[发明专利]用户端的频率漂移校正

说明书

发明背景：

对于传送至及传送出居住、办公及其他使用者的信息和数据量的需求持续增长得远比供给所能跟上的快。此信息需求是以多种形式来供给，包括各种形式的电话系统，电缆系统，混合光纤/电缆系统，以及无线系统。区域多点分配服务(LMDS)及多频道多点分配服务(MMDS)提供单向及双向宽频服务如广播电视，点播电视(video-on-demand)，多媒体能力，交互视频，高速远程LAN/Internet接达，电话，电算，速学，视频会议，电子销售/行销，远程医学，在家购物以及高速电脑数据链路。两种系统皆可提供无线基本结构以传送如区域TELCO中央局(CO)或有线“头端”

设备的宽频服务。图1显示一此种系统。此例示的系统包括二个基本的部份：头端设备，基站或中心站的系统，以及众多或复数个用户站。整个系统是由非重叠单元的地理结构所构成，其中各地理单元可具有由一个基站所支援的多数个用户站。复数个基站通过接口至单一头端。

如图1所示，头端收集所有信号以分配至整个系统，从而形成星形结构。头端在星形中心，基站环绕头端而用户围绕其各自的基站。作为所收集的信号例子，数字视频可经由卫星链路聚集，电话系统介面可经由五级开关提供，及/或高速率数字数据网络可经由高速率数据开关面接。送至/来自头端的数据分配至区域基站的系统，各基站是被指派以服务其用户站的地理单元。

在此种点对多点系统中，其中基站是从多个用户接收，减少从用户至基站的传输(其后称为上流方向)的频率不稳定度为有效的。举例而言，在脉冲群分时多重存取(TDMA)或分频多重存取(FDMA)连续模式中，窄频数据传输的频率不稳定度可包括多重频道，其造成用户与在相邻频道的另一用户相互干扰。为了避免此种频道间干扰，在相邻频道间常需要有一个大而不可使用的防护频带，导致无效率的频带使用。

在脉冲群模式(TDMA)宽频系统中，在每个脉冲群期间必须取得来自用户的信号。在脉冲群模式系统中，每个脉冲群典型地是由用于同步化的前导码，实际数据，以及防护频带所组成。一种频道效率的测量是数据对总脉冲群长度的比例。相较于调制符号速率的用户传输的频率不稳定度愈大，则脉冲群起头的同步化前导码必须愈长，因而降低了频道的效率。对于给定的用户局部振荡器稳定度而言，对于低成本振荡器典型为大约百万分之十(ppm)，用户传输频率误差的量是正比于载波射频(RF)。结果，此问题在目前供该等服务使用的较高频带变得尤其棘手-在10ppm的超高频(UHF)(0.3-3GHz)，特高频(SHF)(3-30GHz)以及极高频带(EHF)(30-300GHz)；UHF，SHF，及EHF对应的载波频率误差分别为3-30KHz，30-300KHz以及300-3000KHz。本发明对于在0.3-300GHz的范围中提供低成本的解决之道以解决用户频率误差问题尤其有用。

典型地，此问题是藉由确保在用户端的基准振荡器以百万分之几所测量的频率稳定度是非常小而加以解决。此导致使用具有特殊老化特性的昂贵振荡器，或使用热敏电阻网络或电热炉以补偿温度诱发的频率漂移。此等解决之道是比低成本消费者远程通讯设备所期望的贵上好几级。

另一种利用不昂贵的晶体振荡器的解决方法是使发送器局部振荡器经由锁相回路M/N频率合成器而从属于接收器局部振荡器，其中M/N是发送频率对接收器频率的比例。此为不符所需的，因为接收器载波回复锁相回路中的接收器热噪声造成对发送器局部振荡器的相位噪声，导致在头端接收到过度的相位噪声，因而产生劣化或较低的比特错误率性能。为了减少发送器局部振荡器的相位噪声，接收器锁相回路的噪声频宽必须非常小，其降低了接收器锁相回路追踪所接收的信号上的相位噪声的能力，导致用户比特错误率性能劣化。

本发明的目的是提供一种低成本的频率控制系统，其是以低价的晶体振荡器，确保用户传输的频率不稳定度非常小，而不会因过度的相位噪声牺牲比特错误率性能。

发明概述：

本发明是一种频率控制系统及方法，其是利用接收器频率偏移的估计值以推算基准振荡器的频率漂移的估计值，以补偿发送器局部振荡器的频率偏移。此使得可在用户远程通讯设备中使用低成本的晶体振荡器，而不会在基站或用户端的比特错误率性能造成劣化。

本发明是提供一种操作于0.3-300GHz频带的地面点对多点通讯系统(如MMDS及LMDS)中的唯一且有用的频率控制，从而减少用户端发送器局部振荡器误差，其是藉下列技术其中之一或两者：