便携式无线电系统、其中所用的便携式无线电装置和频率误差预测方法

摘要

一种便携式无线电系统、在该系统中使用的一种便携式无线电装置和一种频率误差预测方法通过使抽头数更少和使频率误差更小可适合于很大的频率误差。该便携式无线电系统使用自动频率控制,用于参考基站所发送的具有更高频率精确度的接收波来检测便携式无线电装置的内部振荡器的频率偏移,并通过将频率偏移反馈给内部振荡器来调整内部振荡器的频率。将坐标旋转数字计算法(CORDIC)用于自动频率控制中反正切的计算。

说明书

本发明一般涉及一种便携式无线电系统、一种在该系统中使用的便携式无线电装置和所用的一种频率误差预测方法。更具体地说，本发明涉及一种便携式无线电装置的自动频率控制(AFC)中的频率误差预测方法。

在使用QPSK(四相相移键控)或WCDMA(宽带码分多址)的一个系统的便携式无线电装置(移动站)中，例如便携式电话机或蜂窝电话机，作为该装置的内部振荡器(移动站振荡器)，价格低廉和精度较低的振荡器因为低成本而被经常使用。

因此，在移动站中，参考基站所发送的接收波来检测内部振荡器的频率偏移，所述接收波具有很高的频率精确度以反馈到内部振荡器从而执行适合于内部振荡器频率的自动频率控制(AFC)。

另一方面，为了降低功率消耗和电路规模，诸如CORDIC(坐标旋转数字计算法)的方法是合适的。

在日本待审专利公开文献特开平JP8-307157中，公开了通过在根据同相信号I(n)和正交信号Q(n)确定半径值和相位值的一个电路中使用一种CORDIC算法根据初始同相信号和初始正交信号来重复估计相位值和半径值的一种方法。在上述便携式无线电装置(移动站)中，一个价格便宜和低精度的振荡器因为较低的成本而经常被用作该装置中的内部振荡器。因此，需要自动频率控制。此时，以下述方式得出频率偏移。

通过相乘两个码元之一与另一个码元的复共轭获得的一个相位表示两个码元的相位差，所述两个码元通过在基站中接收诸如调制导频信号等的已知数据在内部振荡器的生成定时上获得。在该信号的情况下，其中当内部振荡器的频率正确时，已知信号的两个码元的相位相同，将所提取的相位偏移除以两个信号的时间间隔以获得内部振荡器的频率偏移。

在常规频率误差预测方法中，当在计算所获得相位偏移的tan^-1(反正切)中使用作为公知方法的CORDIC时，仅可以检测±π/2。

在无线电移动装置中，降低功耗和大小是非常重要的。当在无线电移动装置中使用诸如CORDIC等的相位计算器时，降低CORDIC的抽头数，在相位偏移的获取中可能导致误差。

一旦根据所提取的相位偏移计算出频率偏移，将用于检测相移的两个码元的相位差除以时间间隔。因此，如果码元间隔变长，即使在相位检测误差不变时频率检测误差也变小。

然而，如果在开始时将时间间隔设置的很长，当频率误差足够大和相移绝对值变得比π大时，无法检测正确的频率误差。

为了解决这个问题已经设计了本发明。因此，本发明的一个目的是提供一种便携式无线电系统、在该系统中使用的便携式无线电装置和一种频率误差预测方法，通过使抽头数更少和使频率误差更小，该方法可适合于很大的频率误差。

根据本发明的第一方面，一种使用自动频率控制的便携式无线电系统，所述自动频率控制用于参考基站所发送的具有更高频率精确度的接收波来检测一便携式无线电装置的内部振荡器的频率偏移，并通过将频率偏移反馈给内部振荡器来调整内部振荡器的频率。

其中在自动频率控制中使用坐标旋转数字计算法(CORDIC)来计算反正切。

根据本发明的第二方面，一种使用自动频率控制的便携式无线电系统，所述自动频率控制用于参考基站所发送的具有更高频率精确度的接收波来检测一便携式无线电装置的内部振荡器的频率偏移，并通过将频率偏移反馈给内部振荡器来调整内部振荡器的频率，其中便携式无线电装置包括：

计算装置，用于根据内部振荡器所生成的一个定时计算从基站所调制的一个已知数据中提取的两个码元之间的相位差；

频率偏移计算装置，用于通过将计算装置所提取的相位差除以两个码元的时间间隔来计算内部振荡器的频率偏移；和

控制装置，用于控制当计算装置所获取的相位差小于一个预设值时加宽时间间隔和当相位差大于该预设值时变窄该时间间隔。

根据本发明的第三方面，一种使用自动频率控制的便携式无线电系统，所述自动频率控制用于参考基站所发送的具有更高频率精确度的接收波来检测一便携式无线电装置的内部振荡器的频率偏移，并通过将频率偏移反馈给内部振荡器来调整内部振荡器的频率，其中所述便携式无线电装置包括：

计算装置，用于根据内部振荡器所生成的一个定时计算从基站所调制的一个已知数据中提取的两个码元之间的相位差；

频率偏移计算装置，用于通过将计算装置所提取的相位差除以两个码元的时间间隔来计算内部振荡器的频率偏移；和

控制装置，用于控制当频率偏移计算装置所获取的频率偏移的值小于一个预定值时加宽时间间隔和当频率偏移值大于该预定值时变窄该时间间隔。

如上所述的便携式无线电系统最好被构造成当内部振荡器的频率正确时两个码元的相位相同，和

计算装置通过相乘两个码元之一和另一个码元的复共轭而获得两个码元的相位差。实际上，一旦计算出坐标旋转数字计算法的反正切，频率偏移计算装置可以在±π的范围内执行计算。而且，一旦执行频率偏移的计算，通过使用坐标旋转数字计算法的计算，通过用I和Q分量替换将被计算相位的信号来获得参数CORDICi和CORDICq，并且在坐标旋转数字计算法的计算中，当用于通过相加每一抽头上的角度输出一个最终角度的一个参数被设置为相位时，在坐标旋转数字计算法的前一级上，执行一个如下的程序：

当CORDICi＜0.0和CORDICq＞0.0时，

CORDICi=CORDICq

CORDICq=CORDICi^*-1.0

相位=π/2

当CORDICi＜0.0和CORDICq＜0.0时，

CORDICi=CORDICq^*-1.0

CORDICq=CORDICi

相位=-(π/2)

或者，一旦执行频率偏移的计算，通过使用坐标旋转数字计算法的计算，通过用I和Q分量替换将被计算相位的信号来获得参数CORDICi和CORDICq，并且在坐标旋转数字计算法的计算中，当用于通过相加每一抽头上的角度输出一个最终角度的一个参数被设置为相位时，在坐标旋转数字计算法的前一级上，执行一个如下的程序：

当CORDICi＜0.0和CORDICq＞0.0时，

CORDICi=CORDICi^*-1

CORDICq=CORDICq^*-1

相位=π

当CORDICi＜0.0和CORDICq＜0.0时，

CORDICi=CORDICi^*-1

CORDICq=CORDICq^*-1

相位=-π

更优选地，当至少根据解码出错或未检测到导频和功率未达到预定电平而检测到失去同步时，控制装置可以将时间间隔设置为一个预定最小值。

根据本发明的第四方面，一种使用自动频率控制的便携式无线电系统，所述自动频率控制用于参考基站所发送的具有更高频率精确度的接收波来检测其便携式无线电装置的内部振荡器的频率偏移，并通过将频率偏移反馈给内部振荡器来调整内部振荡器的频率，

其中在自动频率控制中使用坐标旋转数字计算法(CORDIC)来计算反正切。

根据本发明的第五方面，一种使用自动频率控制的便携式无线电装置，所述自动频率控制用于参考基站所发送的具有更高频率精确度的接收波来检测其便携式无线电装置的内部振荡器的频率偏移，并通过将频率偏移反馈给内部振荡器来调整内部振荡器的频率，包括：

计算装置，用于根据内部振荡器所生成的一个定时计算从基站所调制的一个已知数据中提取的两个码元之间的相位差；

频率偏移计算装置，用于通过将计算装置所提取的相位差除以两个码元的时间间隔来计算内部振荡器的频率偏移；和

控制装置，用于控制当计算装置所获取的相位差小于一个预设值时加宽时间间隔和当相位差大于该预设值时变窄该时间间隔。

根据本发明的第六方面，一种使用自动频率控制的便携式无线电装置，所述自动频率控制用于参考基站所发送的具有更高频率精确度的接收波来检测其便携式无线电装置的内部振荡器的频率偏移，并通过将频率偏移反馈给内部振荡器来调整内部振荡器的频率，包括：

计算装置，用于根据内部振荡器所生成的一个定时计算从基站所调制的一个已知数据中提取的两个码元之间的相位差；

频率偏移计算装置，用于通过将计算装置所提取的相位差除以两个码元的时间间隔来计算内部振荡器的频率偏移；和

控制装置，用于控制当频率偏移计算装置所获取的频率偏移的值小于一个预定值时加宽时间间隔和当频率偏移值大于该预定值时变窄该时间间隔。

如上所述的便携式无线电系统最好被构造成当内部振荡器的频率正确时两个码元的相位相同，和

计算装置通过相乘两个码元之一和另一个码元的复共轭而获得两个码元的相位差。实际上，一旦计算出坐标旋转数字计算法的反正切，频率偏移计算装置可以在±π的范围内执行计算。而且，一旦执行频率偏移的计算，通过使用坐标旋转数字计算法的计算，通过用I和Q分量替换将被计算相位的信号来获得参数CORDICi和CORDICq，并且在坐标旋转数字计算法的计算中，当用于通过相加每一抽头上的角度输出一个最终角度的一个参数被设置为相位时，在坐标旋转数字计算法的前一级上，执行一个如下的程序：

当CORDICi＜0.0和CORDICq＞0.0时，

CORDICi=CORDICq

CORDICq=CORDICi^*-1.0

相位=π/2

当CORDICi＜0.0和CORDICq＜0.0时，

CORDICi=CORDICq^*-1.0

CORDICq=CORDICi

相位=-(π/2)

或者，一旦执行频率偏移的计算，通过使用坐标旋转数字计算法的计算，通过用I和Q分量替换将被计算相位的信号来获得参数CORDICi和CORDICq，并且在坐标旋转数字计算法的计算中，当用于通过相加每一抽头上的角度输出一个最终角度的一个参数被设置为相位时，在坐标旋转数字计算法的前一级上，执行一个如下的程序：

当CORDICi＜0.0和CORDICq＞0.0时，

CORDICi=CORDICi^*-1

CORDICq=CORDICq^*-1

相位=π

当CORDICi＜0.0和CORDICq＜0.0时，

CORDICi=CORDICi^*-1

CORDICq=CORDICq^*-1

相位=-π

更优选地，当至少根据解码出错或未检测到导频和功率未达到预定电平而检测到失去同步时，控制装置可以将时间间隔设置为一个预定最小值。

根据本发明的第七方面，一种使用自动频率控制的频率误差预测方法，所述自动频率控制用于参考基站所发送的具有更高频率精确度的接收波来检测便携式无线电装置的内部振荡器的频率偏移，并通过将频率偏移反馈给内部振荡器来调整内部振荡器的频率。

其中在自动频率控制中使用坐标旋转数字计算法(CORDIC)来计算反正切。

根据本发明的第八方面，一种使用自动频率控制的便携式无线电系统，所述自动频率控制用于参考基站所发送的具有更高频率精确度的接收波来检测便携式无线电装置的内部振荡器的频率偏移，并通过将频率偏移反馈给内部振荡器来调整内部振荡器的频率，包括步骤：

根据内部振荡器计算所生成的一个定时计算从基站所调制的一个已知数据中提取的两个码元之间的相位差；

通过将计算步骤所提取的相位差除以两个码元的时间间隔来计算内部振荡器的频率偏移；和

控制当相位差计算步骤所获取的相位差小于一个预设值时加宽时间间隔和当相位差大于该预设值时变窄该时间间隔。

根据本发明的第九方面，一种使用自动频率控制的频率误差预测方法，所述自动频率控制用于参考基站所发送的具有更高频率精确度的接收波来检测便携式无线电装置的内部振荡器的频率偏移，并通过将频率偏移反馈给内部振荡器来调整内部振荡器的频率，包括步骤：

根据内部振荡器所生成的一个定时计算从基站所调制的一个已知数据中提取的两个码元之间的相位差；

通过将计算步骤所提取的相位差除以两个码元的时间间隔来计算内部振荡器的频率偏移；和

控制当频率偏移计算步骤所获取的频率偏移的值小于一个预定值时加宽时间间隔和当频率偏移值大于该预定值时变窄该时间间隔。

优选地，当内部振荡器的频率正确时两个码元的相位相同，和

相位差计算步骤通过相乘两个码元之一和另一个码元的复共轭而获得两个码元的相位差。

在优选方法中，一旦计算出坐标旋转数字计算法的反正切，频率偏移计算步骤在±π的范围内执行计算。

一旦执行频率偏移的计算，在频率偏移计算步骤中，通过使用坐标旋转数字计算法的计算，通过用I和Q分量替换将被计算相位的信号来获得参数CORDICi和CORDICq，并且在坐标旋转数字计算法的计算中，当通过相加每一抽头上的角度来输出一个最终角度的一个参数被设置为相位时，在坐标旋转数字计算法的前一级上，执行一个如下的程序：

当CORDICi＜0.0和CORDICq＞0.0时，

CORDICi=CORDICq

CORDICq=CORDICi^*-1.0

相位=π/2

当CORDICi＜0.0和CORDICq＜0.0时，

CORDICi=CORDICq^*-1.0

CORDICq=CORDICi

相位=-(π/2)

或者，一旦执行频率偏移的计算，在频率偏移计算步骤中，通过使用坐标旋转数字计算法的计算，通过用I和Q分量替换将被计算相位的信号来获得参数CORDICi和CORDICq，并且在坐标旋转数字计算法的计算中，当用于通过相加每一抽头上的角度输出一个最终角度的一个参数被设置为相位时，在坐标旋转数字计算法的前一级上，执行一个如下的程序：

当CORDICi＜0.0和CORDICq＞0.0时，

CORDICi=CORDICi^*-1

CORDICq=CORDICq^*-1

相位=π

当CORDICi＜0.0和CORDICq＜0.0时，

CORDICi=CORDICi^*-1

CORDICq=CORDICq^*-1

相位=-π

当至少根据解码出错或未检测到导频和功率未达到预定电平而检测到失去同步时，时间间隔控制步骤可以将时间间隔设置为一个预定最小值。

即，在便携式无线电系统中，根据本发明的便携式无线电装置和频率误差预测方法，因为在移动站中通常所用的内部振荡器因为低成本具有相对较低的频率精确度，参考从基站接收的具有高频率精确度的电波检测移动站中内部振荡器的频率偏移，用于反馈给内部振荡器以通过自动频率控制(AFC)调制内部振荡器的频率。

通过接收诸如在基站中调制的导频信号等的已知数据，相乘两个码元之一和另一个码元的复共轭获取在内部振荡器所生成的一个定时上提取的两个码元之间的相位差，并且当内部振荡器的频率正确时，已知信号的两个码元是具有相同相位的信号时，将所提取的相移除以两个信号的时间间隔，获取内部振荡器的频率偏移，从而获取自动频率控制中频率偏移。

此时，对于所获取相移的tan^-1(反正切)的计算，使用作为已知方法的CORDIC(坐标旋转数字计算法)，仅可以检测±π/2。然而，在本发明中，仅通过添加简单的电路和简单的方法，可以计算±π的范围。

在无线电移动装置中，降低功耗和大小是非常重要的。当在无线电移动装置中使用诸如CORDIC等的相位计算器时，为了降低CORDIC的抽头数，在相移的获取中导致误差。

一旦根据所获取的相移计算频率偏移，将用于相移检测的两个码元的相位差除以码元的时间间隔，如果时间间隔较长，即使当相位检测误差不变时，频率检测误差变小。

然而，如果开始时将时间间隔设置得很长，当频率偏移足够大和相移的绝对值大于π时，精确的频率偏移检测变得不可能。

因此，使用自动频率控制的原始性质，即因为反馈频率误差导致频率偏移变小，当频率偏移变小时，如果频率误差大，将用于频率误差检测的两个信号的时间间隔设置得更长。通过这种方法，可以实现低成本和低功耗的装置。应当注意到基站频率的精确度是严格规定的，多个基站之间的频率偏移很小从而不影响控制。

根据下文给出的详细说明和根据本发明优选实施例的附图将更加完整地理解本发明，然而，所述实施例不应当被认为是对本发明的限制，而仅用于解释和理解目的。

在附图中：

图1是一个方框图，表示根据本发明的便携式无线电系统的一个实施例的结构；

图2A至2E图示本发明一种实施例中的传输格式；

图3是表示在本发明一种实施例中的信号处理的流程图；

图4是表示本发明一种实施例的控制的流程图；

图5是表示本发明一种实施例的控制的流程图；

图6是表示在本发明另一种实施例中信号处理的流程图；和

图7是一个方框图，表示根据本发明的便携式无线电系统的另一种实施例的结构。

下面将参考附图利用根据本发明的便携式无线电系统的优选实施例详细地讨论本发明。在下述说明中，阐明许多具体细节以提供本发明的完整理解。然而，对于本领域的普通技术人员来说在没有这些具体细节的情况下显然也可以实现本发明。

图1是一个方框图，表示根据本发明的便携式无线电系统一种实施例的结构。在图1中，根据本发明的便携式无线电系统的一种实施例通常由基站1和移动站2构成。

基站1由基站信号处理部分11、D/A(数模)转换器12、基站无线电部分、基站PLL(锁相环)部分14、具有高稳定性的基站振荡器15和基站天线16构成。

移动站2由移动站无线电部分21、A/D(模数)转换器22、移动站PLL部分23、移动站振荡器24、LPF(低通滤波器)25、AFCD/A26、信号处理部分27、由CPU等构成的控制部分32和由扬声器等构成的输出部分(未图示)构成。

信号处理部分27由DSP(数字信号处理器)、门阵列、标准单元等构成，并由同步检测部分28、移动站数据处理部分29、积分器30和频率偏移检测部分31构成。

在基站1中，信号111由基站信号处理部分11处理以作为QPSK(四相相移键控)调制数字信号112输出。QPSK调制数字信号112由D/A转换器12转换成模拟信号113。此后，模拟信号113由基站无线电部分13进行正交调制和上变频(118)，然后被发送给基站天线16。

此时，在基站信号处理部分11、D/A转换器12和基站无线电部分13中使用的时钟是由具有高稳定性的适合于各个部分的时钟频率的基站振荡器15所发送的信号117频率变换所生成的时钟114、115和116。

从基站天线16所发送的无线电波由移动站天线20接收并被作为接收信号121发送给移动站无线电部分21。移动站无线电部分21执行下变频和正交解调以输出一个QPSK模拟信号112。QPSK模拟信号112由A/D转换器22转换成一个QPSK数字信号123以输出给信号处理部分27的同步检测部分28。

移动站PLL部分23执行来自移动站振荡器24的发送信号128的频率变换以分别向移动站无线电部分21、A/D转换器22、信号处理部分27和AFCD/A26提供时钟124、125、126和127。

由同步检测部分28检测的同步检测信息经控制线134被馈送给控制部分32。作为数据136通过同步检测部分28的QPSK数字信号123被输入给移动站处理部分29。

移动站数据处理部分29对接收数据执行QPSK解调以将一个信号132输出给输出部分。另一方面，移动站数据处理部分29提取将从来自同步检测部分28的数据136(QPSK数字信号)中获得的已知QPSK信号133，并为了在AFC中使用将其发送给频率偏移检测部分31。

频率偏移检测装置31使用已知的QPSK信号133和从移动站振荡器24经移动站PLL部分23馈送的时钟信号126检测移动站振荡器24的频率偏移以将频率偏移135馈送给积分器30。

积分器30在每次出现时积分频率偏移值以将以将一个数字信号131馈送给AFCD/A26。数字信号131由AFCD/A26转换成模拟信号130。模拟信号130通过LPF25作为频率偏移信号129被输入给移动站振荡器24的AFC部分。

移动站振荡器24使用输入给AFC部分的频率偏移信号129调整振荡频率。在此，基站振荡器15生成与移动站振荡器25相比在频率上具有更高精确度的信号。

图2A至2E是表示本发明一种实施例中的传输格式的示意图。将参考图2A至2E讨论本发明一种实施例的操作。

在图2A中，在基站振荡器15所生成的振荡信号的基础上所生成的定时上生成所接收的已知QPSK信号D1、D2、……。基站振荡器15的振荡频率具有比移动站振荡器24的振荡频率更高的精确度。

另一方面，因为将在AFC中使用的码元定时1和2是根据由移动站振荡器23生成的发送信号所生成的定时，可能导致频率偏移。以下述方式计算频率偏移。在此，假设当移动站振荡器24的频率与基站振荡器15的频率匹配时，已知的QPSK信号变成相同值。

此时，在将在由移动站振荡器24生成的AFC中使用的码元定时1(参见图2A)上提取的两个码元之中，将一个码元乘以另一个码元的复共轭以获得如图2D所示的一个矢量(conjI1，conjQ1)。矢量相位变成两个码元的相位差并变成图2B的值Δθ。Δθ表示由频率偏移Δf导致的两个码元的内部T之间所导致的相移。

因此，在图2A的AFC中使用的码元定时2上，因为时间间隔是T*2，所呈现的相移变成Δθ*2(参见图2C)。因此，频率偏移Δf被表示为：

Δf=Δθ/2π^*时间间隔

   =(1/2π^*时间间)*tan^-1(conjQ/conjI)    ……(1)

通过在上述等式(1)中表示的，通过将所获得的相移Δθ除以两个信号的时间间隔，可以获得移动站振荡器24的频率偏移Δf。

图3是表示本发明一种实施例中的信号处理的流程图。将参考图3讨论本发明一种实施例的操作。在此，图3所示的信号处理表示通过使用用于计算等式(1)中的tan^-1(反正切)的CORDIC和使用±(π/2)旋转(相位旋转，π=180°)能够在±π的范围中计算tan^-1的一个例子。

用输入信号conjI和conjQ替换在计算中使用的CORDICi和CORDICq，初始化将用于计算抽头数的参数k和将用于相位计算的相位值，并在边界值中设置sin(S(抽头数))(图3的步骤S1)。此时，s[k]=tan^-1(2^-k)。抽头数是预定值。

接着，当CORDICi是负数(CORDICi＜0.0)时(图3的步骤S2)，因为将被计算的相位的绝对值是π/2，检查CORDICq是正值还是负值(图3的步骤S3)。

当CORDICq为正时(CORDICq＞0.0)，用(CORDICi,CORDICq)表示的信号相位被旋转-(π/2)，并将相位替换为+(π/2)(图3的步骤S5)。当CORDICq为负时(CORDICq＜0.0)，用(CORDICi,CORDICq)表示的信号相位被旋转+(π/2)，并将相位替换为-(π/2)(图3的步骤S4)。

此时，相位的-(π/2)旋转用下式表示：

CORDICi=CORDICq        ……(2)

CORDICq=CORDICi^*-1.0    ……(3)

另一方面，相位的+(π/2)旋转用下式表示：

CORDICi=CORDICq^*-1.0    ……(4)

CORDICq=CORDICi         ……(5)

这些等式交换信号CORDICi和CORDICq并反转符号。因此，可以用非常简单的硬件来实现。

随后，通过根据CORDIC方法在大约±(π/2)的范围内执行相位的计算，实现大约±π相位的tan^-1的计算。CORDIC方法用下式表示： $>\left(\begin{array}{}>>>CORDICi>>>>>CORDICq>>>>>=>>1>>cos>>(>>\theta >k>>)>>>\left(\begin{array}{}>>>cos>>(>>\theta >k>>)>>>>>D>k>>sin>>(>>\theta >k>>)>>>>>>->>D>k>>sin>>(>>\theta >k>>)>>>>cos>>(>>\theta >k>>)>>>>>\left(\begin{array}{}>>>CORDICi>>>>>CORDICq>>>>>>\theta >k>>=>>tan>>->1>\; >>(>>2>>->k>\; >)>>->->->>(>6>)>>>s>D\end{array}\right)\end{array}\right)\end{array}\right)$_k=1[I_in,k＜0]D_k=-1[I_out,k≥0]    ……(7)相位=-1*∑D_k*θ_k     ……(8)

在此，上述等式(8)中的∑是k从1到抽头的总和。由上述等式(6)至(8)表示的处理是图3中步骤S6、S7、S8和S9上的处理。

讨论由等式(6)至(8)表示的处理操作，当CORDICq是正值(CORDICq＞0.0)时(图3的步骤S7)，信号相位被旋转-[2^-k*(π/4)]，和[2^-k*(π/4)]被添加给相位(图3的步骤S8)。

当CORDICq是负值(CORDICq＜0.0)时(图3的步骤S7)，信号相位被旋转+[2^-k*(π/4)]，和-[2^-k*(π/4)]被添加给相位(图3的步骤S8)。上述处理S6至S10被重复与抽头数对应的次数。因此，可以执行在大约±(π/2)范围内的相位的计算。

另一方面，当CORDICq的绝对值小于边界值时，因为由预定抽头数获得的误差已经被满足，在其处理中中断计算以输出相位值(图3的步骤S10)。

这是通过省略多余的计算来降低功耗的方法。此时，所获得的相位值变成上述等式(1)中的相移值的Δθ(Δθ=相位)(图3的步骤S11)。

图4是表示本发明一种实施例中控制的流程图。将参考图4讨论本发明一种实施例的操作。

通常在打开移动站的电源时初始化AFC的操作。移动站振荡器23因为温度特性缓慢变化等的影响导致频率的偏移。移动站2的控制部分32将时间间隔的值(图2的时间间隔T)设置在预定时间间隔的最小值T_MIN上(图4的步骤S21)。这个最小值T_MIN由无线电系统的码元速率等确定。

因为在频率偏移计算上使用的tan^-1仅可以在±π的范围内计算，如果从上述等式(1)中提取的频率偏移Δf落在-(1/2^*时间间隔)＜Δf＜(1/2^*时间间隔)[Hz]，相移变到-π＜Δθ＜π的范围之外从而导致频率偏移θf计算中的误差。为了避免这个问题，一旦初始化AFC操作，其中频率偏移Δf是最大的，将最小值设置为时间间隔。

接着，执行相移(Δθ)的检测。为此，使用在图2A至2E和图3中所示的方法和上述等式(1)。即，在移动站振荡器24所生成时钟的一个定时上从所接收的已知QPSK信号提取两个码元。通过相乘其中一个码元和以一个内部时间间隔被提取的另一个码元的复共轭(如图2所示)，使用CORDIC获得乘积信号的相位(参见图3)。而且，利用等式(1)计算频率偏移Δf。

随后，通过积分器30，对移动站振荡器24执行AFC(图4的步骤S22)。检测所提取相移Δθ的绝对值是否小于[(π/2-α)](｜Δθ｜＜(π/2)-α)(图4的步骤S23)。

此时，α是通过提取频率偏移Δf值的振幅获得的预定边界，以便即使时间间隔加倍，下一个被检测的相移Δθ也不会在±π的范围之外。

当相移Δθ的绝对值小于[(π/2-α)]和时间间隔的值不是预先确定的时间间隔的最大值T_MAX(图4的步骤S24)，通过乘以2加宽时间间隔(图4的步骤S25)。考虑下述事实来确定最大值T_MAX的数值，即在无线电波传播路径的某种情况下，当将时间间隔设置得过大时将导致频率检测中的误差。

当相移Δθ的绝对值大于或等于[(π/2-α)]并大于π-β,(｜Δθ｜＞π-β)时(图4的步骤S26)，和当时间间隔的数值不是最小值T_MIN时(图4的步骤S27)，时间间隔的数值被减半(图4的步骤S28)。此时，β是为了进行输入相位是否大于π的判决而提供的预定边界，并且通过错误的计算可能获得当前计算的相移Δθ的绝对值，因为相位的获取仅可以在±π的范围内执行正确的计算。

通过重复这一操作，适合于在AFC开始时一直到移动站振荡器24的频率偏移依然很大时通过AFC操作降低频率偏移，可以将时间间隔设置得较大。

基于所获得相移Δθ的量化误差的绝对值的最大值被认为是[2^-tap*(π/4)](tap=抽头数)。当减少抽头数以降低移动站2中的功耗时，抽头数的减少导致量化误差的增加。然而，根据等式(1)，频率偏移Δf被表示为：

Δf=Δθ/2π^*时间间隔

通过使时间间隔更大可以降低相移Δθ的量化误差对频率偏移Δf的影响。

如上所述，利用本发明的一种实施例，它可以适用于较大的频率偏移Δf，并且可以使用更少的抽头数来执行更高精确度的AFC。

图5是表示本发明一种实施例中控制的流程图。将参考图5描述本发明一种实施例的控制操作。

在开始AFC操作时，移动站2的电源通常是打开的。由于温度特性的缓慢变化等的影响导致移动站振荡器24的频率偏移。移动站2的控制部分32一开始将时间间隔(图2的时间间隔T)设置在预定的时间间隔最小值T_MIN上。根据无线电系统的码元速率等确定最小值T_MIN。

在频率偏移Δf被认为是最大的AFC操作的开始时将时间间隔设置在最小值T_MIN的原因在于，因为在计算频率偏移(Δf)时不能仅在±π的范围内计算tan^-1，以在所获得的频率偏移Δf在-(1/2^*时间间隔＜Δf＜(1/2^*时间间隔)[Hz]之外时避免错误地获得频率偏移Δf。

而且，初始化将用于计算失去同步出现次数的参数I，和重置积分器30的值(图5的步骤S31)。输出f_AFC=∑Δf(Δf是频率偏移检测部分31的输出)。在此，A_AFC被假设为零。

接着，执行频率偏移的检测。为此，使用图2A至2E中所示的方法和等式(1)。即，在移动站振荡器24所生成时钟的一个定时上从所接收的已知QPSK信号中提取两个码元。通过相乘其中一个码元与以一个内部时间间隔提取的另一个码元的复共轭(参见图2)，使用CORDIC获得乘积信号的相位(参见图3)。而且，通过等式(1)，计算频率偏移Δf。

随后，频率偏移(Δf)被输出并作为一个AFC信号通过积分器30添加给移动站振荡器24以进行AFC(参见图5的步骤S32)。

接着，检测失去同步(图5的步骤S33)。可以通过下述情况进行检测，即接收信号不能解码，或者诸如导频等的已知数据在同步检测部分28中不能被检测，或者功率电平不能达到一个给定值，并发送给控制部分32和频率偏移检测部分31。

在失去同步的情况下，控制部分32启动一个未图示的定时器以提供一个时间间隔(图5中步骤S34)，并再次初始化时间间隔、参数I和积分器30的值(图5的步骤S31)以继续上述操作。

如果没有失去同步，执行所获得的频率偏移Δf是否小于一个预定值f_th(Δf＜f_th)的检查(图5的步骤S35)。如果不小于，将参数I设置为0(图5的步骤S35)，并再次检测频率偏移Δf。

如果小于，将参数i递增1(i=i+1)(图5的步骤S36)。执行参数i的值是否等于一个预定值(计数)的检查(图5的步骤S37)，并且当时间间隔的值不是最大值T_MAX时(图5的步骤S39)，将一个预定的值Δf添加给时间间隔的值以加宽时间间隔，并将参数i的值设置为0(图5的步骤S40)。

如果考虑下述情况确定最大值T_MAX，即如果根据无线电波传播路径的环境将时间间隔设置得过大，可能会在频率检测中导致的错误。

通过这些操作，当频率偏移Δf变稳定时，时间间隔被加宽以获取精确度。在出现失去同步时，时间间隔被加宽以适于宽范围的频率偏移Δf。

如上所述，当使用公知的方法CORDIC在计算相移计算Δθ中计算tan^-1时，可以通过仅添加简单的电路或方法来执行±π范围的计算。

另一方面，使用AFC通过执行反馈降低频率偏移Δf的性质，当频率误差大时，用于频率误差检测的两个信号的时间间隔变小，将时间间隔控制得更长以使用少量的抽头获得小频率误差并适合于大频率误差。应当注意到因为基站1的频率精度由严格的标准规定，多个基站之间的频率偏移很小，不会影响上述控制。

图6是本发明另一种实施例中信号处理的流程图。将参考图6描述本发明另一种实施例的操作。在此，图6所示的信号处理是在计算上述等式(1)中的tan^-1(反正切)中使用CORDIC和使用±π旋转(相位旋转：π=180°)使得能够在±π的范围内计算tan^-1的一个例子。

使用输入信号conjI和conjQ替换在计算中使用的CORDICi和CORDICq，初始化将用于计算抽头数的参数k和在相位计算中使用的相位值，并将sin(S(抽头数))设置在边界值中(图6的步骤S41)。此时，S[k]=tan^-1(2^-k)，并且抽头数是一个预定值。

接着，当CORDICi是负数(CORDICi＜0.0)时(图6的步骤S42)，因为将要计算的绝对值大于或等于π/2，执行CORDICq是正值或负值的检查(图6的步骤S43)。

当CORDICq是正值(CORDICq＞0.0)时，用(CORDICi,CORDICq)表示的信号相位被旋转-π，并用+π替代相位(图6的步骤S45)。当CORDICq是负值时(CORDICq＜0.0)，用(CORDICi,CORDICq)表示的信号相位被旋转+π，并用-π替代相位(图6的步骤S44)。

此时，相位-π的旋转可以用通过下述简单的表达式实现：

CORDICi=CORDICi^*-1    ……(9)

CORDICq=CORDICq^*-1    ……(10)

另一方面，相位+π的旋转可以用通过下述简单的表达式实现：

CORDICi=CORDICi^*-1    ……(11)

CORDICq=CORDICq^*-1    ……(12)

这些等式仅反转CORDICi和CORDICq的符号。因此，这可以通过一个非常简单的硬件实现。随后的步骤S46至S51的处理操作类似于本发明一种实施例的步骤S6至S11的处理操作。因此，将省略对这些步骤的讨论以避免多余的说明，从而保证该说明书简单地很容易清楚地理解本发明。

图7是一个方框图，表示根据本发明的便携式无线电系统另一种实施例的结构。在图7中，本发明另一种实施例的便携式无线电系统由多个基站3-1至3-3和移动站4构成。注意到移动站4在多个基站3-1至3-3的小区内缓慢地移动。

每个基站3-1至3-3具有与本发明前一实施例的基站1相同的结构。因此，将省略对其结构和操作的讨论以避免多余的说明，从而保证该说明书简单地很容易清楚地理解本发明。移动站4具有移动站天线41、移动站无线电部分42、A/D(模数)转换器43、支路部分44-1、44-2、44-3、……，瑞克组合部分45、AFC部分46和AFCD/A47。

移动站无线电部分42具有移动站振荡器42a。支路部分44-1、44-2、44-3、……分别具有解扩部分44a-1、44a-2、44a-3、……和未图示的功率计算部分。由功率计算部分计算的功率值被分别加权和输出。

从基站3-1至3-3的各个天线发射的无线电波由移动站天线41接收。所接收的信号被馈送给移动站无线电部分42。由移动站无线电部分42从线路频率下变频和正交解调的QPSK模拟信号由A/D转换器43转换成QPSK数字信号，然后输入给支路部分44-1、44-2、44-3、……。

支路部分44-1、44-2、44-3、……通过解扩部分44a-1、44a-2、44a-3、……解扩在各个时间上接收的信号以输出给瑞克组合部分45。此时，从支路部分44-1、44-2、44-3、……到瑞克组合部分45的信号根据由功率计算部分分别计算的功率值被加权。即，从支路部分44-1、44-2、44-3、……到瑞克组合部分45的信号对每个基站3-1至3-3被加权。

瑞克组合部分45组合支路部分44-1、44-2、44 3、……的各个信号以将其输出给一个未图示的数据处理部分和AFC部分46。与本发明前一实施例类似，AFC部分46在相移Εθ计算的tan^-1计算中使用CORDIC来执行AFC,AFCD/A47执行从来自AFC部分46的数字信号到模拟信号的转换以作为频率偏移信号输出给移动站振荡器42a的AFC部分。

移动站振荡器42a利用输入给AFC端口的频率偏移信号调整振荡频率。在此，基站振荡器生成与移动站振荡器42相比在频率上具有更高精确度的信号。通过这种方法，除了上述效果之外，即使当移动站4在多个基站3-1至3-3各自的小区内缓慢移动时，它也可以适用于基站3-1至3-3的各个频率。

使用如上所述的本发明，在便携式无线电系统中，其中参考基站所发送的在频率上具有更高精确度的接收波检测便携式无线电装置的内部振荡器的频率偏移，并通过将频率偏移反馈给内部振荡器，通过使用自动频率控制和根据内部振荡器所生成的一个定时从基站所调制的一个已知数据中提取的两个码元之间的相位差来调整频率，通过将所获得的相位差除以两个码元的时间间隔以获得内部振荡器的频率偏移从而执行控制，以在所获得的相位差小于预先设置的值时加宽时间间隔，和在相位差大于预先设置的值时变窄时间间隔，从而适应大频率误差。

尽管已经针对本发明的一个示范性实施例图示和描述了本发明，本领域的技术人员应当理解在不脱离本发明精神和范围的情况下，可以在其中进行上述和其它的各种改变、省略和添加。因此，本发明不应当被理解为限制于上述具体实施例，而应当包括在权利要求书中用技术特征限定的保护范围及其等价范围内可以实施的所有可能的实施例。