成频率误差所造成的不利影响，如下述等式(9)所示： 

$r_{\mathrm{UL}}\left(t\right)=s_{\mathrm{UL}}^{\′}\left(t\right)e^{j2\mathrm{\π}(f_0+f_e+f_d)t}{e}^{-j2\mathrm{\π}{f}_{0}t}=s_{\mathrm{UL}}\left(t\right)$

在一些实施例中，通过调节移动设备的本地振荡器来校正时钟频率误差，而通过在时域中适当地以数字方式转动上行链路信号或下行链路信号的相位来补偿多普勒频移。图10给出了该复合型的合成频率误差校正方法的一个具体示例。图10是一个信号调节电路的框图，该电路在模拟和数字域中工作以便校正合成频率误差。通过利用控制1004来调节本地振荡器1002，以改变本地振荡器的振荡(改变的量与所估计的时钟频率误差f_e相等)，以便在模拟域中校正时钟频率误差。通过利用数字乘法器1006来转动待传输的信号的相位(预补偿用于传输的信号)，或通过利用数字乘法器1008来转动所接收的信号的相位(补偿所接收的信号)，在数字域上校正多普勒频移。 

在一些实施例中，通过在时域适当地以数字的方式转动信号的相位，来补偿时钟频率误差和多普勒频移。图11给出了该合成频率误差校正的纯数字方法的一个具体示例。图11是一个信号调节电路的框图，该电路在数字域中工作以便校正合成频率误差。通过利用数字乘法器1106来转动待传输的信号的相位(预补偿用于传输的信号)，或通过利用数字乘法器1108来转动所接收的信号的相位(补偿所接收的信号)，在数字域中校 正时钟频率误差和多普勒频移。当在数字域进行信号处理时，由于所估计的时钟频率误差通过乘法器来校正，因此不调节本地振荡器1102。 

尽管可以对多普勒频移和时钟频率误差二者进行估计以便校正合成频率误差，然而，在一些情形中，仅针对多普勒频移或时钟频率误差进行估计和校正是有益的。典型的所述情形包括但不限于以下情形：移动设备是固定的，或时钟频率误差最小。 

上述对***实施例的详细描述并不是穷尽性的，也并非意欲将***局限在以上所公开的精确形式中。虽然出于说明的目的对***的具体实施例和实例进行了描述，但是本领域的技术人员应该认识到，在该***范围内各种等同修改是可能的。例如，虽然各过程是以给定的顺序示出的，但是替选的实施例可以执行包括不同顺序的步骤的例程，而且某些过程可以删除、移动、增加、细分、合并和/或修改，以便提供可替换的方法和再结合。可以以多种不同的方式来实施这些过程中的每一个。而且，这里所示出的任何具体数字仅为示例性的，替选的实施方式可以使用不同的值或范围。 

根据以上的详细说明，可以对本发明进行这些或其它改变。虽然以上说明描述了该技术的某些实施例，并且描述了所考虑的最佳模式，但是无论上述说明在文字上多么详细，本发明仍然可以通过许多方式来实施。对于该***的实施细节可以进行相当多的改变而仍然包含在这里所公开的技术范围内。如上所述，描述该***某些特征和方面时所使用的特定术语不应被视为该术语在这里被重限定而被限制于与术语关联的技术的任何特定的特性、特征或方面。总之，权利要求中使用的术语不是用来将本发明限制在本说明书所公开的具体实施例，除非上述具体实施例部分清楚地定义了这样的术语。因此，本发明的实际范围不仅包括所公开的实施例，还包括在权利要求基础上实施或实现本发明的所有等同方式。 

Claims (41)

1.一种在多载波无线通信***中工作的移动设备，所述多载波无线通信***具有多个基站，所述基站覆盖被分为多个小区的地理区域，所述移动设备包括：

接收器，用于接收从所述多个基站中的至少一个基站发射的误差检测信号，所述误差检测信号使得所述移动设备能够对存在于所述移动设备和所述多个基站中的至少一个基站之间的下行链路上的频率误差进行估计，其中由所述多个基站中的一个基站发射的误差检测信号与所述多个基站中的另一个基站发射的误差检测信号在频率、时间或码上正交或近似正交；

耦合到所述接收器的处理器，所述处理器处理由所述接收器接收的所述多个基站中的至少一个基站发射的误差检测信号，以生成对存在于所述移动设备和所述多个基站中的至少一个基站之间的频率误差的估计；以及

耦合到所述处理器的信号调节组件，用于接收来自所述处理器的对频率误差的估计，所述信号调节组件在从所述移动设备到所述多个基站中的至少一个基站的上行链路上发射通信信号之前对所述通信信号进行调节，所述调节基于对存在于所述移动设备和所述多个基站中的至少一个基站之间的频率误差的估计，且至少部分地校正频率误差的影响。

2.根据权利要求1所述的移动设备，其中所述频率误差是多普勒频移。

3.根据权利要求1所述的移动设备，其中所述频率误差是时钟频率误差。

4.根据权利要求1所述的移动设备，其中所述频率误差是包括多普勒频移和时钟频率误差的合成误差。

5.根据权利要求1所述的移动设备，其中所述处理器通过利用时空处理来生成对频率误差的估计。

6.根据权利要求5所述的移动设备，其中所述处理器包括多维低通滤波器，且所述处理器生成的对频率误差的估计是对时钟频率误差的估计。

7.根据权利要求6所述的移动设备，其中所述处理器包括线性有限冲激响应FIR滤波器。

8.根据权利要求1所述的移动设备，其中所述处理器通过利用空间处理来生成对频率误差的估计。

9.根据权利要求1所述的移动设备，其中所述处理器通过利用时间处理来生成对频率误差的估计。

10.根据权利要求1所述的移动设备，其中所述信号调节组件还调节从基站接收的第二通信信号，所述调节基于对频率误差的估计，且至少部分地校正频率误差的影响。

11.根据权利要求1所述的移动设备，其中所述误差检测信号包括从包括前导、中间导码、后导码、代码序列、导频、控制信道或控制子信道的组中选择的信号分量。

12.根据权利要求11所述的移动设备，其中所述误差检测信号在频域中。

13.根据权利要求11所述的移动设备，其中所述误差检测信号在时域中。

14.根据权利要求1所述的移动设备，其中所述多个基站同时发射误差检测信号。

15.根据权利要求1所述的移动设备，其中所述信号调节组件在数字域中调节通信信号。

16.根据权利要求1所述的移动设备，其中所述信号调节组件在模拟域和数字域中调节通信信号。

17.根据权利要求1所述的移动设备，其中信号调节组件在模拟域中调节通信信号。

18.一种对移动设备中的频率误差进行校正的方法，所述移动设备在多载波无线通信***中工作，所述多载波无线通信***具有多个基站，所述多个基站覆盖分成多个小区的地理区域，所述方法包括：

接收从所述多个基站中的至少一个基站发射的误差检测信号，所述误差检测信号使得所述移动设备能够对存在于所述移动设备和所述多个基站中的至少一个基站之间的下行链路上的频率误差进行估计，其中所述多个基站中的一个基站发射的误差检测信号与所述多个基站中的另一个基站发射的误差检测信号在频率、时间或码上正交或近似正交；

处理所接收的误差检测信号，以生成对存在于所述移动设备和所述多个基站中的至少一个基站之间的频率误差的估计；以及

在从所述移动设备到所述多个基站中的至少一个基站的上行链路上发射通信信号之前，对所述通信信号进行调节，所述调节基于对存在于所述移动设备和所述多个基站中的至少一个基站之间的频率误差的估计，且至少部分地校正频率误差的影响。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述频率误差是多普勒频移。

20.根据权利要求18所述的方法，其中所述频率误差是时钟频率误差。

21.根据权利要求18所述的方法，其中所述频率误差是包括多普勒频移和时钟频率误差的合成误差。

22.根据权利要求18所述的方法，其中通过利用时空处理来生成对频率误差的估计。

23.根据权利要求18所述的方法，其中通过利用空间处理来生成对频率误差的估计。

24.根据权利要求18所述的方法，其中通过利用时间处理来生成对频率误差的估计。

25.根据权利要求18所述的方法，还包括：调节从基站接收的第二通信信号，所述调节基于对频率误差的估计，且至少部分地校正频率误差的影响。

26.根据权利要求18所述的方法，其中所述误差检测信号包括从包括前导、中间导码、后导码、代码序列、导频、控制信道或控制子信道的组中选择的信号分量。

27.根据权利要求26所述的方法，其中所述误差检测信号在频域中。

28.根据权利要求26所述的方法，其中所述误差检测信号在时域中。

29.根据权利要求18所述的方法，其中所述多个基站同时发射误差检测信号。

30.根据权利要求18所述的方法，其中在数字域中进行对通信信号的调节。

31.根据权利要求18所述的方法，其中在模拟域和数字域中进行对通信信号的调节。

32.根据权利要求18所述的方法，其中在模拟域中进行对通信信号的调节。

33.一种用于在多载波无线通信***中工作的基站，该基站服务于被分成多个小区的地理区域内的多个移动设备，所述基站包括：

发射器，用于将误差检测信号发射到在所述基站所服务的区域内工作的多个移动设备中的至少一个移动设备，所述误差检测信号使接收所述误差检测信号的移动设备能够估计存在于所述移动设备和所述基站之间的下行链路上的频率误差，其中由所述基站发射的所述误差检测信号与工作在所述多载波无线通信***内的其他基站发射的误差检测信号在频率、时间或码上正交或近似正交；以及

接收器，用于接收来自接收所述误差检测信号的移动设备的通信信号，所接收的通信信号在从所述移动设备到所述基站的上行链路上被发射之前已由所述移动设备调节，所述移动设备进行的所述调节基于对存在于所述移动设备和所述多载波无线通信***内的至少一个基站之间的频率误差的估计，且至少部分地校正所述频率误差的影响。

34.根据权利要求33所述的基站，其中所述频率误差是多普勒频移。

35.根据权利要求33所述的基站，其中所述频率误差是时钟频率误差。

36.根据权利要求33所述的基站，其中所述频率误差是包括多普勒频移和时钟频率误差的合成误差。

37.根据权利要求33所述的基站，其中所述误差检测信号包括从包括前导、中间导码、后导码、代码序列、导频、控制信道或控制子信道的组中选择的信号分量。

38.根据权利要求33所述的基站，其中所述误差检测信号在频域中。

39.根据权利要求33所述的基站，其中所述误差检测信号在时域中。

40.根据权利要求33所述的基站，其中所述基站与工作在所述多载波无线通信***内的其它基站同时发射误差检测信号。

41.根据权利要求33所述的基站，其中所述误差检测信号是周期性发射的。

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