專利名稱：用于估計(jì)多普勒頻率的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及用于估計(jì)移動(dòng)寬帶系統(tǒng)中信道的最大多普勒頻率的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
多普勒效應(yīng)在本領(lǐng)域是眾所周知的。當(dāng)發(fā)射在介質(zhì)中傳播的波的源或?qū)ο笙鄬?duì)觀測(cè)器或接收器移動(dòng)時(shí)，多普勒效應(yīng)出現(xiàn)。當(dāng)發(fā)射在介質(zhì)中傳播的波的源或?qū)ο箪o止并且觀測(cè)器相對(duì)源/對(duì)象移動(dòng)時(shí)，多普勒效應(yīng)同樣出現(xiàn)。多普勒效應(yīng)是對(duì)于觀測(cè)器相對(duì)波源移動(dòng)的情況波頻率的改變。一個(gè)通常已知的示例是當(dāng)以警笛方法發(fā)聲的車 輛通過并相對(duì)觀測(cè)器駛離時(shí)。作為車輛方法，在觀測(cè)器處接收的頻率相比從車輛發(fā)射的頻率更高。正當(dāng)車輛經(jīng)過觀測(cè)器時(shí)，在觀測(cè)器處的頻率等于發(fā)射的頻率。當(dāng)車輛從觀測(cè)器駛離時(shí)，在觀測(cè)器處的頻率相比從車輛發(fā)射的頻率更低。這個(gè)現(xiàn)象影響在介質(zhì)中傳播的所有波。當(dāng)然，觀測(cè)器和發(fā)射波的源都可相對(duì)彼此移動(dòng)。如果觀測(cè)器和源都移動(dòng)，則總的多普勒效應(yīng)因此可源自于源和觀測(cè)器的移動(dòng)。還有，介質(zhì)的移動(dòng)可影響多普勒效應(yīng)。多普勒效應(yīng)(也稱為多普勒頻移或多普勒頻率)是在無線移動(dòng)通信中或移動(dòng)通信系統(tǒng)中的應(yīng)用中需要考慮的因素。一般而言重要的是，具有或獲得移動(dòng)通信系統(tǒng)中最大多普勒頻率的準(zhǔn)確估計(jì)，例如以便接收并正確處理接收的無線電信號(hào)。最大多普勒頻率提供有關(guān)信道改變率的信息。在具有信道改變率的準(zhǔn)確估計(jì)的情況下，可幫助系統(tǒng)補(bǔ)償該改變，或調(diào)整所討論的信道的不同參數(shù)。移動(dòng)通信系統(tǒng)的非凡實(shí)質(zhì)是移動(dòng)電話或其它無線通信設(shè)備或裝置的用戶可在無線電覆蓋區(qū)域內(nèi)自由地到處移動(dòng)。當(dāng)用戶到處移動(dòng)時(shí)，通信信道可發(fā)生改變。通信信道受通信設(shè)備與服務(wù)接入節(jié)點(diǎn)或基站之間的距離、受對(duì)象(諸如例如存在于由接入節(jié)點(diǎn)或基站等服務(wù)的區(qū)域中的建筑物)的影響。還有，用戶可以比較低的速度到處走動(dòng)，或者位于以比較高的速度行駛的轎車、公共汽車、火車等中。這還將影響多普勒效應(yīng)，并且信道也將更迅速改變。存在許多多普勒頻率估計(jì)方法。一些常見方法是基于自相關(guān)的技術(shù)。這些技術(shù)具有低復(fù)雜性，并因此已經(jīng)得到廣泛使用。然而，許多自相關(guān)函數(shù)是非線性函數(shù)，并且難以從它們中準(zhǔn)確提取最大多普勒頻率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是解決至少一些上面概括的問題。具體地說，本發(fā)明的一個(gè)目的是通過估計(jì)移動(dòng)寬帶系統(tǒng)中物理信道上傳遞的信號(hào)的最大多普勒頻率支持該信道上的無線通信。這個(gè)目的及其它可通過提供根據(jù)下面所附的獨(dú)立權(quán)利要求的方法和設(shè)備獲得。根據(jù)一個(gè)方面，定義一種方法用于通過估計(jì)在移動(dòng)寬帶系統(tǒng)中物理信道上傳遞的信號(hào)的最大多普勒頻率支持所述信道上的無線通信。在這個(gè)方法中，提供信道估計(jì)。還獲得了信道的信道脈沖響應(yīng)的信道自相關(guān)函數(shù)。然后，將信道自相關(guān)函數(shù)表達(dá)為零階貝塞爾函數(shù)。應(yīng)用零階貝塞爾函數(shù)的泰勒展開式。然后，執(zhí)行信道自相關(guān)函數(shù)的求導(dǎo)以獲得最大多普勒頻率的估計(jì)。最后，使用獲得的最大多普勒頻率的估計(jì)以補(bǔ)償接收信號(hào)的接收器中的當(dāng)前多普勒效應(yīng)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，獲得最大多普勒頻率的估計(jì)包括將最大多普勒頻率OW定義為她+) =α /oCsa-) -I- fa */§(3α>，其中a和b是常數(shù)，并且4是零階貝塞爾函數(shù)，并且I是，其中 是采樣周期，并 且/d是最大多普勒頻率。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，τ應(yīng)該滿足奈奎斯特值的要求，即I >2/,。根據(jù)又一實(shí)施例，a近似為O. I并且b近似為O. 0074。在一個(gè)示例中，近似為0(*} 0.907* -+ o(xa)o根據(jù)另一方面，提供通信節(jié)點(diǎn)中的布置。該布置適合于估計(jì)移動(dòng)寬帶系統(tǒng)中的信道上傳遞的信號(hào)的最大多普勒頻率，并且它包括適合于估計(jì)所述信道的信道估計(jì)器。它還包括適合于生成信道的信道脈沖響應(yīng)的自相關(guān)函數(shù)的自相關(guān)發(fā)生器。它還包括處理單元，所述處理單元適合于將信道自相關(guān)函數(shù)表達(dá)為零階貝塞爾函數(shù)；應(yīng)用零階貝塞爾函數(shù)的泰勒展開式；執(zhí)行信道自相關(guān)函數(shù)的求導(dǎo)以獲得最大多普勒頻率的估計(jì)；以及使用獲得的最大多普勒頻率的估計(jì)以補(bǔ)償接收信號(hào)的接收器中的當(dāng)前多普勒效應(yīng)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，適合于獲得最大多普勒頻率的估計(jì)的處理單元還適合于將最大多普勒頻率O(I)定義為β(ι>= /Φ)- a./ei2l) +其中a和b是常數(shù)，而厶是零階貝塞爾函數(shù),并且;f是其中Γ是采樣周期,并且/d是最大多普勒頻率。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，τ應(yīng)該滿足奈奎斯特值的要求，即* >2 。根據(jù)又一實(shí)施例，a近似為O. I并且b近似為O. 0074。在一個(gè)示例中，￡>W近似為!)(》)%0Λ74 - 04666^1 +oC*8)。


現(xiàn)在將參照附圖通過示例來描述本發(fā)明，附圖中
圖I是一般地例證用于估計(jì)在通信信道上傳遞的信號(hào)的最大多普勒頻率的過程實(shí)施例的流程圖。圖2是例證在通信節(jié)點(diǎn)中適合于估計(jì)在信道上傳遞的信號(hào)的最大多普勒頻率的布置的示意性框圖。
具體實(shí)施例方式在下文，將提供用于估計(jì)在通信信道上傳遞的信號(hào)的最大多普勒頻率的過程的一些實(shí)施例的詳細(xì)描述。同樣，將提供在通信節(jié)點(diǎn)中適合于估計(jì)在信道上傳遞的信號(hào)的最大多普勒頻率的布置的一些實(shí)施例的詳細(xì)描述。圖I是例證用于通過估計(jì)在移動(dòng)寬帶系統(tǒng)中物理信道上傳遞的信號(hào)的最大多普勒頻率來支持通信信道上的無線通信的過程的實(shí)施例。該圖中的步驟可在通信節(jié)點(diǎn)中執(zhí)行。這種通信節(jié)點(diǎn)可以是無線電接入網(wǎng)中的接入節(jié)點(diǎn)或用戶終端。在圖I中，該過程開始于第一步驟110，提供信道的估計(jì)。這可以不同方式執(zhí)行?，F(xiàn)在將簡(jiǎn)要描述一個(gè)示例?？蓮睦鐭o線電接入網(wǎng)中的接入節(jié)點(diǎn)或用戶終端中的發(fā)射器發(fā)送包括導(dǎo)頻符號(hào)的導(dǎo)頻信號(hào)。當(dāng)接收器接收到導(dǎo)頻信號(hào)時(shí)，可以各種方式處理導(dǎo)頻信號(hào)。例如，信號(hào)可經(jīng)濾波、放大并轉(zhuǎn)換成數(shù)字樣本。將經(jīng)處理的信號(hào)或者處理后的樣本提供給信道估計(jì)器。信道估計(jì)器將接收的數(shù)字樣本與已知符號(hào)相關(guān)以提供信道的估計(jì)。接收器具有包括例如存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的導(dǎo)頻符號(hào)的導(dǎo)頻信號(hào)，使得接收器提前知道所述信號(hào)和/或符號(hào)，使得接收器可將接收的信號(hào)和/或符號(hào)與已知信號(hào)和/或符號(hào)比較或相關(guān)。導(dǎo)頻符號(hào)可以是任何已知的參考符號(hào)。對(duì)于平坦衰落條件，信道脈沖響應(yīng)可表示為 fcft, ) = rfrMC )(]) οm是具有零均值和單位方差的廣義穩(wěn)態(tài)隨機(jī)過程,,其中τ.
是采樣周期。
圖I還例證了第二步驟120，獲得所討論信道的信道響應(yīng)的信道自相關(guān)函數(shù)。使用從導(dǎo)頻信號(hào)或?qū)ьl符號(hào)獲得的信道估計(jì)，可導(dǎo)出自相關(guān)函數(shù)。自相關(guān)函數(shù)表示為￥0。根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，該過程還包括步驟130，將信道自相關(guān)函數(shù)表達(dá)為零階貝塞爾函數(shù)。自相關(guān)函數(shù)是其中/d是最大多普勒頻率，I是采樣周期，并且厶是第一類零階貝塞爾函數(shù)。另外步驟140對(duì)第一類零階貝塞爾函數(shù)應(yīng)用泰勒展開式。根據(jù)在圖I中例證的方法的實(shí)施例，另外步驟150執(zhí)行信道自相關(guān)函數(shù)的求導(dǎo)以獲得最大多普勒頻率的估計(jì)。在圖I中例證的方法實(shí)施例中的最后步驟160要使用獲得的最大多普勒頻率的估計(jì)來補(bǔ)償接收信號(hào)的接收器中的當(dāng)前多普勒效應(yīng)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，τ的選擇應(yīng)該滿足奈奎斯特值的要求。換句話說，卜吣。假設(shè)，真實(shí)系統(tǒng)中的最大/d大約為1000Hz,貝Ul應(yīng)該小于O. 5ms。應(yīng)用泰勒展開式給出
(2J
4 36[41
/_如):i - P +g** -晶I‘ *⑷
其中當(dāng)Ptl時(shí)，則itwIw被限制在零周圍的鄰域中。在常規(guī)方法中，對(duì)于小I, I ^用于近似_4和|，或等效地，可通過求解二次方程I 二g = Md容易地獲得最大多普勒頻率。然而，隨著#增大，這個(gè)解的準(zhǔn)確性由于引入近似誤差而迅速下降。為了提高準(zhǔn)確性，有必要使用近似I - ζ +窆乃
64 23044 _
至卜g + ‘。可惜，將難以求解由它們形成的方程，這是因?yàn)榈亩?degree)大于 2。根據(jù)⑵和(3)，我們定義
M*) =. ιβω ~ -/ 知 =1^*2 + '* + 酵)(5!。計(jì)算-并且根據(jù)g ; r,(r)-智,我們發(fā)現(xiàn)該方程不僅仍是二次方程，而
且近似誤差也降到了‘ + 0(4》。
768根據(jù)該過程的實(shí)施例，最大多普勒頻率OM定義為Mx) = JeM ^t I · Μ3—*:丨，其中a和b是常數(shù),并且爲(wèi)是零階貝塞爾函數(shù),并且I是lir/d,其中t是采樣周期,并且厶是最大多普勒頻率。根據(jù)⑵、(3)和⑷，可求解下式
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^23#4i Ι " 2561(6'獲得a O. I并且b O. 0074。然后
!>{*》= /#{*) ~ 0-1 · /e(2Jt) f O—OOM ·/β《3.*) * 0,9074 - O,.1666α* 暑。在這個(gè)解決方案中，僅θ ι8>留下了，并且這指示可獲得更準(zhǔn)確的結(jié)果。該過程的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，它可用于改進(jìn)多普勒頻率估計(jì)的準(zhǔn)確性。這在多種情形和系統(tǒng)中能夠是有用的。它在長(zhǎng)期演進(jìn)高級(jí)(LTE-A)中的信道狀態(tài)信息參考信號(hào)(CSI-RS)中可能非常有用，其中CSI-RS分配取決于無線信道的改變率。根據(jù)估計(jì)的多普勒頻率，可優(yōu)化由于CSI-RS引起的開銷，這可對(duì)改進(jìn)系統(tǒng)的總體吞吐量做出貢獻(xiàn)。通過估計(jì)的多普勒頻率，給出指導(dǎo)以降低由于低多普勒頻率所引起的不必要的信道估計(jì)。圖2是例證在通信節(jié)點(diǎn)200中的布置的實(shí)施例的示意性框圖，所述布置適合于估計(jì)在信道上傳遞的信號(hào)的最大多普勒頻率。通信節(jié)點(diǎn)可以是無線通信網(wǎng)絡(luò)中通過無線電接口接收信號(hào)的任何節(jié)點(diǎn)，例如用戶設(shè)備或無線電接入網(wǎng)中的接入節(jié)點(diǎn)。該布置包括適合于估計(jì)信道的信道估計(jì)器210。可以不同方式執(zhí)行對(duì)信道的估計(jì)。上面簡(jiǎn)要描述了一個(gè)示例，并且將不進(jìn)行再次重復(fù)。該布置還包括自相關(guān)發(fā)生器220，自相關(guān)發(fā)生器220適合于生成信道的信道脈沖響應(yīng)的自相關(guān)函數(shù)。該布置還包括處理單元230，適合于將信道自相關(guān)函數(shù)表達(dá)為零階貝塞爾函數(shù)；應(yīng)用零階貝塞爾函數(shù)的泰勒展開式；執(zhí)行信道自相關(guān)函數(shù)的求導(dǎo)以獲得最大多普勒頻率的估計(jì)；以及使用獲得的最大多普勒頻率的估計(jì)以補(bǔ)償接收信號(hào)的接收器中的當(dāng)前多普勒效應(yīng)。根據(jù)另一實(shí)施例，處理單元230還適合于定義最大多普勒頻率 Μ為
權(quán)利要求
1.一種用于通過估計(jì)在移動(dòng)寬帶系統(tǒng)中的物理信道上傳遞的信號(hào)的最大多普勒頻率支持所述信道上無線通信的方法，所述方法包括 -提供所述信道的估計(jì)(110)； -獲得所述信道的信道脈沖響應(yīng)的信道自相關(guān)函數(shù)(120)； -將所述信道自相關(guān)函數(shù)表達(dá)為零階貝塞爾函數(shù)(130)； -應(yīng)用所述零階貝塞爾函數(shù)的泰勒展開式(140)； -執(zhí)行所述信道自相關(guān)函數(shù)的求導(dǎo)(150)以獲得所述最大多普勒頻率的估計(jì)；以及 -使用所述獲得的所述最大多普勒頻率的估計(jì)(160)以補(bǔ)償接收所述信號(hào)的接收器中的當(dāng)前多普勒效應(yīng)。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其中獲得所述最大多普勒頻率的估計(jì)包括將所述最大多普勒頻率D(x)定義為 ) ~ /o(t) - s 細(xì)2*}+，其中a和b是常數(shù)，而《4是零階貝塞爾函數(shù)，并且#是2胃/其中I是釆樣周期，并且厶是最大多普勒頻率。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中I> IU。
4.如權(quán)利要求2或3所述的方法，其中a近似為0.1，并且b近似為0. 0074。
5.如權(quán)利要求4所述的方法,其中近似為DOO、09074 — C1666T1 + < (**)o
6.ー種在通信節(jié)點(diǎn)(200)中適合于估計(jì)移動(dòng)寬帶系統(tǒng)中信道上傳遞的信號(hào)的最大多普勒頻率的布置，所述布置包括 -信道估計(jì)器(210)，適合于估計(jì)所述信道； -自相關(guān)發(fā)生器(220)，適合于生成所述信道的信道脈沖響應(yīng)的自相關(guān)函數(shù)； -處理單元(230)，適合于將所述信道自相關(guān)函數(shù)表達(dá)為零階貝塞爾函數(shù)；應(yīng)用所述零階貝塞爾函數(shù)的泰勒展開式；執(zhí)行所述信道自相關(guān)函數(shù)的求導(dǎo)以獲得所述最大多普勒頻率的估計(jì)；以及使用所述獲得的所述最大多普勒頻率的估計(jì)以補(bǔ)償接收所述信號(hào)的接收器中的當(dāng)前多普勒效應(yīng)。
7.如權(quán)利要求6所述的布置，其中適合于獲得所述最大多普勒頻率的估計(jì)的所述處理單元還適合于將所述最大多普勒頻率! w定義為m.*)= hm-其中a和b是常數(shù)，并且ふ是零階貝塞爾函數(shù)，并且^ 是2 /^,其中I是采樣周期，并且/d是最大多普勒頻率。
8.如權(quán)利要求6所述的布置,其中と>。
9.如權(quán)利要求6或7所述的布置，其中a近似為0.I，并且b近似為0.0074。
10.如權(quán)利要求9所述的布置，其中UC*)近似為々0-9074-e.umx1 + o(**)。
全文摘要
一種方法和通信節(jié)點(diǎn)(200)中的布置，用于通過估計(jì)在移動(dòng)寬帶系統(tǒng)中物理信道上傳遞的信號(hào)的最大多普勒頻率支持在該信道上的無線通信，該方法包括提供信道的估計(jì)(110)，獲得信道的信道脈沖響應(yīng)的信道自相關(guān)函數(shù)(120)。該方法還包括將信道自相關(guān)函數(shù)表達(dá)為零階貝塞爾函數(shù)(130)并應(yīng)用零階貝塞爾函數(shù)的泰勒展開式(140)。該方法還包括執(zhí)行信道自相關(guān)函數(shù)的求導(dǎo)(150)以獲得最大多普勒頻率的估計(jì)，并使用獲得的最大多普勒頻率的估計(jì)(160)來補(bǔ)償接收信號(hào)的接收器中的當(dāng)前多普勒效應(yīng)。
文檔編號(hào)H04L27/00GK102783108SQ201080065315
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2010年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月11日
發(fā)明者Z.馬 申請(qǐng)人:瑞典愛立信有限公司