專利名稱：移動無線裝置的多普勒頻率確定的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
0001本發(fā)明的實施例涉及無線通信。更具體而言，本發(fā)明的實施例涉及
采用多普勒頻率信息對無線移動裝置的移動速度進(jìn)行確定。
背景技術(shù)：
0002]正交頻分復(fù)用(OFDM)己經(jīng)被很多無線標(biāo)準(zhǔn)所采取，并且在很多系 統(tǒng)中得到了實施。例如，所述標(biāo)準(zhǔn)包括正EE 802.11和正EE 802.16。正EE 802.11可以包括正EE 802.11b、 802.11g、 802.11a、 802.1 ln和/或802.11的 其他部分。IEEE 802.11b對應(yīng)于1999年9月16日通過的名為"Local and Metropolitan Area Networks, Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications: Higher-Speed Physical Layer Extension in the 2.4GHz Band，，的IEEE標(biāo)準(zhǔn).匿.llb-i999以及相關(guān)文獻(xiàn)。 IEEE 802.11g對應(yīng)于2003年6月27日通過的名為"Local and Metropolitan Area Networks, Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications, Amendment 4: Further Higher Rate Extension in the 2.4GHz Band"的正EE標(biāo)準(zhǔn).802.1 lg-2003以及相關(guān)文獻(xiàn)。 正EE 802.16對應(yīng)于正EE標(biāo)準(zhǔn).802.16-2004"正EE Standard for Local and Metropolitan Area Networks Part 16: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems"禾Q IEEE標(biāo)準(zhǔn).802.16e畫2005"IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks Part 16: Air Interface for Fixed and Mobile Broadband Wireless Access Systems"。
0003目前，無線通信系統(tǒng)設(shè)計為在不知道移動單元的移動的情況下工作。 例如，蜂窩基站接收不到描述在基站中進(jìn)行了預(yù)訂的移動裝置的移動的信 息。這就要求基站對由移動裝置的移動所導(dǎo)致的變化做出反應(yīng)，并且可能 需要不必要的開銷來確?？山邮艿木W(wǎng)絡(luò)性能。因而，當(dāng)前的無線通信系統(tǒng) 會受到效率不高這一問題的困擾。
在附圖中通過舉例而非限定性的方式示出了本發(fā)明的實施例，在附圖 中，采用相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。
圖l是無線網(wǎng)絡(luò)的一個實施例的概念圖。
圖2是豆4的概念框圖。
圖3是最大似然估計代理的一個實施例的概念圖。 圖4是簡化的最大似然估計代理的一個實施例的概念圖。 圖5是在無線通信網(wǎng)絡(luò)中采用多普勒頻率信息的技術(shù)的一個實施例的 流程圖。
圖6是基站的一個實施例的方框圖。
具體實施例方式
0004在下文的描述當(dāng)中，將闡述很多具體的細(xì)節(jié)。但是，可以在不需要 這些具體細(xì)節(jié)的情況下實踐本發(fā)明的實施例。在其他情況下，沒有詳細(xì)示 出公知的電路、結(jié)構(gòu)和技術(shù)，從而避免對本說明的理解造成混淆。 [0005最大多普勒頻率力是移動裝置的速度與載波波長的比值。對移動裝 置速度的了解可以實現(xiàn)多蜂窩無線通信系統(tǒng)中系統(tǒng)性能的提高。例如，在 覆蓋于宏蜂窩上的微微(pico)蜂窩中，移動裝置的多普勒頻率信息可以使 用戶到適當(dāng)基站的分配方面能夠有所改進(jìn)，從而減少所需的切換的次數(shù)。 移動裝置速度還有助于實現(xiàn)物理層和網(wǎng)絡(luò)層功能，例如，快速自適應(yīng)鏈路 適配和準(zhǔn)確的信號預(yù)測。因而，可以提高因多用戶分集而得到的調(diào)度增益 以及系統(tǒng)的頻譜效率。準(zhǔn)確的多普勒頻率信息還可以帶來其他的優(yōu)點(diǎn)。0006文中描述了一種用于正交頻分復(fù)用(OFDM)系統(tǒng)中的多普勒頻率估 算的技術(shù)。所述技術(shù)是一種可以適用于任何OFDM協(xié)議的頻域方法，這是 因為所述技術(shù)利用了導(dǎo)頻子載波，因而不會增大系統(tǒng)開銷?？梢詫⒐烙嬈?實現(xiàn)為復(fù)雜度相對較低的有限沖激響應(yīng)(FIR)濾波器組，其系數(shù)可以是預(yù) 先計算并存儲在存儲器內(nèi)的。在一個實施例中，可以進(jìn)行載波間干擾(ICI) 的確定，以避免采用當(dāng)前估算系統(tǒng)中通常采用的錯誤基底(errorfloor)。 [0007圖1是無線網(wǎng)絡(luò)的一個實施例的概念圖。所述無線網(wǎng)絡(luò)可以支持采用任何類型的基于OFDM的協(xié)議的通信。所述無線網(wǎng)絡(luò)還可以支持其^!i的 協(xié)議。例如，也可以將所述無線網(wǎng)絡(luò)用于蜂窩語音通信和/或數(shù)據(jù)傳輸。00081基站100可以為一個或多個移動無線裝置(例如，無線移動裝置175) 提供無線通信接入點(diǎn)?？梢灾С秩魏螖?shù)量的無線移動裝置。例如，無線移 動裝置可以是蜂窩電話、膝上電腦、個人數(shù)字助理、智能電話或任何其他 支持無線的裝置?；?00可以具有對應(yīng)于蜂窩110的范圍(例如，1公里)。 [0009移動無線裝置175在蜂窩110內(nèi)移動，其可以與基站100通信。如 果移動無線裝置175離開蜂窩110，那么可以將其轉(zhuǎn)移到另一基站(圖1中 未顯示出)。將無線移動裝置175從一個基站傳到另一基站的過程稱為切換。 通常，切換的相關(guān)開銷會消耗網(wǎng)絡(luò)資源。
0010在一些網(wǎng)絡(luò)配置當(dāng)中，蜂窩(例如，110)可包括一個或多個微微蜂 窩(例如，135， 145)，每個微微蜂窩可具有一個對應(yīng)的基站(例如，130， 140)。微微蜂窩可以是這樣一個區(qū)域(例如，100m)，其中，微微蜂窩基站 可以為移動無線裝置提供改善的覆蓋范圍，從而填充覆蓋漏洞或者提供更 高的總?cè)萘俊＠?，可以在建筑物?nèi)實施微微蜂窩，以提供蜂窩電話服務(wù)， 或者在飛機(jī)內(nèi)實施微微蜂窩，以實現(xiàn)無線連網(wǎng)。由于4, ， ^P已知，其中P是導(dǎo)頻子載波的指數(shù)(index)的集合， 因此可以通過下式表示信道的噪聲估計
<formula>formula see original document page 10</formula> 方程9
或者
<formula>formula see original document page 10</formula>方程10
由于kl = 1 ，因而將M個連續(xù)的OFDM符號的第k個子載波信道估算矢量表示為
fi「[A，"，^一…,^",，f 方程11
圖2是i^的概念框圖。
0016ICI分量^的概率密度函數(shù)(pdf)可以是加權(quán)混合高斯分布pdf。但 是，通過中心極限定理，可以將ICI近似為復(fù)高斯隨機(jī)變量?？梢圆捎孟率?br>
pdf將&建模成均值為零、圓對稱的復(fù)高斯矢量
p(fik) = 0Mdet(R))-'exp(-HfR-'fik) 方程12
其中R是向量fi,的自相關(guān)矩陣。在一個實施例中，可以通過下式得出矢量^的自相關(guān)矩陣。
1W-l A'-l
方程13
其中，T是排除了保護(hù)間隔的符號持續(xù)時間，Nc是抽樣中的保護(hù)間隔，力 是以Hz為單位的多普勒頻率。
tV2
ZZ M《
乂
W—l W-l
=0/2=0
其中，r,(AQ表示頻域相關(guān)。
〖00181在冪衰落延遲概況(profile)中，
/=0
方程14
方程15
通常，可能無法得到延遲概況信息。在這種情況下，可以采用^(M—卜1。在 一個實施例中，可以基于數(shù)據(jù)的性質(zhì)(例如，所述數(shù)據(jù)是導(dǎo)頻數(shù)據(jù)、空值 數(shù)據(jù)還是隨機(jī)數(shù)據(jù))獲得Ekw《,j?？梢詫⑿诺篮虸CI之間的相關(guān)描述 為
;v2
11<formula>formula see original document page 12</formula>在一個實施例中，可以通過Cholesky因數(shù)分解來降低MLE的復(fù)雜度:
方程19
ii2
minAA(Xr) = minndet(R)+ L〃 H
力r
其中，R^LL"，并且將下三角矩陣L定義為:
/u 0 0 /21/22 0
I 《2 4,3
/ / /
■ 'M,2 'AT,3
0 0
方程20
可以采用預(yù)定的乃r值的集合預(yù)先計算矩陣L并將其存儲，例如，所述集合
為/7=0 0.04，其步長為0.001。在一個實施例中，可以通過低秩近似(low rank approximation)進(jìn)一步降低復(fù)雜度。為了實現(xiàn)這一目的，可以對所述實現(xiàn)方案進(jìn)行修改，從而
置換^中的元素，進(jìn)而也置換自相關(guān)矩陣R中的元素，以獲得降冪的L的 對角分量。如果E是符合上述特性的置換矩陣，那么
并且
其中
=E &方程21
<formula>formula see original document page 13</formula>
0025圖4是簡化的最大似然估計代理的一個實施例的概念圖。所述簡化 的估計代理基于上述的低秩近^L圖4所示的簡化的最大似然估計代理可 實現(xiàn)為硬件、軟件、固件或其任意組合。
〖0026接，所接收的抽樣Yk，n， 400，并使之與結(jié)合以得出信道估值 &,,"^.")410，412'416，418。如上所述，可以置換所述信道估值420，并且
如上所述使之與矩陣L的預(yù)先計算的值(430.,.450)相結(jié)合。對每一行相加 (436, 456...)并求平方(438...458)。
〖0027所得的結(jié)果與lndet(R)相加470，從而生成A(力"。之后，進(jìn)行 argmin^(/J)， 480以生成力r。使用所得到的值確定源移動無線裝置的移
力7'
動。例如，基站和/或移動裝置可使用所述移動數(shù)據(jù)促進(jìn)切換或者調(diào)整傳輸
00281圖5是在無線通信網(wǎng)絡(luò)中采用多普勒頻率信息的技術(shù)的一個實施例的流程圖。如上所述，可將文中描述的技術(shù)應(yīng)用于任何OFDM通信環(huán)境。 在一個實施例中，所述技術(shù)可以使用基于OFDM通信的現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)所定義的 導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)載波。因而，所述技術(shù)可以不要求對現(xiàn)有的通信標(biāo)準(zhǔn)做出改變。00291接收OFDM信號510?？赏ㄟ^任何本領(lǐng)域已知的方式接收所述信號。 在一個實施例中，可按照圖2所示提取導(dǎo)頻載波。按照上述說明處理^f提 取的導(dǎo)頻載波，以生成多普勒頻率信息，520。
[0030可使用多普勒頻率信息來修改網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，530。例如，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的修 改可以包括信道質(zhì)量變化的預(yù)測和對應(yīng)的補(bǔ)償、切換的減少和/或預(yù)測、信 道質(zhì)量開銷傳輸?shù)臏p少或修改。還可以利用多普勒頻率信息改善網(wǎng)絡(luò)層和 MAC層的功能。
0031圖6是基站的一個實施例的方框圖。圖6所示的基站旨在代表一系 列基站(例如，宏蜂窩或者微微蜂窩)。其他的基站可以包括更多、更少和 /或不同的部件。包括(例如，對于蜂窩電話而言)無線數(shù)據(jù)通信等的移動 無線裝置可以具有相同或類似的架構(gòu)。
[00321基站600可包括總線605或其他用于傳輸信息的通信裝置以及耦合 至總線605的可以處理信息的處理器610。盡管示出的基站600具有單個處 理器，但是基站600可包括多個處理器和/或協(xié)處理器?；?00還可以包 括耦合至總線605的隨機(jī)存取存儲器(RAM)或其他動態(tài)存儲裝置620， 其可以存儲信息和能夠通過處理器610執(zhí)行的指令。例如，可以將圖5的 過程實現(xiàn)為存儲在存儲器620內(nèi)的由處理器610執(zhí)行的指令。還可使用存 儲器620存儲臨時變量或者在處理器610執(zhí)行指令的過程中出現(xiàn)的其他中 間信息。
[00331基站600還可包括耦合至總線605的只讀存儲器(ROM)和/或其他 靜態(tài)存儲裝置630，其可存儲靜態(tài)信息和處理器610的指令。可將數(shù)據(jù)存儲 器640耦合至總線605，以存儲信息和指令?？蓪⒅T如磁盤或光盤以及對應(yīng) 的驅(qū)動器的數(shù)據(jù)存儲器640耦合至基站600。
[00341基站600還可包括網(wǎng)絡(luò)接口 680，以提供對網(wǎng)絡(luò)的接入。例如，網(wǎng)絡(luò) 接口 680可包括具有天線685的無線網(wǎng)絡(luò)接口，所述天線685代表能夠使 用OFDM協(xié)議通信的一個或多個天線。例如，網(wǎng)絡(luò)接口 680還可以包括有 線網(wǎng)絡(luò)接口，從而通過網(wǎng)絡(luò)線纜687與遠(yuǎn)程裝置進(jìn)行通信，例如，所述網(wǎng)絡(luò)線纜687可以是Ethernet線纜、同軸電纜、光纜、串行線纜或并行線纜。 [0035計算機(jī)可讀介質(zhì)包括任何可提供由電子裝置(例如，計算機(jī)、個人 數(shù)字助理、蜂窩電話)讀取的格式的內(nèi)容(例如，計算機(jī)可執(zhí)行指令)的 機(jī)構(gòu)(例如，存儲器620、 ROM630、存儲裝置640)。例如，計算機(jī)可讀介
質(zhì)包括只讀存儲器(ROM);隨機(jī)存取存儲器(RAM);磁盤存儲介質(zhì)；光
存儲介質(zhì)；閃速存儲裝置等。
[00361本說明書中引用的"一個實施例"或"實施例"是指在本發(fā)明的至少一 個實施例中包含了與所述實施例相關(guān)的特定特征、結(jié)構(gòu)或特點(diǎn)。在本說明 書中的不同位置出現(xiàn)的"在一個實施例中"這一短語未必都是指同一實施例。 [0037盡管相對于幾個實施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識 到本發(fā)明不限于所描述的實施例，可以通過在權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的 修改和變更實踐本發(fā)明。因而，應(yīng)當(dāng)將說明書視為是示范性的，而非限制 性的。
權(quán)利要求
1、一種方法，包括從遠(yuǎn)程移動無線裝置接收多徑正交頻分復(fù)用(OFDM)信號；從所述信號中提取多個導(dǎo)頻載波；對所提取的導(dǎo)頻載波進(jìn)行頻域分析，以確定對應(yīng)于所述遠(yuǎn)程移動無線裝置的多普勒頻率；至少部分地基于所述多普勒頻率修改網(wǎng)絡(luò)功能。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，至少部分地基于所述多普勒頻率修改網(wǎng)絡(luò)功能包括至少部分地基于移動而發(fā)起切換，其中，所述移動是至少部分地基于 所述多普勒頻率以及兩個或更多個基站的物理位置加以確定的。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，至少部分地基于所述多普勒頻率修改網(wǎng)絡(luò)功能包括修改傳輸特性。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，對所提取的導(dǎo)頻載波進(jìn)行頻域分析以確定對應(yīng)于所述遠(yuǎn)程移動無線裝置的多普勒頻率包括生成對應(yīng)于所提取的導(dǎo)頻載波的多個信道估值； 對所述多個信道估值進(jìn)行最大似然估計。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述最大似然估計利用 其中，使用預(yù)定的一組力r值預(yù)先計算矩陣L中的項并將其存儲。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述值包括以0.001為步長的 0到0.04。
7、 一種設(shè)備，包括天線，用于從遠(yuǎn)程裝置接收正交頻分復(fù)用(OFDM)無線信號；控制電路，與所述天線耦合，其用于 從所述信號中提取多個導(dǎo)頻載波，對所提取的導(dǎo)頻載波進(jìn)行頻域分析，以確定對應(yīng)于所述遠(yuǎn)程移動 無線裝置的多普勒頻率，至少部分地基于所述多普勒頻率修改網(wǎng)絡(luò)功能。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中，至少部分地基于所述多普勒頻率修改網(wǎng)絡(luò)功能包括至少部分地基于移動而發(fā)起切換，其中，所述移動是至少部分地基于 所述多普勒頻率以及兩個或更多個基站的物理位置加以確定的。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中，至少部分地基于所述多普勒頻率修改網(wǎng)絡(luò)功能包括 修改傳輸特性。
10、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中，對所提取的導(dǎo)頻載波進(jìn)行頻域分析以確定對應(yīng)于所述遠(yuǎn)程移動無線裝置的多普勒頻率包括 生成對應(yīng)于所提取的導(dǎo)頻載波的多個信道估值； 對所述多個信道估值進(jìn)行最大似然估計。
11、根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中，所述最大似然估計利用<formula>formula see original document page 3</formula>其中，使用預(yù)定的一組值預(yù)先計算矩陣L中的項并將其存儲。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，所述值包括以0.001為步長 0至廿0.04。
13、 一種代理，用于控制無線通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的基站，包括 控制邏輯，用于對多徑正交頻分復(fù)用(OFDM)信號進(jìn)行處理，以便從所述信號中提取多個導(dǎo)頻載波，對所提取的導(dǎo)頻載波進(jìn)行頻域分析，以確定對應(yīng)于所述遠(yuǎn)程移動 無線裝置的多普勒頻率，至少部分地基于所述多普勒頻率修改網(wǎng)絡(luò)功能。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的代理，其中，至少部分地基于所述多普勒 頻率修改網(wǎng)絡(luò)功能包括至少部分地基于移動而發(fā)起切換，其中，所述移動是至少部分地基于 所述多普勒頻率以及兩個或更多個基站的物理位置加以確定的。
15、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的代理，其中，至少部分地基于所述多普勒頻率修改網(wǎng)絡(luò)功能包括 修改傳輸特性。
16、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的代理，其中，對所提取的導(dǎo)頻載波進(jìn)行頻域分析以確定對應(yīng)于所述遠(yuǎn)程移動無線裝置的多普勒頻率包括 生成對應(yīng)于所提取的導(dǎo)頻載波的多個信道估值； 對所述多個信道估值進(jìn)行最大似然估計。
17、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中，所述最大似然估計利用<formula>formula see original document page 5</formula>組值預(yù)先計算矩陣L中的項并將其存儲。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中，所述值包括以0.001為步長 的0至U 0.04。
19、 一種計算機(jī)可讀介質(zhì)，其上面存儲有指令，其中，所述指令在執(zhí) 行時能夠使一個或多個處理器從遠(yuǎn)程移動無線裝置接收多徑正交頻分復(fù)用(OFDM)信號； 從所述信號中提取多個導(dǎo)頻載波；對所提取的導(dǎo)頻載波進(jìn)行頻域分析，以確定對應(yīng)于所述遠(yuǎn)程移動無線 裝置的多普勒頻率；至少部分地基于所述多普勒頻率修改網(wǎng)絡(luò)功能。
20、 根據(jù)權(quán)利要求19所述的物品，其中，使一個或多個處理器至少部 分地基于多普勒頻率修改網(wǎng)絡(luò)功能的指令包括在執(zhí)行時使所述一個或多個處理器至少部分地基于移動而發(fā)起切換的 指令，其中，所述移動是至少部分地基于多普勒頻率以及兩個或更多個基 站的物理位置加以確定的。
21、 根據(jù)權(quán)利要求19所述的物品，其中，使一個或多個處理器至少部分地基于多普勒頻率修改網(wǎng)絡(luò)功能的指令包括在執(zhí)行時使所述一個或多個處理器修改傳輸特性的指令。
22、 根據(jù)權(quán)利要求19所述的物品，其中，使一個或多個處理器對所提 取的導(dǎo)頻載波進(jìn)行頻域分析以確定對應(yīng)于所述遠(yuǎn)程移動無線裝置的多普勒頻率的指令包括在執(zhí)行時使所述一個或多個處理器執(zhí)行下述操作的指令<formula>formula see original document page 5</formula>其中，使用預(yù)定的一生成對應(yīng)于所提取的導(dǎo)頻載波的多個信道估值； 對所述多個信道估值進(jìn)行最大似然估計。
23、 一種系統(tǒng)，包括 總線；與所述總線耦合的網(wǎng)絡(luò)接口，其用于通過有線網(wǎng)絡(luò)連接與遠(yuǎn)程服務(wù)器 裝置進(jìn)行通信；與所述總線耦合的天線，其用于從遠(yuǎn)程裝置接收正交頻分復(fù)用(OFDM) 無線信號；與所述總線耦合的處理電路，其用于 從所述信號中提取多個導(dǎo)頻載波，對所提取的導(dǎo)頻載波進(jìn)行頻域分析，以確定對應(yīng)于所述遠(yuǎn)程移動 無線裝置的多普勒頻率，至少部分地基于所述多普勒頻率修改網(wǎng)絡(luò)功能。
24、 根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中，至少部分地基于所述多普勒 頻率修改網(wǎng)絡(luò)功能包括至少部分地基于移動而發(fā)起切換，其中，所述移動是至少部分地基于 多普勒頻率以及兩個或更多個基站的物理位置加以確定的。
25、 根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中，至少部分地基于所述多普勒 頻率修改網(wǎng)絡(luò)功能包括修改傳輸特性。
26、 根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中，對所提取的導(dǎo)頻載波進(jìn)行頻 域分析以確定對應(yīng)于所述遠(yuǎn)程移動無線裝置的多普勒頻率包括生成對應(yīng)于所提取的導(dǎo)頻載波的多個信道估值； 對所述多個信道估值進(jìn)行最大似然估計。
全文摘要
一種用于正交頻分復(fù)用(OFDM)系統(tǒng)中的多普勒頻率估計的技術(shù)。頻域方法適用于任何OFDM，因為其利用了導(dǎo)頻子載波，因而不會增加系統(tǒng)開銷?？梢詫⒐烙嬈鲗崿F(xiàn)為復(fù)雜度相對較低的有限沖激響應(yīng)(FIR)濾波器組，其系數(shù)可以預(yù)先計算并存儲在存儲器內(nèi)。
文檔編號H04B7/26GK101438556SQ200780016513
公開日2009年5月20日 申請日期2007年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月9日
發(fā)明者S·阿拉穆蒂, Y·崔 申請人:英特爾公司