一种自动频率控制方法、自动频率控制装置及用户设备

摘要

本发明适用于通信领域，提供了一种自动频率控制方法、装置及UE，该方法包括：UE获取输入信号；将输入信号与本振信号进行频率误差测量，生成误差信号；对误差信号进行滤波，得到电压控制信号；对误差信号或电压控制信号进行滑窗比较，以确定UE当前的移动状态，并生成与确定的移动状态对应的跟踪滤波系数；根据跟踪滤波系数调整滤波时的跟踪速度；用电压控制信号调节本振信号的振荡频率，以使本振信号的振荡频率变化与输入信号的频率变化同步。本发明通过场景判决器自动识别UE移动状态的变化，在多普勒频移剧烈变化的场景下，采用快速跟踪滤波系数，最大限度提升AFC的跟踪速度，从而提升HSDPA在该场景下的性能。

说明书

技术领域

本发明属于通信领域，尤其涉及一种自动频率控制方法、自动频率控制装 置及用户设备。

背景技术

在通信系统的射频电路中，一般通过使用自动频率控制（Automatic  Frequency Control，AFC）装置自动调整振荡器的振荡频率，来捕获和跟踪发射 机的频率，以适应信道环境变化所引起发射机的频率变化。

现有AFC装置一般由鉴频器11、环路滤波器12、压控振荡器13三部分构成， 其结构参见图1，鉴频器11的输出端与环路滤波器12的输入端连接，环路滤波器 12的输出端与压控振荡器13的输入端连接，压控振荡器13的输出端与鉴频器11 的反馈端连接。

鉴频器11接收发射机发出的具有一定频率的信号，并对接收信号与压控振 荡器13生成本振信号进行频率误差测量，将生成的误差信号通过环路滤波器12 滤出电压控制信号，控制压控振荡器13进行频率调整，以接近接收信号的频率， 控制压控振荡器13将调整后的频率信号作为本振信号再次反馈给鉴频器11进行 频率误差测量，进而控制压控振荡器13进行频率调整，以不断减小本振信号与 接收信号的频率误差，实现收敛性自动频率调节，使环路最终进入频率锁定状 态。

然而，在高速移动的场景中，例如用户在高铁、磁悬浮以及真空磁悬浮等 场景下，由于高速移动，用户的发射信号会由于多普勒效应产生频移，其波源 的速度越快，产生的频移越大，在经过基站时，多普勒频移会发生正负变化， 使得频偏发生快速的变换，进而导致现有射频电路中的AFC装置不能快速跟踪 这种频偏的变化，使得锁定频率与接收频率存在误差，增加了高速下行分组接 入（High Speed Downlink Packet Access，HSDPA）的误码率，从而影响UE的性 能。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种自动频率控制方法，旨在解决现有AFC 技术在高速移动的场景中无法跟踪频偏的快速变化，增加HSDPA误码率的问 题。

本发明实施例是这样实现的，一种自动频率控制方法，包括：

UE获取输入信号；

将所述输入信号与本振信号进行频率误差测量，生成误差信号；

对所述误差信号进行滤波，得到电压控制信号；

对所述误差信号或所述电压控制信号进行滑窗比较，以确定所述UE当前 的移动状态，并生成与确定的所述移动状态对应的跟踪滤波系数；

根据所述跟踪滤波系数调整滤波时的跟踪速度，以使所述电压控制信号跟 随所述移动状态导致的频偏变化速度变化；

用所述电压控制信号调节所述本振信号的振荡频率，以使所述本振信号的 振荡频率变化与所述输入信号的频率变化同步。

进一步地，所述对所述误差信号或所述电压控制信号进行滑窗比较，以确 定所述UE当前的移动状态，并生成与确定的所述UE移动状态对应的跟踪滤 波系数包括：

对所述误差信号或所述电压控制信号进行滑动窗处理，生成前窗累加值和 后窗累加值；

将所述前窗累加值与所述后窗累加值进行比较，得到两者的差值；

根据所述差值判断所述UE当前的移动状态，所述UE在预设的第一移动 状态下生成第一跟踪滤波系数，所述UE在预设的第二移动状态下生成第二跟 踪滤波系数，其中，所述第一移动状态和所述第二移动状态分别根据不同的所 述UE的移动速度划分，在所述第一移动状态和所述第二移动状态下，所述输 入信号的多普勒频移变化程度不同。

更进一步地，所述对所述误差信号或所述电压控制信号进行滑动窗处理， 生成前窗累加值和后窗累加值的步骤具体为：

对所述误差信号或所述电压控制信号进行滑动窗累加，生成前窗累加值；

对所述误差信号或所述电压控制信号进行数据延时，，生成延时数据；

将所述延时数据进行滑动窗累加，生成后窗累加值。

更进一步地，所述将所述前窗累加值与所述后窗累加值进行比较，得到两 者的差值的步骤具体为：

对所述前窗累加值和所述后窗累加值进行减法运算，生成运算差；

对所述运算差取绝对值，生成所述前窗累加值与所述后窗累加值的差值。

更进一步地，所述根据所述差值判断所述UE当前的移动状态，当所述UE 在预设的第一移动状态下生成第一跟踪滤波系数，当所述UE在预设的第二移 动状态下生成第二跟踪滤波系数的步骤具体为：

判断所述差值是否大于门限阈值；

若是，则计数器加1；

若否，则计数器清零；

根据所述计数器的值进行场景判断；

若所述计数器的值大于计数器阈值，则所述UE进入第一移动状态，生成 第一跟踪滤波系数；

若所述计数器的值连续多次为零，则所述UE进入第二移动状态，生成第 二跟踪滤波系数；

否则，所述UE的移动状态不变，生成与当前移动状态对应的跟踪滤波系 数，或保持之前的跟踪滤波系数不变。

本发明实施例的另一目的在于提供一种自动频率控制装置，包括：

鉴频器，用于获取输入信号，并将所述输入信号与本振信号进行频率误差 测量，生成误差信号；

环路滤波器，用于对所述误差信号进行滤波，得到电压控制信号，所述环 路滤波器的输入端与所述鉴频器的输出端连接；

场景判决器，用于对所述误差信号或所述电压控制信号进行滑窗比较，以 确定所述UE当前的移动状态，并生成与确定的所述移动状态对应的跟踪滤波 系数，所述场景判决器的输入端与所述鉴频器或所述环路滤波器的输出端连接， 所述场景判决器的输出端与所述环路滤波器的系数端连接；

压控振荡器，用于根据所述跟踪滤波系数调整滤波时的跟踪速度，以使所 述电压控制信号跟随所述移动状态导致的频偏变化速度变化，并用所述电压控 制信号调节所述本振信号的振荡频率，以使所述本振信号的振荡频率变化与所 述输入信号的频率变化同步，所述压控振荡器的输入端与所述环路滤波器的输 出端连接，所述压控振荡器的输出端与所述鉴频器的反馈端连接。

进一步地，所述环路滤波器包括：

第一乘法器、第二乘法器、累加器、加法器、积分器以及除法器；

所述累加器的输入端和第一乘法器的一输入端同时为所述环路滤波器的输 出端，所述累加器的输出端与所述第二乘法器的一输入端连接，所述第一乘法 器的另一输入端与所述第二乘法器的另一输入端同时为所述环路滤波器的系数 端，所述第一乘法器和所述第二乘法器的输出端分别与所述加法器的两输入端 连接，所述加法器的输出端与积分器的输入端连接，所述积分器的输出端与所 述除法器的一输入端连接，所述除法器的另一输入端为所述环路滤波器的系数 端，所述除法器的输出端为所述环路滤波器的输出端。

更进一步地，所述场景判决器包括：

滑动窗处理模块，所述滑动窗处理模块的输入端为所述场景判决器的输入 端，用于对所述误差信号或所述电压控制信号进行滑动窗处理，生成前窗累加 值和后窗累加值；

比较模块，所述比较模块的第一输入端和第二输入端分别与所述滑动窗处 理模块的第一输出端和第二输出端连接，用于将所述前窗累加值与所述后窗累 加值进行比较，得到两者的差值；

判断模块，所述判断模块的输入端与所述比较模块的输出端连接，所述判 断模块的输出端为所述场景判决器的输出端，用于根据所述差值判断所述UE 当前的移动状态，所述判断模块在预设的第一移动状态下生成第一跟踪滤波系 数，所述判断模块在预设的第二移动状态下生成第二跟踪滤波系数，其中，所 述第一移动状态和所述第二移动状态分别根据不同的所述UE的移动速度划 分，在所述第一移动状态和所述第二移动状态下，所述输入信号的多普勒频移 变化程度不同。

更进一步地，所述滑动窗处理模块包括：

第一滑动窗累加器，所述第一滑动窗累加器的输入端为所述滑动窗处理模 块的输入端，所述第一滑动窗累加器的输出端为所述滑动窗处理模块的第一输 出端，用于对所述误差信号或所述电压控制信号进行滑动窗累加，生成前窗累 加值；

数据延时器，所述数据延时器的输入端为所述滑动窗处理模块的输入端， 用于对所述误差信号或所述电压控制信号进行数据延时，生成延时数据；

第二滑动窗累加器，所述第二滑动窗累加器的输入端与所述数据延时器的 输出端连接，所述第二滑动窗累加器的输出端为所述滑动窗处理模块的第二输 出端，用于将所述延时数据进行滑动窗累加，生成后窗累加值。

更进一步地，所述比较模块包括：

减法器，所述减法器的第一输入端和第二输入端分别为所述比较模块的第 一输入端和第二输入端，用于对所述前窗累加值和所述后窗累加值进行减法运 算，生成运算差；

绝对值生成器，所述绝对值生成器的输入端与所述减法器的输出端连接， 所述绝对值生成器的输出端为所述比较模块的输出端，用于对所述运算差取绝 对值，生成所述前窗累加值与所述后窗累加值的差值。

更进一步地，所述判断模块包括：

门限判决器，所述门限判决器的输入端为所述判断模块的输入端，用于判 断所述差值是否大于门限阈值；

计数器，所述计数器的输入端与所述门限判决器的输出端连接，用于当所 述差值大于门限阈值时，所述门限判决器控制所述计数器加1，当所述差值不 大于门限阈值时，所述门限判决器控制所述计数器清零；

模式判决器，所述模式判决器的输入端与所述计数器的输出端连接，所述 模式判决器的输出端为所述判断模块的输出端，用于根据所述计数器的值进行 移动状态判断，若所述计数器的值大于计数器阈值，则所述UE进入第一移动 状态，生成第一跟踪滤波系数，若所述计数器的值连续多次为零，则所述UE 进入第二移动状态，生成第二跟踪滤波系数，否则，所述UE的移动状态不变， 生成与当前移动状态对应的跟踪滤波系数，或保持之前的跟踪滤波系数不变。

本发明实施例的另一目的在于提供一种用户设备，包括：射频电路、基带 芯片，所述射频电路用于接收射频信号，并将所述射频信号与载频信号通过混 频、滤波及模数转换得到基带信号，所述基带芯片用于对所述基带信号进行基 带处理，所述射频电路包括如权利要求6至11任一所述的自动频率控制装置， 用于根据所述基带芯片处理的所述基带信号，对所述载频信号进行自动频率控 制。

本发明实施例通过场景判决器自动识别UE移动状态的变化，在多普勒频 移剧烈变化的场景下，采用快速跟踪滤波系数，使环路滤波器够快速跟踪到频 偏的变化，在兼顾AFC跟踪精度的同时，最大限度提升AFC的跟踪速度，降 低了射频电路在HSDPA过程中信号接收的误码率，从而提高了UE的性能，在 多普勒频移剧烈变化的场景消失后（即UE恢复低速移动状态下）向环路滤波 器输出慢速跟踪滤波系数，不影响正常场景下的HSDPA性能。

附图说明

图1为现有AFC装置的结构图；

图2为本发明第一实施例提供的自动频率控制方法的实现流程图；

图3为本发明第二实施例提供的自动频率控制方法的实现流程图；

图4为本发明第三实施例提供的自动频率控制方法的实现流程图；

图5为本发明第四实施例提供的自动频率控制方法的实现流程图；

图6为本发明第五实施例提供的自动频率控制方法的实现流程图；

图7为本发明一实施例提供的自动频率控制装置的结构图；

图8为本发明一实施例提供的自动频率控制装置的示例结构图；

图9为本发明一实施例提供的用户设备的结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实 施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅 仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例通过场景判决器自动识别UE移动状态的变化，在多普勒频 移剧烈变化的场景下，采用快速跟踪滤波系数，使环路滤波器够快速跟踪到频 偏的变化，在兼顾AFC跟踪精度的同时，最大限度提升AFC的跟踪速度，在 多普勒频移剧烈变化的场景消失后向环路滤波器输出慢速跟踪滤波系数。

图2示出了本发明第一实施例提供的自动频率控制方法的实现流程，详述 如下：

在S101中，用户设备（UE）获取输入信号；

作为本发明一实施例，该输入信号可以为射频信号，也可以为基带信号。

在S102中，将输入信号与本振信号进行频率误差测量，生成误差信号；

在S103中，对误差信号进行滤波，得到电压控制信号；

在S104中，对误差信号或电压控制信号进行滑窗比较，以确定UE当前的 移动状态，并生成与确定的移动状态对应的跟踪滤波系数；

在本发明实施例中，UE的移动状态可以根据实际需要划分为高速移动状 态和低速移动状态，针对于不同的移动状态选择生成不同的跟踪滤波系数。

在S105中，根据跟踪滤波系数调整滤波时的跟踪速度，以使电压控制信号 跟随移动状态导致的频偏变化速度变化；

在本发明实施例中，跟踪滤波系数的变化可以导致环路滤波器的带宽改变， 进而改变滤波跟踪速度。

在S106中，用电压控制信号调节本振信号的振荡频率，以使本振信号的振 荡频率变化与输入信号的频率变化同步。

在本发明实施例中，UE可以通过射频电路接收射频信号，并将该射频信 号转换为基带信号（例如：WCDMA）作为输入信号，也可以直接将获取的射 频信号作为输入信号与本振信号进行频率误差测量，生成误差信号，场景判决 器可以对鉴频器输出的数据（误差信号）或环路滤波器输出的数据（电压控制 信号）进行场景判断，在多普勒频移剧烈变化的场景下（即UE处于高速移动 状态下）向环路滤波器输出快速跟踪滤波系数，使环路滤波器够快速跟踪到输 入信号频偏的变化，通过电压控制信号及时调整本振信号的频率，以接近输入 信号的频率，减小本振信号与接收的输入信号的频率误差，闭环时，收敛性逐 渐缩小的误差信号使压控振荡器的振荡频率偏离减小，从而把本振信号拉向额 定值，进而实现收敛性自动频率调节，使AFC环路最终达到平衡状态，实现频 率锁定，此时，输入信号与本振信号的频率实现同步变化，射频电路得以及时 捕获或跟踪发射机的频率，从而在HSDPA过程中，降低了信号接收的误码率， 从而提高了UE的性能。

在本发明实施例中，UE可以对从射频电路获取到的射频输入信号进行自 动频率控制，也可以对射频电路生成的基带信号进行自动频率控制。

本发明实施例通过场景判决器自动识别UE移动状态的变化，在多普勒频 移剧烈变化的场景下，采用快速跟踪滤波系数，使环路滤波器够快速跟踪到频 偏的变化，在兼顾AFC跟踪精度的同时，最大限度提升AFC的跟踪速度，降 低了射频电路在HSDPA过程中信号接收的误码率，从而提高了UE的性能，在 多普勒频移剧烈变化的场景消失后（即UE恢复低速移动状态下）向环路滤波 器输出慢速跟踪滤波系数，不影响正常场景下的HSDPA性能。

图3示出了本发明第二实施例提供的自动频率控制方法的实现流程，详述 如下：

在S201中，用户设备（UE）获取输入信号；

在S202中，将输入信号与本振信号进行频率误差测量，生成误差信号；

在S203中，对误差信号进行滤波，得到电压控制信号；

在S204中，对误差信号或电压控制信号进行滑动窗处理，生成前窗累加值 和后窗累加值；

在本发明实施例中，对鉴频器或环路滤波器输出的数据采用滑动窗处理方 式，即对数据分别进行前、后滑动窗累加，得到前窗滑动窗累加值和后窗滑动 窗累加值，该滑动窗长可以设置为5帧，当然，滑动窗长并不限定为5帧。

在S205中，将前窗累加值与后窗累加值进行比较，得到两者的差值；

在本发明实施例中，通过比较，得到前窗滑动窗累加值与后窗滑动窗累加 值之间的差值，该差值为绝对值。

在S206中，根据差值判断UE当前的移动状态，UE在预设的第一移动状 态下生成第一跟踪滤波系数，UE在预设的第二移动场景下生成第二跟踪滤波 系数，其中，第一移动状态和第二移动状态分别根据不同的UE的移动速度划 分，在第一移动状态和第二移动状态下，基带信号的多普勒频移变化程度不同；

在本发明实施例中，UE的移动状态可以根据速度划分为高速移动状态（第 一移动状态）和低速移动状态（第二移动状态），在高速移动状态（第一移动状 态）和低速移动状态（第二移动状态）下，输入信号的多普勒频移变化程度不 同，上述两种移动状态可以根据实际需要通过参数设定。

所谓高速移动状态（第一移动状态）是指，UE在该速度范围（移动状态） 下移动，会由于多普勒效应会产生较大的频移，导致对HSDPA性能产生较大 影响；所谓低速移动状态（第二移动状态）是指，UE在该速度范围（移动状 态）下移动，产生的频移不足以对HSDPA性能产生较大的影响。

在初始状态下，默认当前移动状态为低速移动状态（第二移动状态）。

通过判断模块对前窗滑动窗累加值与后窗滑动窗累加值之间的差值进行判 断识别，在高速移动状态下输出快速跟踪滤波系数（第一跟踪滤波系数），在低 速移动状态下输出慢速跟踪滤波系数（第二跟踪滤波系数）。

在S207中，根据第一跟踪滤波系数或第二跟踪滤波系数调整滤波时的跟踪 速度，以使所述电压控制信号跟随移动状态导致的频偏变化速度变化；

优选地，该快速跟踪滤波系数可以采用的二阶环路滤波器系数，以使环路 滤波器快速跟踪频偏变化，具体为：K_int=2^16，K_p=8，K_i=2^(-7)；

慢速跟踪滤波系数为：K_int=2^20，K_p=2，K_i=2^(-10)；

其中，K_int、K_p、K_i均为二阶环路滤波器系数。

在本发明实施例中，环路滤波器在高速移动状态下，将快速跟踪滤波系数 K_p与误差信号相乘，同时，对该误差信号累加后再与快速跟踪滤波系数Ki相乘， 然后将两相乘的结果相加后再进行积分，最后将积分结果除以快速跟踪滤波系 数K_int输出电压控制信号。由于环路滤波器采用快速跟踪滤波系数（K_int=2^16， K_p=8，K_i=2^(-7)），因此可以快速调整滤波跟踪速度以适应频偏的快速变化，保 证电压控制信号的可靠输出。

在S208中，用电压控制信号调节本振信号的振荡频率，以使本振信号的振 荡频率变化与输入信号的频率变化同步。

本发明实施例通过场景判决器自动识别UE移动状态的变化，在多普勒频 移剧烈变化的场景下，采用快速跟踪滤波系数，使环路滤波器够快速跟踪到频 偏的变化，在兼顾AFC跟踪精度的同时，最大限度提升AFC的跟踪速度，降 低了射频电路在HSDPA过程中信号接收的误码率，从而提高了UE的性能，在 多普勒频移剧烈变化的场景消失后（即UE恢复低速移动状态下）向环路滤波 器输出慢速跟踪滤波系数，不影响正常场景下的HSDPA性能。

图4示出了本发明第三实施例提供的自动频率控制方法的实现流程，详述 如下：

在S301中，用户设备（UE）获取输入信号；

在S302中，将输入信号与本振信号进行频率误差测量，生成误差信号；

在S303中，对误差信号进行滤波，得到电压控制信号；

在S304中，对误差信号或电压控制信号进行滑动窗累加，生成前窗累加值；

在S305中，对误差信号或电压控制信号进行数据延时，生成延时数据；

在S306中，将延时数据进行滑动窗累加，生成后窗累加值；

在S307中，将前窗累加值与后窗累加值进行比较，得到两者的差值；

在S308中，根据差值判断UE当前的移动状态，UE在预设的第一移动状 态下生成第一跟踪滤波系数，UE在预设的第二移动状态下生成第二跟踪滤波 系数，其中，第一移动状态和第二移动状态分别根据不同的UE的移动速度划 分，在第一移动状态和第二移动状态下，输入信号的多普勒频移变化程度不同；

在S309中，根据第一跟踪滤波系数或第二跟踪滤波系数调整滤波时的跟踪 速度，以使电压控制信号跟随移动状态导致的频偏变化速度变化；

在S3010中，用电压控制信号调节本振信号的振荡频率，以使本振信号的 振荡频率变化与输入信号的频率变化同步。

在本发明实施例中，步骤S304和步骤S305可以同时执行，即鉴频器或环 路滤波器输出的数据通过一滑动窗累加器生成前窗滑动窗累加值，同时，该数 据还通过数据延时器进行延时处理，并通过另一滑动窗累加器进行累加，生成 后窗滑动窗累加值。

本发明实施例通过场景判决器自动识别UE移动状态的变化，在多普勒频 移剧烈变化的场景下，采用快速跟踪滤波系数，使环路滤波器够快速跟踪到频 偏的变化，在兼顾AFC跟踪精度的同时，最大限度提升AFC的跟踪速度，降 低了射频电路在HSDPA过程中信号接收的误码率，从而提高了UE的性能，在 多普勒频移剧烈变化的场景消失后（即UE恢复低速移动状态下）向环路滤波 器输出慢速跟踪滤波系数，不影响正常场景下的HSDPA性能。

图5示出了本发明第四实施例提供的自动频率控制方法的实现流程，详述 如下：

在S401中，用户设备（UE）获取输入信号；

在S402中，将输入信号与本振信号进行频率误差测量，生成误差信号；

在S403中，对误差信号进行滤波，得到电压控制信号；

在S404中，对误差信号或电压控制信号进行滑动窗处理，生成前窗累加值 和后窗累加值；

在S405中，对前窗累加值和后窗累加值进行减法运算，生成运算差；

在S406中，对运算差取绝对值，生成前窗累加值与后窗累加值的差值；

在S407中，根据差值判断UE当前的移动状态，UE在预设的第一移动状 态下生成第一跟踪滤波系数，UE在预设的第二移动状态下生成第二跟踪滤波 系数，其中，第一移动状态和第二移动状态分别根据不同的UE的移动速度划 分，在第一移动状态和第二移动状态下，输入信号的多普勒频移变化程度不同；

在S408中，根据第一跟踪滤波系数或第二跟踪滤波系数调整滤波时的跟踪 速度，以使电压控制信号跟随移动状态导致的频偏变化速度变化；

在S409中，用电压控制信号调节本振信号的振荡频率，以使本振信号的振 荡频率变化与输入信号的频率变化同步。

在本发明实施例中，可以通过比较器求取前窗滑动窗累加值与后窗滑动窗 累加值的差值，也可以通过运算器，例如减法器先对窗滑动窗累加值与后窗滑 动窗累加值求差，再对差取绝对值。

本发明实施例通过场景判决器自动识别UE移动状态的变化，在多普勒频 移剧烈变化的场景下，采用快速跟踪滤波系数，使环路滤波器够快速跟踪到频 偏的变化，在兼顾AFC跟踪精度的同时，最大限度提升AFC的跟踪速度，降 低了射频电路在HSDPA过程中信号接收的误码率，从而提高了UE的性能，在 多普勒频移剧烈变化的场景消失后（即UE恢复低速移动状态下）向环路滤波 器输出慢速跟踪滤波系数，不影响正常场景下的HSDPA性能。

图6示出了本发明第五实施例提供的自动频率控制方法的实现流程，详述 如下：

在S501中，用户设备（UE）获取输入信号；

在S502中，将输入信号与本振信号进行频率误差测量，生成误差信号；

在S503中，对误差信号进行滤波，得到电压控制信号；

在S504中，对误差信号或电压控制信号进行滑动窗处理，生成前窗累加值 和后窗累加值；

在S505中，将前窗累加值与后窗累加值进行比较，得到两者的差值；

在S506中，判断差值是否大于门限阈值；

若是，则执行S507，计数器加1；

若否，则执行S508，计数器清零；

在S509中，根据计数器的值进行移动状态判断；

若计数器的值大于计数器阈值，则执行S5010，UE进入第一移动状态，生 成第一跟踪滤波系数；

若计数器的值连续多次为零，则执行S511，UE进入第二移动状态，生成 第二跟踪滤波系数；

否则，则执行S512，移动状态不变，生成与当前移动状态对应的跟踪滤波 系数，或保持之前的跟踪滤波系数不变；

在S513中，根据第一跟踪滤波系数或第二跟踪滤波系数调整滤波时的跟踪 速度，以使电压控制信号跟随移动状态导致的频偏变化速度变化；

在S514中，用电压控制信号调节本振信号的振荡频率，以使本振信号的振 荡频率变化与输入信号的频率变化同步。

在本发明实施例中，用前窗累加值与后窗累加值之差的绝对值与门限阈值 进行比较，若大于门限阈值，则令计数器加1，否则，另计数器清零，该门限 阈值可以根据实际需求设定。

根据计数器的值进行场景（移动状态）判断，如果UE之前的移动状态为 低速移动状态，且计数器值大于计数器阈值，则设置当前移动状态为高速移动 状态（第一移动状态），如果UE之前的移动状态为高速移动状态，且计数器值 连续N次为零，则设置当前移动状态为低速移动状态（第二移动状态）；否则 保持UE之前的移动状态。也就是说，在多次计数器加1后，可以将低速移动 状态转换为高速移动状态，如果当前UE已经处于高速移动状态则不需要改变。 同样，在计数器多次清零后，可以将高速移动状态转换为低速移动场景，如果 当前UE已经处于低速移动状态则不需要改变。

此处，可以通过门限阈值和计数器阈值实现对于UE移动状态的设定（划 分），也可以说，本发明实施例可以通过设置计数器阈值调节该AFC装置的场 景识别灵敏度。

本发明实施例通过场景判决器自动识别UE移动状态的变化，在多普勒频 移剧烈变化的场景下，采用快速跟踪滤波系数，使环路滤波器够快速跟踪到频 偏的变化，保证电压控制信号可靠输出，在兼顾AFC跟踪精度的同时，最大限 度提升AFC的跟踪速度，从而提升HSDPA在该场景下的性能，在WCDMA 25.101中规定的高铁场景下，与没有采用该发明的接收机相比，HSDPA性能提 升达到15%，且其他场景下无恶化，在多普勒频移剧烈变化的场景消失后，采 用慢速跟踪滤波系数，不影响正常场景下的HSDPA性能。

图7示出了本发明一实施例提供的自动频率控制装置的结构图，为了便于 说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

作为本发明一实施例提供的自动频率控制装置可以作为核心电路或补充电 路射频电路应用于任何射频电路以及UE中。

本发明实施例以场景判决器24对环路滤波器22输出的电压控制信号进行 识别、处理为例进行说明，当场景判决器24对鉴频器21输出的误差信号进行 识别、处理时，通过图7中的虚线连接，此处不一一表述。

该自动频率控制装置包括：

鉴频器21，用于获取输入信号，并将输入信号与本振信号进行频率误差测 量，生成误差信号；

环路滤波器22，该环路滤波器22的输入端与鉴频器21的输出端连接，用 于对误差信号进行滤波，得到电压控制信号；

场景判决器24，该场景判决器24的输入端与鉴频器21或环路滤波器22 的输出端连接，场景判决器24的输出端与环路滤波器22的系数端连接，用于 对误差信号或电压控制信号进行滑窗比较，以确定UE当前的移动状态，并生 成与确定的移动状态对应的跟踪滤波系数；

压控振荡器23，该压控振荡器23的输入端与环路滤波器22的输出端连接， 压控振荡器23的输出端与鉴频器21的反馈端连接，用于根据跟踪滤波系数调 整滤波时的跟踪速度，以使电压控制信号跟随移动状态导致的频偏变化速度变 化，并用电压控制信号调节本振信号的振荡频率，以使本振信号的振荡频率变 化与输入信号的频率变化同步。

在本发明实施例中，UE可以通过射频电路接收射频信号，并将该射频信 号转换为基带信号（例如：WCDMA）作为输入信号，也可以直接将获取的射 频信号作为输入信号与本振信号进行频率误差测量，生成误差信号，场景判决 器24可以对鉴频器21输出的数据（误差信号）或环路滤波器22输出的数据（电 压控制信号）进行场景判断，并在多普勒频移剧烈变化的场景下向环路滤波器 22输出快速跟踪滤波系数，使环路滤波器22够快速跟踪到输入信号频偏的变 化，压控振荡器23通过电压控制信号及时调整本振信号的频率并反馈给鉴频器 21，以使本振信号接近输入信号的频率，减小本振信号与接收的输入信号的频 率误差，闭环时，通过不断调整、更新本振信号使误差信号呈收敛方式缩小， 从而把本振信号拉向额定值，进而实现收敛性自动频率调节，使AFC环路最终 达到平衡状态，实现频率锁定，此时，输入信号与本振信号的频率实现同步变 化，射频电路得以及时捕获或跟踪发射机的频率，从而在HSDPA过程中，降 低了信号接收的误码率，从而提高了UE的性能。

在本发明实施例中，自动频率装置可以对从射频电路获取到的射频输入信 号进行自动频率控制，也可以对射频电路生成的基带信号进行自动频率控制。

本发明实施例通过场景判决器自动识别UE移动状态的变化，在多普勒频 移剧烈变化的场景下，采用快速跟踪滤波系数，使环路滤波器够快速跟踪到频 偏的变化，在兼顾AFC跟踪精度的同时，最大限度提升AFC的跟踪速度，降 低了射频电路在HSDPA过程中信号接收的误码率，从而提高了UE的性能，在 多普勒频移剧烈变化的场景消失后（即UE恢复低速移动状态下）向环路滤波 器输出慢速跟踪滤波系数，不影响正常场景下的HSDPA性能。

图8示出了本发明一实施例提供的自动频率控制装置的示例结构图，为了 便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

作为本发明一实施例，环路滤波器22包括：

第一乘法器M1、第二乘法器M2、累加器221、加法器A1、积分器222 以及除法器D1；

累加器221的输入端和第一乘法器M1的一输入端同时为环路滤波器22的 输出端，累加器221的输出端与第二乘法器M2的一输入端连接，第一乘法器 M1的另一输入端与第二乘法器M2的另一输入端同时为环路滤波器22的系数 端，第一乘法器M1和第二乘法器M2的输出端分别与加法器A1的两输入端连 接，加法器A1的输出端与积分器222的输入端连接，积分器222的输出端与 除法器D1的一输入端连接，除法器D1的另一输入端为环路滤波器22的系数 端，除法器D1的输出端为环路滤波器22的输出端。

场景判决器24包括：

滑动窗处理模块241，该滑动窗处理模块241的输入端为场景判决器24的 输入端，用于对误差信号或电压控制信号进行滑动窗处理，生成前窗累加值和 后窗累加值；

比较模块242，该比较模块242的第一输入端和第二输入端分别与滑动窗 处理模块241的第一输出端和第二输出端连接，用于将前窗累加值与后窗累加 值进行比较，得到两者的差值；

判断模块243，该判断模块243的输入端与比较模块242的输出端连接， 判断模块243的输出端为场景判决器24的输出端，用于根据差值判断UE当前 的移动状态，该判断模块243在预设的第一移动状态下生成第一跟踪滤波系数， 该判断模块243在预设的第二移动状态下生成第二跟踪滤波系数，其中，第一 移动状态和第二移动状态分别根据不同的UE的移动速度划分，在第一移动状 态和第二移动状态下，输入信号的多普勒频移变化程度不同。

在本发明实施例中，对鉴频器21或环路滤波器22输出的数据采用滑动窗 处理方式，即对数据分别进行前、后滑动窗累加，得到前窗滑动窗累加值和后 窗滑动窗累加值，该滑动窗长可以设置为5帧，当然，滑动窗长并不限定为5 帧。

通过比较，得到前窗滑动窗累加值与后窗滑动窗累加值之间的差值，该差 值为绝对值。

在本发明实施例中，UE的移动状态可以根据速度划分为高速移动状态（第 一移动状态）和低速移动状态（第二移动状态），在高速移动状态（第一移动状 态）和低速移动状态（第二移动状态）下，输入信号的多普勒频移变化程度不 同，上述两种移动状态可以根据实际需要通过参数设定。

所谓高速移动状态（第一移动状态）是指，UE在该速度范围（移动状态） 下移动，会由于多普勒效应会产生较大的频移，导致对HSDPA性能产生较大 影响；所谓低速移动状态（第二移动状态）是指，UE在该速度范围（移动状 态）下移动，产生的频移不足以对HSDPA性能产生较大的影响。

在初始状态下，默认当前移动状态为低速移动状态（第二移动状态）。

通过判断模块对前窗滑动窗累加值与后窗滑动窗累加值之间的差值进行判 断识别，在高速移动状态下输出快速跟踪滤波系数（第一跟踪滤波系数），在低 速移动状态下输出慢速跟踪滤波系数（第二跟踪滤波系数）。

优选地，该快速跟踪滤波系数可以采用的二阶环路滤波器系数，以使环路 滤波器快速跟踪频偏变化，具体为：K_int=2^16，K_p=8，K_i=2^(-7)；

慢速跟踪滤波系数为：K_int=2^20，K_p=2，K_i=2^(-10)；

其中，K_int、K_p、K_i均为二阶环路滤波器系数。

根据环路滤波器22的结构可以得知，环路滤波器22在高速移动状态下， 将快速跟踪滤波系数K_p与误差信号通过第一乘法器M1相乘，同时，对该误差 信号通过累加器221累加后再通过第二乘法器M2与快速跟踪滤波系数K_i相乘， 然后将第一乘法器M1和第二乘法器M2输出的结果通过加法器A1相加后再通 过积分器222进行积分，最后将积分结果通过除法器D1除以快速跟踪滤波系数 K_int输出电压控制信号。由于环路滤波器采用快速跟踪滤波系数（K_int=2^16， K_p=8，K_i=2^(-7)），因此可以快速调整滤波跟踪速度以适应频偏的快速变化，保 证电压控制信号的可靠输出。

作为本发明一优选实施例，滑动窗处理模块241包括：

第一滑动窗累加器2411，该第一滑动窗累加器2411的输入端为滑动窗处 理模块241的输入端，第一滑动窗累加器2411的输出端为滑动窗处理模块241 的第一输出端，用于对误差信号或电压控制信号进行滑动窗累加，生成前窗累 加值；

数据延时器2412，该数据延时器2412的输入端为滑动窗处理模块241的 输入端，用于对误差信号或电压控制信号进行数据延时，生成延时数据；

第二滑动窗累加器2413，该第二滑动窗累加器2413的输入端与数据延时 器2412的输出端连接，第二滑动窗累加器2413的输出端为滑动窗处理模块241 的第二输出端，用于将延时数据进行滑动窗累加，生成后窗累加值。

在本发明实施例中，鉴频器21或环路滤波器22输出的数据通过第一滑动 窗累加器2411生成前窗滑动窗累加值，同时，该数据还通过数据延时器2412 进行延时处理，并通过第二滑动窗累加器2413进行累加，生成后窗滑动窗累加 值。

比较模块242包括：

减法器2421，该减法器2421的第一输入端和第二输入端分别为比较模块 242的第一输入端和第二输入端，用于对前窗累加值和后窗累加值进行减法运 算，生成运算差；

绝对值生成器2422，该绝对值生成器2422的输入端与减法器2421的输出 端连接，绝对值生成器2422的输出端为比较模块242的输出端，用于对运算差 取绝对值，生成前窗累加值与后窗累加值的差值。

在本发明实施例中，可以通过比较器求取前窗滑动窗累加值与后窗滑动窗 累加值的差值，也可以通过运算器，例如减法器2421先对窗滑动窗累加值与后 窗滑动窗累加值求差，再通过绝对值生成器2422对差取绝对值。

判断模块243包括：

门限判决器2431，该门限判决器2431的输入端为判断模块243的输入端， 用于判断差值是否大于门限阈值；

计数器2432，该计数器2432的输入端与门限判决器2431的输出端连接， 用于当差值大于门限阈值时，门限判决器2431控制计数器2432加1，当差值 不大于门限阈值时，门限判决器2431控制计数器2432清零；

模式判决器2433，该模式判决器2433的输入端与计数器2432的输出端连 接，模式判决器2433的输出端为判断模块243的输出端，用于根据计数器2432 的值进行场景判断，若计数器2432的值大于计数器阈值，则UE进入第一移动 状态，生成第一跟踪滤波系数，若计数器2432的值连续多次为零，则UE进入 第二移动状态，生成第二跟踪滤波系数，移动状态不变，生成与当前移动状态 对应的跟踪滤波系数，或保持之前的跟踪滤波系数不变。

在本发明实施例中，用前窗累加值与后窗累加值之差的绝对值与门限阈值 进行比较，若大于门限阈值，则令计数器加1，否则，另计数器清零，该门限 阈值可以根据实际需求设定。

根据计数器的值进行场景（移动状态）判断，如果UE之前的移动状态为 低速移动状态，且计数器值大于计数器阈值，则设置当前移动状态为高速移动 状态（第一移动状态），如果UE之前的移动状态为高速移动状态，且计数器值 连续N次为零，则设置当前移动状态为低速移动状态（第二移动状态）；否则 保持UE之前的移动状态。也就是说，在多次计数器加1后，可以将低速移动 状态转换为高速移动状态，如果当前UE已经处于高速移动状态则不需要改变。 同样，在计数器多次清零后，可以将高速移动状态转换为低速移动场景，如果 当前UE已经处于低速移动状态则不需要改变。

本发明实施例通过场景判决器自动识别场景变化，在多普勒频移剧烈变化 的场景下，采用快速跟踪滤波系数，使环路滤波器够快速跟踪到频偏的变化， 保证电压控制信号可靠输出，在兼顾AFC跟踪精度的同时，最大限度提升AFC 的跟踪速度，从而提升HSDPA在该场景下的性能，在WCDMA25.101中规定 的高铁场景下，与没有采用该发明的接收机相比，HSDPA性能提升达到15%， 且其他场景下无恶化，在多普勒频移剧烈变化的场景消失后，采用慢速跟踪滤 波系数，不影响正常场景下的HSDPA性能。

如图9所示，本发明实施例的另一目的在于提供一种用户设备，包括射频 电路3和基带芯片4，该射频电路3包括上述实施例所述的自动频率控制装置2， 参考图9，射频电路3通过天线30接收射频信号，并将该射频信号与载频信号 通过混频器31混频、低通滤波器（Low Pass Filter，LPF）32滤波及模数转换 器（Analog to Digital Converter，ADC）33经过模数转换得到基带信号，基带 芯片4对该基带信号进行基带处理，自动频率控制装置2根据该基带芯片4处 理的基带信号，对射频电路3的进行自动频率控制。

具体地，自动频率控制装置2利用场景判决器24，根据鉴频器21输出的 误差信号或环路滤波器22的输出的电压控制信号判断UE的移动状态，并生成 与所述UE的移动状态对应的跟踪滤波系数，进而调整环路滤波其22滤波时的 跟踪速度，使滤波后输出的电压控制信号跟随所述移动状态导致的频偏变化速 度变化，然后用所述电压控制信号调节压控振荡器23输出的本振信号的振荡频 率，该本振信号通过频率合成器36进行频率合成，生成载频信号，需要说明的 是，由于本实施例中自动频率控制装置2进行自动频率控制的是经过模数转换 的基带信号，为了实现对射频电路3的射频振荡信号（载频信号）的控制，还 需要数模转换器（Digital to Analog Converter，DAC）35对环路滤波器输出的电 压控制信号进行数模转换。

本实施例中，由于自动频率控制装置2中的场景判决器24能够自动识别 UE移动状态的变化，在多普勒频移剧烈变化的场景下，采用快速跟踪滤波系 数，使环路滤波器够快速跟踪到频偏的变化，保证输出高精度、高稳定度的本 振信号，因此得以控制载频信号的频率保持在一个高稳定的范围。

本领域技术人员应当知道，本实施例中的自动频率装置可以作为射频电路 的核心电路，对射频电路从射频电路接收到的射频信号进行自动频率控制；也 可以作为射频电路的补充电路，对射频电路生成的基带信号进行自动频率控制； 本实施例中，基带芯片可以包括相对独立的模拟机带芯片和数字基带芯片，也 可以是将模拟机带芯片和数字基带芯片整合在一起的芯片，此处不再赘述。本 发明实施例通过场景判决器自动识别场景变化，在多普勒频移剧烈变化的场景 下，采用快速跟踪滤波系数，使环路滤波器够快速跟踪到频偏的变化，保证电 压控制信号可靠输出，最大限度提升AFC的跟踪速度和锁频稳定度，从而提高 了射频电路的射频振荡信号（载频信号）的稳定度以及UE在HSDPA的性能。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的 精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保 护范围之内。