[发明专利]蜂窝通信网络中的通信单元和频率同步方法

说明书

技术领域

本发明的领域涉及无线通信单元及其中的同步方法。具体地说，本发明的领域涉及与结合宏小区/毫微微小区的蜂窝通信系统中的宏小区同步的3GPP无线通信单元。

背景技术

无线通信系统，比如第二代(2G)(另外称为全球移动通信系统(GSM))和第三代(3G)移动电话标准和技术为大家所熟知。这种3G标准和技术的例子是由第三代合作伙伴计划(3GPP)(www.3gpp.org)开发的通用移动电信系统(UMTS)。

一般来说，无线通信单元或者用户设备(UE)(在3G用语中通常这样称呼)经由无线电网络子系统(RNS)与3G无线通信系统的核心网络(CN)通信。无线通信系统一般包含多个无线电网络子系统，每个无线电网络子系统包含UE可与其连接并从而与网络相连接的一个或多个通信小区。

第三代无线通信是为宏小区移动电话通信开发的。这种宏小区利用高功率基站(3GPP用语中的节点B)与在较大覆盖范围内工作的UE进行通信。

低功率(从而覆盖范围较小)的毫微微小区或微微小区是无线蜂窝通信系统领域内的最新发展。在3GPP标准规范中，毫微微小区或微微小区(下面使用术语毫微微小区来包含微微小区或类似小区)被分类在局域基站下。毫微微小区实际上是由低功率基站(另外被称为接入点(AP))支持的通信覆盖区域。这些小区能够搭载在更广泛使用的宏蜂窝网络上，并且支持与受限环境，例如“楼内”环境中的UE的通信。例如，这种毫微微小区AP的典型应用包括住宅和商业(例如办公)场所，“热点”等，从而AP能够例如利用宽带连接等，经由因特网与核心网络连接。按照这种方式，可以在特定楼内场所中，以简单、可升级的部署方式来提供毫微微小区，因为服务(话音/数据)的质量不再由于为了到达室内用户而穿过混凝土墙或金属化玻璃平面的宏小区传输的严重衰减而受到影响。

在毫微微小区网络中，已知可存在与宏小区的数量相比，数量很大的毫微微小区，并且毫微微小区通常驻留在相同地理区域中的宏小区内，或者与所述宏小区重叠。

通常，使用压控温度补偿(VCTCXO)晶体振荡器来生成用于无线通信单元的期望(基准)工作频率。这种晶体振荡器已用于在宏小区中工作的UE接收机中，并且还提出将其用在毫微微小区中。尽管VCTCXO不昂贵，并且因此对于无线通信单元设计人员来说是有吸引力的频率基准组件，但已知它们遭受偏离其静态工作频率的频移，所述频移取决于VCTCXO的使用年限和影响VCTCXO的任何温度变化。

用于无线电接收机、发射机、和基带数据转换器(例如模-数转换器和数-模转换器)的采样时钟的本振(LO)频率源于晶体振荡器所生成的基准频率。从而，需要小心地控制晶体振荡器中的这种频移；否则，基准频率偏移会在接收机的许多方面导致性能劣化。更糟的是，由于在接收机“锁定”范围之外的频率偏移，基准频率偏移最后可使接收机不能解码接收的信号。此外，从发射的角度来看，按照关于局域基站(毫微微小区)的3GPP发射机规范，以大于+/-0.1PPM的频率误差发射3G信号是不合规定的。

在宏小区通信中，保证基站(通常称为节点B)具有高的频率稳定性，因为它们采用稳定从而昂贵的晶体振荡器。按照第三代合作伙伴计划(3GPP)规范，宏小区的最大频移规范为+/-0.05PPM。值得注意的是，这样的高准确度宏小区基准频率与一般在小于+/-10PPM区域中的毫微微小区VCTCXO晶体振荡器的低准确度性能相当。

显然，极为重要的是为了正确地对信号解码，毫微微小区通信单元接收机与它正从其接收信号的最稳定、准确的发射机频率锁定。此外，重要的是在接收机基带调制解调器尝试对接收的信道进行解码之前，实现这样的高频率准确度。解码之前的期望频率准确度性能应是把频移降低到+/-0.1PPM。把频移降低到接收机的解码要求之内的过程被称为“频率同步”。

现有技术的频率同步过程直接重新调谐无线通信单元的硬件VCTCXO晶体，以反复校正估计的频率误差。此外，已知这样的频率同步过程依次频率锁定于每个接收的单个基站(之前的每个宏小区节点B)，以便选择使其工作频率同步的最佳频率。

在毫微微小区中，提出毫微微小区AP按照与UE接收机类似的方式，并入DL(下行链路)接收机无线电子系统，以便无线地接收来自其它无线服务通信单元，比如节点B和其它毫微微小区AP的传输。还提出毫微微小区AP能够以被称为网络收听的方式来接收来自宏小区的传输。