CN1382320A - 在信息传输***的基站的接收机中调整频率偏移的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明给出一种方法,该方法以尽可能低的费用在基站的接收机中实施频率偏移的显著降低。为此在每个用户站中如此调整其解调器(UCD)的参考频率,即其输出信号(y)不再具有载频信号。从相关用户站的解调器(UCD)的如此调节的参考频率中和从所有在该用户站中和在基站中固定预先确定的变换器参考频率中在该条件下计算并调节在用户站中调制器(UCM)的参考频率,即在基站的解调器(UBD)的输出信号(x′)中出现的载频为零。

Description

在信息传输***的基站的接 收机中调整频率偏移的方法
                     技术状况
本发明涉及在信息传输***的基站的接收机中调整频率偏移的方法，在该信息传输***中以时分复用把信息发送到多个用户站并且以具有多重访问的时分复用实现信息从用户到基站的传输。
从DE 196 35 533 A1中公开了一个点到多点无线传输***，在该***中在基站和多个用户站之间以时分复用(TDM/TDMA)实现数据传输。原则上很相似地建立基站和用户站，并且基站和用户站在其发送路径上拥有一个调制器、一个或多个中频(ZF)级和一个高频(RF)级，与此类似基站和用户站在其接收路径上具有一个RF级、一个或多个ZF级和一个解调器。ZF和RF级、调制器和解调器分别拥有一个由参考频率控制的变换器。由本机振荡器在相应的频率情况下提供参考频率使用。
在上述TDM/TDMA信息传输***中基站以连续的、关于时间复用的数据流的形式把信息提供给多个用户站。每一个存在的用户站在独特分配给该用户站的时隙中把其数据发送给基站。从基站方面在预定的时间表之后不同用户站的数据串到达。在基站中应当尽可能无错误地解调各个到达的数据串。为此基站的接收机以尽可能高的准确度锁定到达的数据串的载频是必要的。为此前提条件是，在由基站接收的数据串和基站的标准频之间的频率偏移尽可能小，理想为零。
因此本发明基于这个任务，给出开始提到形式的方法，通过该方法可以以尽可能低的费用在基站的接收机中调整频率偏移。
                    本发明的优点
以具有权利要求1的特征由此解决上述任务，首先在每个用户站中如此调节其解调器的参考频率，即其输出信号不具有载频部分。然后从在相关用户站中的解调器的如此调整的参考频率中和从所有在该用户站和在基站中固定预先确定的变换器参考频率中在该条件下计算出在该用户站中调制器的参考频率，即在基站的解调器的输出信号中出现的、表明频率偏移的载频为零。最后用户站的解调器上的参考频率调整为计算出的值。
为了在基站的接收中调整存在的频率偏移，仅仅在各个用户站中把调制器的参考频率调节为一个这样的值，以简单的方式方法从已知量中数值计算出该值。
从属权利要求中得出本发明的有益改进。
因此从该条件中计算出用户站的调制器的参考频率，即在基站中和在用户站中调制器、解调器和中频变换器的参考频率的和为零，其中不仅在基站中而且也在用户站中，在接收和发送路径中RF变换器的参考频率是相同的、可是是反相的。
主要在基站和在每个用户站中由本机振荡器通过本机振荡频率与相应变换系数相乘形成适合于在调制器和解调器中的频率变换和适合于一个或多个中频变换器的参考频率，由一个另外的本机振荡器通过本机振荡频率与相应的变换系数相乘产生RF变换器的参考频率。
为了调整频率偏移，从该条件中计算出各用户站的调制器的变换系数，即由第一积和由第二积形成的和为零，通过基站的本机振荡频率与由调制器和解调器的变换系数与在接收和在发送路径中中频变换系数形成的和相乘形成第一积，通过用户站本机振荡频率与由调制器和解调器的变换系数与在接收和在发送路径中中频变换系数形成的和相乘形成第二积。对此作为另外的条件遵循，不仅在基站中而且在用户中在接收和发送路径中RF变换器的变换系数从数值上是相同的，可是具有相反的符号。
在用户站中主要从这个从基站到用户站传输的数据的符号率中推导出基站的本机振荡器频率。
                        图
下面根据在图中描述的实施例详细阐述本发明。图示：
图1基站的原理电路图
图2用户站的原理电路图。
                   实施例的说明
在图1中描述了例如点到多点的无线***的基站的发送/接收电路。在该基站和多个用户站之间进行信息传输，其中基站发送连续时间复用(TDM)的数据流到用户站，用户站以具有多冲访问(TDMA)的时间复用在分配给该用户站的、数据流的时隙中访问数据串。在基站方向上各用户站同样按照TDMA原理在固定分配的时隙中发送其数据。在图1中描述了属于基站的发送/接收天线AB。该天线可以在用户站所处的多个空间部分中发送信息或者从这些多个空间部分接收由用户站发送的信号。每个用户站、在图2中示范描述、拥有一个天线AC，该天线对准基站并且可以从基站接收信号或者发送信号到基站。
由于在根据本发明中涉及频率偏移的调整，在这个在图1和2中描述的基站和用户站中仅仅描述了产生并变换载频的电路单元。不考虑另外对于信号处理所需的电路。
在基站的发送路径(图1)中由调制器的变换器UBM把调制信号x加调制到载频上，该载频与第一固有本机振荡器LO1的与变换系数a相乘的频率一致。来自变换器UBM的频率fBMT被供给第一中频变换器UBZ1T。该变换器获得第一本机振荡器LO1的与变换系数b相乘的频率作为参考频率。第一ZF变换器UBZ1T的输出载频fBI1T到达第二ZF变换器UBZ2T。由与第一本机振荡器LO1的与变换系数c相乘的频率控制该第二ZF变换器UBZ2T。在信息传输***中与所描述的实施理有偏差，也可能仅仅存在一个唯一的中频级或存在多于二个的中频级。
第二ZF变换器UBZ2T的输出载频fBI2T到达RF变换器UBRT的输入端。这个RF变换器的参考频率是第二固有本机振荡器LO2的以变换系数d加载的频率。在RF变换器UBRT的输出端上提供发射频率fBRT使用。
在接收路径中存在一个RF变换器UBRR，接收频率fBRR被供给该RF变换器。该RF变换器的参考频率还是由第二本机振荡器LO2产生的、与变换系数d′相乘的频率。RF变换器UBRR的输出载频fBI2R处于ZF变换器UBZ2R的输入端上。由第一本机振荡器LO1的与变换系数c′相乘的频率控制该ZF变换器UBZ2R。与在发送路径中类似在接收路径中也存在一个另外的ZF变换器UBZ1R。该变换器UBZ1R借助于来自第一本机振荡器LO1并且与变换系数b′相乘的频率把由前面的ZF变换器UBZ2R提供的载频fBI1R转换为中频fBMR。该ZF变换器后面是解调器的一个变换器UBD，其解调在中频级中降低的接收信号。该变换器UBD为此获得由本机振荡器LO1产生的并且与变换系数a′相乘的频率作为参考频率。在该变换器UBD的输出端上提供已调制的基带信号x′使用。
在这个在图2中描述的用户站中具有变换器UCM的调制器处在发送路径中，该变换器把调制信号y′加调制于载频上。为此调制器的变换器UCM获得一个参考频率，其与第一固有本基振荡器LO4的与一个变换系数h′相乘的频率一致。来自变换器UCM的载频fCMT被供给第一中频变换器UCZ1T。该ZF变换器UCZ1T获得第一本机振荡器LO4与变换系数g′相乘的频率作为参考频率。第一ZF变换器UCZ1T的输出频率fCI1T到达第二ZF变换器UCZ2T。由第一本机振荡器LO4的与变换系数f′相乘的频率控制该变换器UCZ2T。正如联系基站已经实施的，可能与描述的用户站的实施例有偏差也可能仅仅存在一个中频级或也可能存在多于二个的中频级。
第二ZF变换器UCZ2T的输出频率fCI2T到达RF变换器UCRT的输入端。该RF变换器的参考频率是第二固有本机振荡器LO3的以变换系数e′加载的频率。在RF变换器的UCRT的输出端上提供发射载频fCRT使用。
在用户站的接收路径中存在一个RF变换器UCRR，接收载频fCRR被供给该RF变换器。该RF变换器的参考频率还是由第二本机振荡器LO3产生的、与变换系数e相乘的频率。RF变换器UCRR的输出载频fCI2R处于ZF变换器UCZ2R的输入端上。由第一本机振荡器LO4的与变换系数f相乘的频率控制该变换器UCZ2R。与在发送路径中类似，在接收路径中也存在一个另外的ZF变换器UCZ1R。该变换器UCZ1R借助于来自第一本机振荡器LO4并乘以变换系数g的频率把由前面ZF变换器UCZ2R提供的载频fCI2R变换为中频fCMR。该中频级后面是具有变换器UCD的解调器，其解调在中频级中降低的接收信号。变换器UCD获得由第一本机振荡器LO4产生的并与变换系数h相乘的频率作为参考频率。在变换器UCD的输出端上提供解调的接收信号y使用。
如果考虑下行链路，也就是说从基站到用户站的数据传输，则从基站的发送路径的输入频率x和变换器UBM、UBZ1T、UBZ2T、UBRT的参考频率和用户站的接收路径的变换器UCRR、UCZ2R、UCZ1R和UCD的参考频率中根据等式(1)得出输出频率y。
x+LO1·a+LO1·b+LO1·c+LO2·d+LO3·e+LO4·f+LO4·g+LO4·h＝y  (1)
对于下行链路，这是从用户站到基站的数据传输方向，从用户站的发送路径的输入频率y′和用户站的发送路径的变换器UCM、UCZ1T、UCZ2T、UCRT的参考频率和基站的接收路径的变换器UBRR、UBZ2r、UBZ1R和UBD的参考频率中根据等式(2)在解调器的输出端上得出载波频率x′。
y′+LO4·h′+LO4·g′+LO4·f′+LO3·e′+LO2·d′+LO1·c′+LO1·b′+LO1·a′＝x′                             (2)
从等式(1)和(2)中得出：
x′-x＝LO1·(a+b+c+a′+b′+c′)+LO2·(d+d′)+LO3·(e+e′)+LO4·(f+g+h+f′+g′+h′)+y′-y(3)
由于基站和用户站的发送频率x和y′是基带信号并且因此定义为0，从等式(3)中得出等式(4)。
x′＝LO1·(a+b+c+a′+b′+c′)+LO2·(d+d′)+LO3·(e+e′)+LO4·(f+g+h+f′+g′+h′)-y                 (4)
以此表明在基站中频率偏移，解调器UBD的输出信号x′除了基带信号外还具有一个载频部分。
目的是，如此调整频率，在基站的解调器输出端上出现的载频部分的形式的频率偏移变为零。一般由此调整该频率偏移，即可以改变在用户站中解调器变换器UCD和调制器变换器UCM变换系数h和h′，并且调节到所希望的值h′*和h*。通过处理器PZ实现变换系数h和h′的改变。为了调整频率偏移处理器PZ把解调器的变换器UCD的变换系数h调节为一个如此的值h*，即y＝0，也就是说在解调器变换器UCD的输出信号中不再出现载频部分。在该条件下，即y＝0，等式(4)可以变换为等式(5)。
x′＝LO1·(a+b+c+a′+b′+c′)+LO2·(d+d′)+LO3·(e+e′)+LO4·(f+g+h*+f′+g′+h′*)                        (5)
为了调整频率偏移，达到x′＝0的目标，这意味着，在基站的解调器的输出信号中不再存在载频部分。如果满足根据下面等式(6)、(7)和(8)的条件，则在等式(5)中x′＝0。在等式(6)和(7)中的条件表明，在基站和用户站的发送与接收路径中RF变换器的变换系数d、d′和e、e′数值上是同样大，可是必须有相反的符号。也就是说，在接收和发送路径中变换器的参考频率是相同的，可是必须有180°的相位差。
d＝-d′                                    (6)
e＝-e′                              (7)
LO1·(a+b+c+a′+b′+c′)+LO4·(f+g+h*+f′+g′+h′*)＝0 (8)
从等式(8)中得出由处理器PZ根据等式(9)新调节的、用户站的调制器UCM的变换系数h′*。
h′*＝-LO1/LO4·(a+b+c+a′+b′+c′)-(f+g+h*+f′+g′+h′*) (9)
如果对于变换系数h′*满足等式(9)，则彻底消除在基站中的频率偏移，也就是说在解调器UBD的输出端上除了基带信号外不再出现载频部分。
虽然在等式(9)中出现的本机振荡器频率LO1和LO4已知名义值，可是不了解与理论值的实际偏差。在该前提条件下，基站发送一个符号率SRB，从本机振荡器LO1的时钟中推导出该符号率，适用：
SRB＝LO1/p                            (10)
在基站中当然根据等式(11)接收符号率SRC，该等式依赖于本机振荡器LO4的时基。
SRC＝LO4/q                            (11)
由于不能通过另外的本机振荡器确定符号率，则适用：
SRB＝SRC                              (12)
通过等式(10)、(11)和(12)对于系数p和q适用：
p/q＝LO1/LO4                          (13)
系数p是在基站中固定定义的值。用户站中的处理器PZ已知该值。处理器PZ由此确定系数q，即其从接收信号y中推导出符号率SRC，根据等式(11)该符号率与处理器已知的本机振荡器LO4的***时钟频率成正比。
最后通过等式(13)从等式(9)中得出等式(14)，根据该等式处理器PZ计算出必须调整的变换系数h′*。在等式(14)中存在的变换系数a、b、c、a′、b′、c′、f、g、f′、g′是固定值并且处理器PZ已知。此外处理器为解调器事先确定新的变换系数h*。
h′*＝-p/q·(a+b+c+a′+b′+c′)-(f+g+h*+f′+g′+h′*)  (14)
在每个存在用户站和基站之间实施前面阐述的频率同步。
在基站中频率偏移的说明的阐述的优点在于，本机振荡器可以是固有的。此外变换系数的灵活计算是可能的，如此对于双频间隔的选择给出适当较大的余量。

Claims (5)

1.在信息传输***的基站的接收机中调整频率偏移的方法，在该信息传输***中基站以时间复用把信息发送给多个用户站并且以具有多重访问的时间复用实现从用户站到基站的信息传输，其特征在于，
-在每个用户站中如此调节其解调器(UCD)的参考频率，即该解调器的输出信号(y)不具有载频部分，
-从在相关用户站中的解调器(UCD)的如此调节的参考频率和从所有在该用户站中和在基站中固定预先确定的变换器参考频率中，在该条件下计算出在该用户站中调制器(UCM)的参考频率，即在基站的解调器(UBD)的输出信号(x′)中出现、表明频率偏移的载频为零，
-用户站的调制器(UCM)的参考频率调节为计算出的值。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于，从该条件中计算出用户站的调制器(UCM)的参考频率，即由在基站中和在用户站中调制器(UBM、UCM)、解调器(UBD、UCD)和中频变换器(UBZ1T、UBZ2T、UBZ1R、UBZ2R、UCZ1T、UCZ2T、UCZ1R、UCZ2R)的参考频率形成的和为零，其中不仅在基站中而且在用户站中RF变换器(UBRT、UBRR、UCRT、UCRR)在接收路径和发送路径中是同样大的，可是是反相的。
3.按照权利要求1的方法，其特征在于，在基站中和在每个用户站中由本机振荡器(LO1、LO4)通过本机振荡频率与相应的变换系数(a、b、c、a′、b′、c′、e、f、g、e′、f′、g′)相乘形成适合于在调制器(UBM、UCM)和解调器(UBD、UCD)中频率变换和适合于一个或多个中频变换器(UBZ1T、UBZ2T、UBZ1R、UBZ2R、UCZ2T、UCZ1T、UCZ2T、UCZ1R、UCZ2R)的参考频率，并且由一个第二本机振荡器(LO2、LO3)通过本机振荡频率与相应的变换系数(d、d′、e、e′)形成产生RF变换器(UBRT、UBRR、UCRT、UCRR)的参考频率。
4.按照权利要求3的方法，其特征在于，从该条件中计算出用户站的调制器(UCM)的变换系数(h′*)，即由第一积和由第二积形成和为零，通过基站的本机振荡器频率(LO1)与由调制器(UBM)和解调器(UBD)的变换系数(a、a′)与在接收和发送路径中中频变换系数(b、c、b′、c′)形成的和相乘形成第一积，通过用户站的本机振荡器频率(LO4)与由调制器(UCM)和解调器(UCD)的变换系数(h′、h)与在接收路径和发送路径中的中频变换系数(f、g、f′、g′)形成的和相乘形成第二积，其中不仅在基站中而且在用户站中RF变换器(UBRT、UBRR、UCRR、UCRT)的变换系数(d、d′、e、e′)在接收路径和发送路径中从数值上是相同大的，可是具有相反的符号。
5.按照权利要求4的方法，其特征在于，在用户站中从这个从基站到用户站传输的数据的符号率中推导出基站的本机振荡器频率(LO1)。
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