在数字蜂窝通信系统中 恢复未知频率的方法和装置 【技术领域】
本发明涉及一种将远程单元频率同步的方法，该远程单元能够在现有无线通信系统，例如全球移动通信系统(GSM)，和第三代蜂窝数字通信系统，例如通用移动电信系统(UMTS)，中建立通信。
本发明特别应用于移动终端从与第三代蜂窝数字通信系统有关的小区移动到与第二代通信系统有关的小区。背景技术
在基于无线的传输系统中，例如蜂窝移动通信系统，数字信息从一端流向调制载波的另一端。此通信的这两端是基站和移动终端。多个载波用于(分配成子组)每个蜂窝系统，以覆盖不同的小区。
当移动终端交换到一个地理位置和访问蜂窝通信系统时，该移动终端必须获得同步以解码调制信号。
此同步过程包括多个步骤。第一，移动站必须产生一个本地频率以调谐接收信号。本地频率振荡器产生的这个本地频率必须等于发射端，即基站，产生的频率。
一旦移动终端的本地振荡器进行频率校准，则此本地振荡器变成“调谐”。然后，载波中发送的不同信道在获得数据的移动终端检测和解调。
例如，在GSM中，基站发射同步信号例如同步信道(SCH)。一旦移动站检测到TDM帧的开始，在不同用户时隙发送的信息可以被解调。
当移动站在蜂窝环境中漫游时，本地时钟跟随基站的频率漂移，并在锁定状态继续，这使得该系统使用的另一载波中的另一个时隙解调更容易(越区切换过程)。
如果移动站是双模式终端(第三和第二代)，而且它已经将接收资源贡献给了第三代蜂窝系统(例如UMTS)区域，本地振荡器从以前的锁定频率偏离，因为在移动站已经接听到来自另一个系统(第三代)的载波期间，它没有接收到基站信号。
因此，如果移动站被命令再次回到第二代系统，它必须恢复校正未知偏移的频率同步。这种情形应当发生，如果移动终端使用了第三代蜂窝系统地资源和它被命令越区切换到属于第二代系统的新的载波和时隙，因为它已经进入到未被第三代系统覆盖的小区。
例如，实现双模式移动终端的同步过程在于，从双模式移动终端的第二代时钟电路的时钟和第三代时钟电路的时钟之间的偏移中估计频偏，和估计第二代移动终端时钟和第二代基站时钟之间的频偏。此方法在硬件资源、功耗和系统复杂性方面成本极高。
鉴于上述内容，需要一种避免这种缺陷的方法，该缺陷是逐步校正本地振荡器的频率，直到检测到已知比特序列和已接收信号之间的相关峰值。发明内容
上述的技术问题通过本发明来解决，即，构成一种用于在数字蜂窝通信系统中恢复未知频率的方法，其中移动终端能够处理与至少两个不同的蜂窝通信系统有关的业务；其中，在从与第一蜂窝通信系统有关的基站发送到移动站的已知比特序列和在移动站收到的已接收信号之间检测到相关峰值，已接收信号与预定偏移在频率上相关，同时，该相关峰值不等于预定的门限，以便阻止本地振荡器信号校准；例如，该频偏由每次迭代来精确化，当相关峰值大致等于预定门限时，解调已接收信号。
本发明建议的解决方案是基于检测到基站发送的已知比特序列和已接收信号之间的相关峰值。此序列在载波中的特定时隙中发送，让位于SCH信道(同步信道)。在GSM中，此特定时隙总是调制载波的八个时隙的时隙零。所述序列然后与已接收信号进行比较(相关)。
然后，当相关峰值不等于门限值时，本地振荡器与预定频偏频率校准。此相关峰值是比较已知序列与已接收信号的装置的输出。已接收信号越象预定序列，此峰值越高。当相关峰值超过门限值时，进入精确化阶段：尝试已测量粗值附近的小的偏移步长以确定最高相关值，因此相应的频偏被认为是估计的频偏。然后该信号可以被最佳解调。
相应的，本发明的一个目的在于，提供一种在多载波无线通信应用中处理数字无线信道的方法，所述载波形成被分配用于通信的频谱，包括步骤：
使已知比特序列与已接收信号相关；
比较此相关输出与门限值；和
如果此输出未到达门限，则本地时钟的频率偏移预定值。
本发明的另一个目的在于提供一种用于蜂窝数字无线通信应用的移动电话机，其中所述移动电话机适于在多载波信道中工作，在同步阶段具有减少的硬件。
根据本发明的一个方面，所述移动电话机包括调谐部件，适于当基站频率和移动站频率之间的频偏未知时，与基站同步。
根据本发明的另一个方面，所述移动站适于在移动系统的无线资源和另外一个系统的无线资源之间进行越区切换过程。
根据本发明的再一个方面，所述移动站适于从第二代蜂窝系统(即GSM)到第三代通信系统(UMTS)执行越区切换。
因此，可以理解，本发明的系统和方法提供了移动电话机整个同步过程的显著简化，因此，提供了低成本的解决方案。附图说明
在附图的帮助下，通过下文的详细描述，本发明可以得到更好地理解，其中：
图1表示根据本发明实施方式的蜂窝网的简化示意图；
图2是实施方式一个例子的示意图；
图3是根据两步相关峰值检测实施方式的另一个例子的示意图；和
图4是具有调制相关滤波器的根据两步相关峰值检测实施方式的另一个例子的示意图。具体实施方式
如图1所示，与通用移动电信系统(UMTS)有关的基站11定义移动终端13移动的覆盖区12。移动终端13可以表示一个或多个能够处理与全球移动通信系统(GSM)和第三代蜂窝数字通信系统，例如UMTS系统有关的业务的多个双模式移动终端。
移动终端13经空中接口连接到基站11。因此，移动终端13到和从基站11发送和接收业务(例如UMTS)。
小区12在区域15与GSM系统有关的小区14重叠。来自基站16的传输定义与GSM系统有关的覆盖区14。因此，移动终端13经空中接口连接到基站16。因此，移动终端13到和从基站16发送和接收业务(例如GSM)。
当移动终端13移动到覆盖区14或附近时，它必须与基站16同步以便从基站11切换到基站16。
因此，终端13可以接听GSM相邻小区14，以解调通常的同步脉冲串(例如GSM系统中的同步脉冲串SCH)，用于获得与基站16的同步。
换句话说，基站16发出同步信息，例如公知的频率校正脉冲串格式，用于移动终端的频率同步和同步脉冲串SCH用于移动终端的时间同步。通常在用于一小区的其中一个载波中，有一个时隙预留用于广播GSM系统的一般数据，和提供用于信令握手的路径。
一旦移动终端13调谐到具有信标信道的载波，它可以解码剩余的信标信息和小区14中的区域(camp)。在这种状态下，移动终端13可以发出或者接收信令消息，以便建立呼叫。这些呼叫使用业务信道，以便传送话音和数据。
TDM系统，例如GSM，中的业务信道是载波内的时隙。当移动终端13改变位置和获得更好的信标信道时，它可以接收越区切换命令，以便交换到不同的业务信道。
一旦移动终端13在UMTS系统中漫游，它可以移动到边界位置，其中属于同一运营商的第二代TDM系统的覆盖变高。然后，越区切换命令从UMTS系统发出，该命令描述了载波和新的载体资源的时隙。
然后移动终端13必须调谐TDM载波，以改变到新的信道。只要当移动终端13在UMTS环境中确定了区域(camp)，放弃调谐TDM信标信道，它不知道从它停止调谐该信标的时刻开始TDM载波的当前偏移。因此，存在快速频率同步移动终端13和基站16，调谐本地振荡器以便校正偏移的问题。
根据本发明，移动终端13能够解调同步脉冲串SCH而不必预先知道频偏。
移动终端13包括本地振荡器22，该本地振荡器22以固定的步长校正频率，直到从来自基站16的已接收信号(例如，同步脉冲串)21和包含在SCH脉冲串中的已知比特序列之间的比较中检测到相关峰值。
图2是简化的解调链，教导了合成器电路21，该电路21的输出输入到相邻信道滤波器22的输入。脉冲响应估计器23连接到相邻信道滤波器22的输出。估计器23的输出输入到匹配滤波器24的输入。均衡器25连接到匹配滤波器24的输出，并在其输出产生一个信号(平方和)29，该信号29转发到执行软判决过程的判决实体。
应当注意，SCH脉冲串26如何利用以固定步长校正的本地频率27调谐。已接收数据26在解调器链利用本地振荡器27的不同频率解调，结果保存在24。然后，执行与已知格式(例如训练信号)28的相关24，选择最佳结果29。因此，也选择相关的本地振荡器频率27。
本发明所建议的解决方案是基于检测已知比特序列28和在载波特定时隙中发送的已接收信号26，SCH脉冲串之间的相关峰值。在GSM中，这个特定的时隙总是调制载波的八个时隙中时隙零。
已接收信号26不同于已发送信号。已知序列28与已接收信号26比较(相关)。然后，当相关峰值不等于预定门限时，本地振荡器27用预定偏移校正频率。
相关峰值是比较已知序列与已接收信号装置的输出。已接收信号越象预定序列，此峰值越高。当相关峰值超过门限值时，进入精确化阶段：尝试已测量粗值附近的小的偏移步长(例如1kHz)以确定最高相关峰值，因此相应的频偏被认为是估计的频偏。
例如，从初始值偏离3kHz。当维特比均衡器25获得软判决平方和29的可接受值时，此过程停止。然后，信号数据可以被最佳解调。因为，小偏移比大偏移更有可能。
3kHz的步长是可以选择的较大步长，而不必冒大的未检测风险。不必尝试所有的频率，因此，CPU负荷依赖要恢复的偏移。
当相关峰值等于门限值时，当前本地振荡器频率27用于检测TDM信号和解调相关的数据。然后，移动终端13可以读取信标信息和访问信令信道以完成越区切换过程。
另外，如果脉冲响应估计器23在其输出获得较低质量的信号，则匹配滤波器24和维特比均衡器25不工作。已接收信号26在-3kHz和3kHz之间以1kHz为步长在所有可能的偏移值中进行频率校正，因此使用整个解调链。然后存储获得的输出和选择最佳解调。
参见图3，应当注意，此方法的另一个实施方式。在这种情况下，已接收信号26用可变的本地频率27和相关滤波器32呈现的输出调谐，提供输出到峰值检测器33。训练序列28的长度给出了强大的区分方式。因此，选择频率27的标准是根据峰值能量。
参见图4，应当注意，如果不校正已接收样值26的频率可以增强前一个实施方式，相关滤波器32用可变的本地振荡器频率28调制，直到获得最佳的相关结果。