專利名稱:多點(diǎn)傳播信道中的載波相位差的檢測與跟蹤方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及電訊系統(tǒng)以及無線通訊系統(tǒng)領(lǐng)域,特別涉及無線通信載波相位檢測跟蹤技術(shù)領(lǐng)域,具體是指一種多點(diǎn)傳播信道中的載波相位差的檢測與跟蹤方法及其裝置。
背景技術(shù):
常見的無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)包含許多小區(qū),每一小區(qū)中設(shè)有一個(gè)或多個(gè)基站。由于小區(qū)中移動(dòng)用戶的位置是隨機(jī)的,移動(dòng)用戶與服務(wù)基站之間的信道質(zhì)量變化范圍很大。以圖1 中的移動(dòng)用戶120和122為例,移動(dòng)用戶120和122都在由基站112服務(wù)的小區(qū)內(nèi)。移動(dòng)用戶120與基站112距離很近,因此兩者之間的信道質(zhì)量較高,可以實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)流量。另一方面,移動(dòng)用戶122位于受服小區(qū)的邊緣,與基站112之間距離較遠(yuǎn)。在基站 112用于向移動(dòng)用戶122輸送信號的下行信道中,下行信號的強(qiáng)度因距離的增加而受到更多的衰減。此外,由于移動(dòng)用戶122更接近相鄰小區(qū),它所受到的來自相鄰小區(qū)基站114和 116的信號的干擾也更強(qiáng)大。因此在小區(qū)邊緣,下行信道的質(zhì)量會很差。再者,在移動(dòng)用戶 122用于向基站112輸送信號的上行信道中,移動(dòng)用戶122的上行信號也會受位于相鄰小區(qū)的移動(dòng)用戶1 和126的影響而變壞。所以小區(qū)邊緣的上行信道質(zhì)量也會很差。綜上所述,小區(qū)邊緣的數(shù)據(jù)流量會較當(dāng)移動(dòng)用戶極為靠近基站時(shí)所能達(dá)到的峰值流量低很多。小區(qū)邊緣的低數(shù)據(jù)流量降低了整個(gè)小區(qū)的總體數(shù)據(jù)流量,從而大大地降低了網(wǎng)絡(luò)性能。為了改進(jìn)基于數(shù)據(jù)流量的網(wǎng)絡(luò)性能,多點(diǎn)傳播方案最近被引入無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。參見圖1,移動(dòng)用戶122與基站112相連,移動(dòng)用戶IM與基站114相連,移動(dòng)用戶126與基站116相連。在不采用多點(diǎn)傳播時(shí),每一個(gè)基站獨(dú)立地與相應(yīng)的移動(dòng)用戶通訊。以移動(dòng)用戶122為例,來自基站114和116的信號形成了干擾噪聲。如圖1所示,移動(dòng)用戶122位于小區(qū)邊緣,來自基站114和116的干擾可以遠(yuǎn)比來自基站112和116的信號強(qiáng)大,從而使得移動(dòng)用戶122的通訊質(zhì)量變得很差,進(jìn)而導(dǎo)致極低的數(shù)據(jù)流量。多點(diǎn)傳播方案的重點(diǎn)在于提高小區(qū)邊緣的性能,它的原理可以描述如下。一個(gè)多點(diǎn)傳播系統(tǒng)的實(shí)例見圖1。基站112、114、116構(gòu)成了一個(gè)協(xié)作多點(diǎn)傳播集。移動(dòng)用戶122、 124、126構(gòu)成了一個(gè)多點(diǎn)傳播系統(tǒng)的接收集。在圖1的多點(diǎn)傳播系統(tǒng)中,基站112、114、116 發(fā)送的是針對移動(dòng)用戶122、1對、1沈信號的組合。對于每個(gè)基站來說,每個(gè)移動(dòng)用戶的組合權(quán)重可以是不一樣的。借助精妙復(fù)雜的算法,各個(gè)基站發(fā)送的組合信號可以實(shí)現(xiàn)如下的效果當(dāng)來自基站112,114、116的信號抵達(dá)移動(dòng)用戶122時(shí),針對移動(dòng)用戶IM和126的信號被抵消或最小化,而針對移動(dòng)用戶122的信號則被最大化或增強(qiáng),從而移動(dòng)用戶122的信號質(zhì)量得到了有效的提高。同理,移動(dòng)用戶1 和126的信號在相應(yīng)的移動(dòng)用戶處也得到了有效的提高。在各個(gè)基站上的信號組合普遍被稱為“預(yù)編碼”。對應(yīng)于每個(gè)移動(dòng)用戶和每個(gè)基站的組合權(quán)重則構(gòu)成“預(yù)編碼矩陣”中的元素。移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的基站信號具有廣播或傳播的性質(zhì)。多點(diǎn)傳播方案形成了一個(gè)多點(diǎn)傳播信道的集合。多點(diǎn)傳播信道具有全部抵消干擾以及為每個(gè)移動(dòng)用戶構(gòu)造清晰信道的能力,這使得它的信道容量(一衡量網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量的指標(biāo))數(shù)倍于傳統(tǒng)的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。多點(diǎn)傳
8播方案已被LTE (長期演進(jìn)技術(shù))的先進(jìn)版本采納,并被稱為CoMP (協(xié)作多點(diǎn)傳輸),該名稱源自相鄰基站通過協(xié)作方式來實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)傳播。盡管多點(diǎn)傳播可以給無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)帶來巨大的益處,它的性能直接取決于協(xié)作基站能否擁有下行信道的信息。在圖1的多點(diǎn)傳播系統(tǒng)中,每個(gè)基站必須擁有全部介于基站和移動(dòng)用戶間的下行信道的信息以實(shí)現(xiàn)干擾抵消。圖1的多點(diǎn)傳播系統(tǒng)有3個(gè)基站和3個(gè)移動(dòng)用戶,因此一共有9個(gè)下行信道?;救绾潍@得下行信道信息和網(wǎng)絡(luò)的上下行信道的雙工方式有關(guān)。移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)有兩種雙工方式。一種是圖2所示的頻分雙工(FDD)。在FDD方式下,上行和下行信道同時(shí)工作于兩個(gè)不同的頻段。另一種是圖3所示的時(shí)分雙工(TDD)。在TDD 方式下,上行和下行信道共用一個(gè)頻段。在時(shí)域中,上行和下行信道交互工作,在時(shí)間上不重疊。還有一種仍處于概念階段的單一頻道全雙工系統(tǒng),在這個(gè)系統(tǒng)中,兩個(gè)無線設(shè)備(比如,一個(gè)基站和一個(gè)移動(dòng)用戶)在同一頻段上進(jìn)行全雙工通訊。然而這種雙工方式要進(jìn)入實(shí)用階段,必須要克服若干關(guān)鍵難題,譬如自干擾抵消和有限動(dòng)態(tài)范圍。在FDD無線網(wǎng)絡(luò)中,基站可以通過來自其服務(wù)的移動(dòng)用戶的信號來估計(jì)上行信道,移動(dòng)用戶可以通過來自服務(wù)基站的信號來估計(jì)下行信道。上行和下行信道一般來講因?yàn)槲挥诓煌念l段而并不相同,所以下行信道對基站來講是未知的。為了實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)傳播,移動(dòng)用戶需要通過上行信道將下行信道信息反饋給基站。然而反饋所需要的數(shù)據(jù)率可以很高,因此會消耗掉相當(dāng)一部分甚至絕大部分的上行信道容量。上行信道容量的損失削弱甚至抵消了多點(diǎn)傳播的益處。此外,基站需要可靠地恢復(fù)反饋數(shù)據(jù),因此反饋的信道信息需要很強(qiáng)的糾錯(cuò)編碼。 然而,編碼的糾錯(cuò)能力越強(qiáng),編碼解碼的延遲越長。如果信道在編解碼過程中發(fā)生變化,基站所獲得的信道數(shù)據(jù)則已經(jīng)過時(shí)了。在TDD無線網(wǎng)絡(luò)中,上行和下行信道共用一個(gè)頻段,因而上行信道和下行信道有緊密的聯(lián)系。假設(shè)基站和移動(dòng)用戶采用相位同步的載波(即基站載波與移動(dòng)用戶載波的相位差為零或已知),那么上行信道和下行信道是相同的。一旦基站估計(jì)出上行信道,自然地也就獲得了下行信道的信息。當(dāng)然,由于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)動(dòng)性,信道會隨時(shí)間而變化。因此嚴(yán)格說來,上行信道和下行信道并不精確相等,原因在于如圖3所示的上行信道和下行信道的傳輸乃是在不同的時(shí)間發(fā)生。然而,一般情況下上行信道和下行信道交互工作的周期相對于無線信道的變化速度很短,因此上行信道和下行信道的差別很小,因此足以認(rèn)為二者相等。由于基站只能估計(jì)與之相連的移動(dòng)用戶的上行信道,多點(diǎn)傳播系統(tǒng)中的每個(gè)基站需要與其它協(xié)作基站交換信道估計(jì)信息。一般說來,這種交換是通過連接所有基站的高速主干回路來實(shí)現(xiàn),如以太網(wǎng)或光纜。在圖1的例子中,基站112可以估計(jì)介于基站112和移動(dòng)用戶122,介于基站112和移動(dòng)用戶124,以及介于基站112和移動(dòng)用戶1 的上行信道。 然后基站112將上述信道的信息發(fā)送至基站114和基站116,并從基站114和基站116獲得相應(yīng)的與之相連的移動(dòng)用戶之上行信道的信息。上述的信息交換通過高速主干回路連接 110實(shí)現(xiàn)。信息交換結(jié)束后,每個(gè)基站都擁有多點(diǎn)傳輸?shù)念A(yù)編碼矩陣所需的整體信道信息。在實(shí)際情況中,基站載波與移動(dòng)用戶載波之間的相位差不僅存在而且是隨機(jī)的。 因此即使在TDD網(wǎng)絡(luò),基站觀察到的上行信道和移動(dòng)用戶觀察到的下行信道不再相同。一種使基站獲取下行信道信息的辦法與FDD無線網(wǎng)絡(luò)的情形一樣,即通過移動(dòng)用戶經(jīng)上行信道進(jìn)行反饋。然而,在TDD無線網(wǎng)絡(luò)中,上行鏈容量已經(jīng)被共享頻段的下行鏈所減少,因此上行信道的反饋開銷對上行鏈容量的削弱更大。此外,在FDD網(wǎng)絡(luò)中提到的編解碼延遲的缺點(diǎn)也同樣存在于FDD網(wǎng)絡(luò)?;竞鸵苿?dòng)用戶有可能通過復(fù)雜昂貴的手段實(shí)現(xiàn)相位鎖定。譬如,所有的基站和移動(dòng)用戶可以通過全球定位基準(zhǔn)(GPQ的參考信號實(shí)行同步。但是這需要高性能高價(jià)格的射頻器件以及繁雜的信號處理算法,為此而增加的體積、成本、功耗并不適合對體積、成本、 功耗有嚴(yán)格限制的移動(dòng)用戶設(shè)備。此外。基于GPS的同步方案要求來自多個(gè)GPS衛(wèi)星的直達(dá)視距信號,而這些信號常常會被建筑物和樹林等障礙物所阻擋,從而連貫一致的性能質(zhì)量得不到保障。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn),提供一種有效進(jìn)行多點(diǎn)傳播信道中的載波相位差的檢測與跟蹤的方法及其裝置。下面的描述作為關(guān)于本發(fā)明的若干方面的概要,提供了對這些方面的基本理解。 本概要的目的是就本發(fā)明若干方面的有關(guān)概念給出作為后續(xù)詳細(xì)描述之前奏的簡要介紹。在兩個(gè)無線設(shè)備之間的載波相位差(CPD)的檢測這一主題下,本發(fā)明的若干方面通過一些發(fā)明體現(xiàn)以及相關(guān)的所公布之細(xì)節(jié)而得以描述??紤]TDD網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)基站和一個(gè)移動(dòng)用戶的情形。在一個(gè)示范性的信令協(xié)議中,移動(dòng)用戶發(fā)送第一訓(xùn)練信號(導(dǎo)頻信號) 至基站來估計(jì)上行信道,基站發(fā)送一個(gè)訓(xùn)練信號至移動(dòng)用戶來估計(jì)下行信道。然后,移動(dòng)用戶發(fā)送經(jīng)下行信道相位所補(bǔ)償?shù)牡诙?xùn)練信號至基站,基站通過來自移動(dòng)用戶的第二訓(xùn)練信號來檢測CPD?;蛘撸苿?dòng)用戶可以發(fā)送下行信道估計(jì)的相位至基站來檢測CPD。本發(fā)明的另一方面涉及無線網(wǎng)絡(luò)中的多點(diǎn)傳輸,該網(wǎng)絡(luò)的雙工方式可以是TDD或混合TDD/FDD。若干基站可以構(gòu)成一多點(diǎn)傳播集合以產(chǎn)生針對一移動(dòng)用戶集合的多點(diǎn)傳播信道。多點(diǎn)傳播集中的基站首先通過預(yù)先指定的信令協(xié)議檢測出下行信道集的CPD,然后, 基站通過檢測出的CPD與基站獲得的相應(yīng)的上行信道來獲得下行信道集的信息。最后各個(gè)基站利用下行信道集來計(jì)算每個(gè)移動(dòng)用戶的組合權(quán)重,使得當(dāng)組合信號抵達(dá)移動(dòng)用戶時(shí), 該移動(dòng)用戶的信號得到增強(qiáng),而其它移動(dòng)用戶的信號則被減弱或完全抵消。本發(fā)明的又一方面涉及一種無線通訊機(jī)制。在無線多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)中, 兩個(gè)帶有多個(gè)天線的子系統(tǒng)可以相互通訊。對于其中一個(gè)子系統(tǒng)來說,它所用來向另外一個(gè)子系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)的MIMO信道被稱為該子系統(tǒng)的“發(fā)送”信道,它所用來從另外一個(gè)子系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)的MIMO信道則被稱為該子系統(tǒng)的“接收”信道。每個(gè)無線子系統(tǒng)可以通過預(yù)先指定的信令協(xié)議來獲得其發(fā)送信道的信息,從而可以利用所獲得的發(fā)送信道的信息來實(shí)現(xiàn)基于各種準(zhǔn)則的預(yù)編碼。本發(fā)明的再一個(gè)方面涉及另一種無線通訊機(jī)制。一個(gè)由若干無線設(shè)備組成的系統(tǒng)通過采用檢測到的CPD來同步各設(shè)備的時(shí)鐘。CPD可以用來驅(qū)動(dòng)鎖相環(huán)或鎖頻環(huán),從而實(shí)現(xiàn)無線設(shè)備時(shí)鐘之間的相位同步或頻率同步。本發(fā)明還有一方面涉及一種裝置。該裝置采集一組CPD的測量數(shù)據(jù),并根據(jù)各種準(zhǔn)則對數(shù)據(jù)實(shí)施各種組合以產(chǎn)生CPD的最終檢測結(jié)果。此外,還可以對檢測到的CPD序列進(jìn)行濾波而得到更可靠的檢測和跟蹤C(jī)PD隨時(shí)間的變化。更進(jìn)一步地,CPD的時(shí)域變化可以用包含一組參數(shù)的模型來描述,因此CDP的時(shí)變跟蹤可以等效地轉(zhuǎn)化為CDP模型參數(shù)的估計(jì)與跟蹤。估計(jì)和跟蹤隨機(jī)CPD信號的參數(shù)模型中有限數(shù)目的參數(shù)與跟蹤隨機(jī)CPD信號本身相比,前者更加可靠,因而可以從模型中重構(gòu)出更精確的CPD估計(jì)。本發(fā)明的一些方面包含了在下面即將詳細(xì)描述特別是在權(quán)力要求中即將得以強(qiáng)調(diào)的特性,而達(dá)到了前述及與之相關(guān)的目的。隨后的描述以及附圖詳細(xì)地闡明了本發(fā)明的一些方面中若干具有解說性的特性。必須說明的是,實(shí)現(xiàn)本發(fā)明諸多方面的原理有各種各樣的方式,所闡述的特性僅僅代表了這些方式中的若干種。而本申請中的全篇描述則適用并涵蓋本發(fā)明的全部方面以及它們的等效表達(dá)。
圖1描述了一個(gè)包含一多點(diǎn)傳播系統(tǒng)的無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。圖2描述了 FDD系統(tǒng)的時(shí)域和頻域特性。圖3描述了 TDD系統(tǒng)的時(shí)域和頻域特性。圖4描述了 TDD系統(tǒng)中下行信道、上行信道、以及載波相位之間的關(guān)系。圖5描述了一個(gè)應(yīng)用信令協(xié)議檢測CPD的示范系統(tǒng)。圖6描述了一個(gè)檢測CPD的示范性步驟。圖7描述了一個(gè)采用下行信道相位反饋的、示范性的信令協(xié)議來檢測CPD的示范系統(tǒng)。圖8描述了一個(gè)基站用于獲得下行信道信息的示范系統(tǒng)。圖9描述了一個(gè)不需通過專門檢測CPD而獲取下行信道信息的示范系統(tǒng)。圖10描述了一個(gè)不需通過專門檢測CPD而估計(jì)下行信道信息的示范步驟。圖11展示了一個(gè)通過下行信道相位反饋而獲取下行信道信息的示范系統(tǒng)。圖12描述了一個(gè)混合FDD/TDD示范系統(tǒng)。圖13描述了一個(gè)示范性的點(diǎn)對點(diǎn)無線系統(tǒng)。圖14描述了一個(gè)利用CPD檢測實(shí)現(xiàn)同步的示范性無線設(shè)備系統(tǒng)。圖15描述了一個(gè)沒有第一上行導(dǎo)頻信號的示范協(xié)議時(shí)序。圖16描述了一個(gè)利用CPD信號的參數(shù)模型來跟蹤C(jī)PD的示范系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容,特舉以下實(shí)施例詳細(xì)說明。本申請借助附圖描述了在本申請中所公開的發(fā)明主旨。描述中所引用的數(shù)字標(biāo)記對應(yīng)于附圖中相應(yīng)的元素。下文中描述了許多用于解釋目的的具體細(xì)節(jié),以期達(dá)到對發(fā)明主旨的詳細(xì)理解。然而在許多情況下,將發(fā)明主旨付諸實(shí)踐可能并不一定需要這些具體細(xì)節(jié)。本發(fā)明采用了若干術(shù)語來描述在各種無線網(wǎng)絡(luò)中相互通訊的雙方。比如,無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的“基站”與“移動(dòng)用戶”。又比如,在點(diǎn)對點(diǎn)無線MIMO系統(tǒng)中,“子系統(tǒng)”被用來描述通訊雙方的任何一方。對于某些無線網(wǎng)絡(luò)來說,采用該類網(wǎng)絡(luò)的專用術(shù)語會使描述更具針對性。在另外一些情形下,其中包括本發(fā)明的一些方面涵蓋不止一種無線網(wǎng)絡(luò)的情形,更普適的術(shù)語則會使描述更加精確。因此,除了上述專用術(shù)語外,“參考設(shè)備”以及“非參考設(shè)備”也被用來描述通訊的雙方。參考設(shè)備和非參考設(shè)備之間的區(qū)別在于非參考設(shè)備可以依據(jù)事先確定的信令協(xié)議從參考設(shè)備所發(fā)出的信號中提取下文所描述的所需的信息。在無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中,基站屬于非參考設(shè)備,而移動(dòng)用戶則屬于參考設(shè)備。相應(yīng)地,由非參考設(shè)備至參考設(shè)備的信道被稱為下行信道,由參考設(shè)備至非參考設(shè)備的信道則被稱為上行信道。在點(diǎn)對點(diǎn)無線MIMO系統(tǒng)中,上述區(qū)別則無關(guān)緊要,一個(gè)子系統(tǒng)可以被稱之為參考設(shè)備,而另一個(gè)子系統(tǒng)則被稱之為非參考設(shè)備,反之亦然。無線通訊網(wǎng)絡(luò)中的多點(diǎn)傳播系統(tǒng)要求協(xié)作基站擁有下行信道信息。該信息可以通過移動(dòng)用戶經(jīng)上行信道反饋至基站。然而反饋開銷會在相當(dāng)程度上減小上行鏈容量,對于 TDD無線網(wǎng)絡(luò)來說尤其如此。此外,如果信道變化迅速,編碼與解碼所帶來的網(wǎng)絡(luò)延遲會使得下行信道信息在抵達(dá)基站時(shí)已經(jīng)過時(shí)。另外一種使基站與移動(dòng)用戶相位同步的辦法是通過精密公共參考源,如GPS。對于 TDD網(wǎng)絡(luò)中同步的基站移動(dòng)用戶對來說,上行信道與下行信道對等(不計(jì)已知的相位差), 故基站可以通過從移動(dòng)用戶所發(fā)出的信號中估計(jì)上行信道來獲得下行信道。然而,實(shí)現(xiàn)基站與移動(dòng)用戶的相位同步需要昂貴的射頻器件和復(fù)雜的信號處理,這對于要求低功耗、低價(jià)格、小尺寸的移動(dòng)設(shè)備來說并不現(xiàn)實(shí)。此外,通過GPS信號實(shí)現(xiàn)相位同步要求多個(gè)來自 GPS衛(wèi)星的直接視距信號,當(dāng)移動(dòng)用戶在室內(nèi)、城市街道上以及樹下等環(huán)境中,這樣的要求不一定得到滿足。所以這種方法并不能保證連貫如一的服務(wù)質(zhì)量。相位差(CPD)檢測圖4描述了 TDD系統(tǒng)中下行信道hdl,上行信道hul,基站載波相位(K,以及移動(dòng)用戶載波相位Φω之間的關(guān)系。不計(jì)調(diào)制路徑(發(fā)射路徑)與解調(diào)路徑(接收路徑)的相位差,上述變量之間存在如下關(guān)系
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hul =鼻-扒)h其中h為基站與移動(dòng)用戶之間的信道。為簡單起見,圖4中的h被作為標(biāo)量處理。 然而需要指出的是本申請之描述可以直接推廣至矩陣信道的情形,例如MIMO信道,在其中基站或移動(dòng)用戶配置了一個(gè)以上的天線。需要指出的是,對于諸如LTE網(wǎng)絡(luò)中子載波等窄帶信道而言,信道在頻域上是平的,因此h代表相應(yīng)子載波頻率處的信道增益。對于信道增益隨頻率而變化的寬帶信道來說,h則為頻率的函數(shù)h = h(f)。由式(1),下行信道與上行信道的關(guān)系為hdi =(2)由式⑵可見,如果基站與移動(dòng)用戶間的相位差即CPD Δ φ = (K-Ctm為已知,下行信道便可以從上行信道的信息中恢復(fù)出來。換句話說,為了從上行信道信息中導(dǎo)出下行信道信息,必須要首先檢測CPD。圖5描述了一個(gè)應(yīng)用信令協(xié)議檢測CPD的示范系統(tǒng)。在圖5中,基站510包含下行導(dǎo)頻信號裝置512,上行信道估計(jì)器514和CPD檢測器516。在此和后續(xù)的描述中,術(shù)語 “導(dǎo)頻信號”與“訓(xùn)練信號”以及“參考信號”等等含義相同,均表示為通訊雙方所知的用于信道估計(jì)的信號。如果一個(gè)導(dǎo)頻信號在發(fā)送前還經(jīng)過處理,那么處理前的導(dǎo)頻信號則被稱為“基本”導(dǎo)頻信號。移動(dòng)用戶550包含下行信道估計(jì)器552,第一上行導(dǎo)頻信號裝置554 和第二上行導(dǎo)頻信號裝置陽6。下行導(dǎo)頻信號裝置512發(fā)送下行導(dǎo)頻信號,該信號被下行信道估計(jì)器552接收以估計(jì)下行信道hdl。第一上行導(dǎo)頻信號裝置5M發(fā)送第一上行導(dǎo)頻信號P1,該信號等同于第一“基本”上行導(dǎo)頻信號Q1,即P1 =仏。上行信道估計(jì)器514接收并利用第一上行導(dǎo)頻信號來估計(jì)上行信道hul。第二上行導(dǎo)頻信號裝置556利用估計(jì)出的下行信道的相位來反旋第二“基本”上行導(dǎo)頻信號%,從而生成第二上行導(dǎo)頻信號P2
權(quán)利要求
1.一種通訊網(wǎng)絡(luò)中的通訊方法,該網(wǎng)絡(luò)具有至少一個(gè)參考設(shè)備和至少一個(gè)非參考設(shè)備,其特征在于,該方法包括(a)從上述非參考設(shè)備經(jīng)下行信道發(fā)送一下行導(dǎo)頻信號至上述參考設(shè)備,(b)在上述參考設(shè)備端從上述下行導(dǎo)頻信號中產(chǎn)生一下行信道估計(jì),(c)從上述參考設(shè)備端發(fā)送至少一個(gè)來自一上行鏈信號集合的上行鏈信號至上述非參考設(shè)備,其中,至少一個(gè)上述上行鏈信號依賴于在上述參考設(shè)備端的上述下行信道估計(jì),以及(d)從由上述非參考設(shè)備接收到的上述上行鏈信號來計(jì)算載波相位差CPD;據(jù)此,上述非參考設(shè)備獲取了上述載波相位差CPD的值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的通訊方法,其特征在于(a)上述上行鏈信號集合包含一第一上行導(dǎo)頻信號和一第二上行導(dǎo)頻信號,其中,上述第二上行導(dǎo)頻信號由一個(gè)第二基本上行導(dǎo)頻信號在上述參考設(shè)備端被反旋而得到,反旋的相位即為上述下行信道估計(jì)的相位,以及(b)上述第二上行導(dǎo)頻信號被發(fā)送至上述非參考設(shè)備以計(jì)算上述載波相位差CPD。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的通訊方法,其特征在于,計(jì)算上述載波相位差 CPD進(jìn)一步包括(a)在上述非參考設(shè)備端從上述第二上行導(dǎo)頻信號中消去上述第二基本上行導(dǎo)頻信號,以及(b)從消去上述第二基本上行導(dǎo)頻信號后的上述第二上行導(dǎo)頻信號中檢測載波相位差CPD。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的通訊方法,其特征在于,上述第二基本上行導(dǎo)頻信號與上述第一上行導(dǎo)頻信號相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的通訊方法,其特征在于,上述上行鏈信號集合包含上述第一上行導(dǎo)頻信號和至少一個(gè)下行信道相位,上述第一上行導(dǎo)頻信號和上述下行信道相位被發(fā)送至上述非參考設(shè)備以計(jì)算上述載波相位差CPD。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的通訊方法,其特征在于,計(jì)算上述載波相位差 CPD進(jìn)一步包括(a)在上述非參考設(shè)備端通過上述第一上行導(dǎo)頻信號生成一上行信道估計(jì),以及(b)由上述上行信道估計(jì)和上述下行信道相位計(jì)算上述載波相位差CPD,據(jù)此,上述非參考設(shè)備獲取了上述載波相位差CPD的值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的通訊方法,其特征在于,進(jìn)一步包括(a)在上述網(wǎng)絡(luò)中的上述非參考設(shè)備端,由上述上行鏈信號生成一上行信道估計(jì),以及(b)由上述載波相位差CPD和上述上行信道估計(jì)生成一下行信道估計(jì),據(jù)此,上述非參考設(shè)備獲取了上述下行信道的估計(jì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的通訊方法,其特征在于,上述網(wǎng)絡(luò)為一多點(diǎn)傳播系統(tǒng),上述非參考設(shè)備為一基站,上述參考設(shè)備為一移動(dòng)用戶,進(jìn)一步包括(a)將生成上述下行信道估計(jì)之步驟重復(fù)若干遍,直到上述基站獲取了上述多點(diǎn)傳播系統(tǒng)中全部上述移動(dòng)用戶的相應(yīng)下行信道,(b)基站之間通過主干回路網(wǎng)絡(luò)交換下行信道估計(jì),使得在交換之后,所有上述基站都擁有了所有的下行信道估計(jì),以及(C)通過上述下行信道估計(jì)計(jì)算預(yù)編碼矩陣,據(jù)此,上述多點(diǎn)傳播系統(tǒng)得以使用上述預(yù)編碼矩陣。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的通訊方法,其特征在于,上述網(wǎng)絡(luò)為一點(diǎn)對點(diǎn)無線多輸入多輸出系統(tǒng),該系統(tǒng)包含一第一子系統(tǒng)和一第二子系統(tǒng),進(jìn)一步包括重復(fù)地執(zhí)行在上述非參考設(shè)備端生成上述下行信道估計(jì)之步驟兩遍,并且(a)在第一次執(zhí)行上述步驟時(shí),上述第一子系統(tǒng)被指定為上述非參考設(shè)備,上述第二子系統(tǒng)被指定為上述參考設(shè)備,據(jù)此,上述第一子系統(tǒng)獲取了作為其發(fā)送信道估計(jì)的上述下行信道估計(jì),以及(b)在第二次執(zhí)行上述步驟時(shí),上述第一子系統(tǒng)被指定為上述參考設(shè)備,上述第二子系統(tǒng)被指定為上述非參考設(shè)備,據(jù)此,上述第二子系統(tǒng)獲取了作為其發(fā)送信道估計(jì)的上述下行信道估計(jì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的通訊方法,其特征在于,上述網(wǎng)絡(luò)為一點(diǎn)對點(diǎn)無線多輸入多輸出系統(tǒng),該系統(tǒng)包含一第一子系統(tǒng)和一第二子系統(tǒng),上述第一子系統(tǒng)作為上述非參考設(shè)備,上述第二子系統(tǒng)作為上述參考設(shè)備,進(jìn)一步包括(a)在上述非參考設(shè)備端,由上述上行鏈信號生成一上行信道估計(jì),(b)在上述非參考設(shè)備端,由上述載波相位差CPD和上述上行信道估計(jì)生成一下行信道估計(jì),上述非參考設(shè)備端的上述下行信道估計(jì)亦為上述第一子系統(tǒng)的發(fā)送信道估計(jì),(c)在上述非參考設(shè)備端經(jīng)上述下行信道發(fā)送上述載波相位差CPD至上述參考設(shè)備,以及(d)在上述參考設(shè)備端,由上述載波相位差CPD和上述下行信道估計(jì)生成一上行信道估計(jì),上述參考設(shè)備端的上述上行信道估計(jì)亦為第二子系統(tǒng)的發(fā)送信道估計(jì),據(jù)此,上述第一子系統(tǒng)和上述第二子系統(tǒng)都獲取了上述發(fā)送信道估計(jì)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的通訊方法,其特征在于,進(jìn)一步包括(a)將上述非參考設(shè)備的時(shí)鐘通過上述載波相位差CPD而實(shí)現(xiàn)與上述參考設(shè)備的時(shí)鐘同步,以及(b)重復(fù)執(zhí)行時(shí)鐘同步步驟若干遍,直至所有上述非參考設(shè)備都同步于上述參考設(shè)備。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的通訊方法,其特征在于,時(shí)鐘同步進(jìn)一步包括通過鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)相位同步。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的通訊方法,其特征在于,時(shí)鐘同步進(jìn)一步包括通過鎖頻環(huán)實(shí)現(xiàn)頻率同步。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的通訊方法,其特征在于,上述網(wǎng)絡(luò)的雙工方式為時(shí)分雙工。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的通訊方法,其特征在于,上述網(wǎng)絡(luò)的雙工方式為混合時(shí)分雙工與頻分雙工。
16.一種通訊網(wǎng)絡(luò)中的通訊方法,該網(wǎng)絡(luò)具有至少一個(gè)參考設(shè)備和至少一個(gè)非參考設(shè)備,其特征在于,該方法包括(a)從上述非參考設(shè)備經(jīng)下行信道發(fā)送一下行導(dǎo)頻信號至上述參考設(shè)備,(b)在上述參考設(shè)備端,由上述下行導(dǎo)頻信號產(chǎn)生一下行信道估計(jì),(C)在上述參考設(shè)備端經(jīng)上行信道發(fā)送一第一上行導(dǎo)頻信號至上述非參考設(shè)備,(d)在上述非參考設(shè)備端,由上述第一上行導(dǎo)頻信號生成一上行信道估計(jì),(e)經(jīng)上述上行信道發(fā)送一第二上行導(dǎo)頻信號,上述第二上行導(dǎo)頻信號依賴于在上述參考設(shè)備端的上述下行信道估計(jì),以及(f)在上述非參考設(shè)備端生成一下行信道估計(jì),據(jù)此,上述非參考設(shè)備獲取了上述下行信道估計(jì)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的通訊方法,其特征在于,上述網(wǎng)絡(luò)為一多點(diǎn)傳播系統(tǒng),上述非參考設(shè)備為一基站,上述參考設(shè)備為一移動(dòng)用戶。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的通訊方法,其特征在于,上述第二上行導(dǎo)頻信號由一個(gè)第二基本上行導(dǎo)頻信號在上述參考設(shè)備端被反旋而得到。反旋的相位即為上述下行信道估計(jì)的相位。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的通訊方法,其特征在于,生成上述下行信道估計(jì)進(jìn)一步包括(a)在上述非參考設(shè)備端,從上述第二上行導(dǎo)頻信號中消去上述第二基本上行導(dǎo)頻信號,以及(b)反旋上述上行信道估計(jì),反旋的相位為上述第二上行導(dǎo)頻信號在消去上述第二基本上行導(dǎo)頻信號后的相位。
20.一種通訊網(wǎng)絡(luò)中的通訊方法,包括(a)獲取兩個(gè)相互通訊的通訊設(shè)備之間的一新的載波相位差CPD的測量值,(b)將上述載波相位差CPD建模為一個(gè)依賴于上述兩個(gè)相互通訊的通訊設(shè)備之間的頻率差和一初始相位的函數(shù),(c)由一上述載波相位差CPD數(shù)值的時(shí)間序列來計(jì)算上述頻率差和上述初始相位,從而得到一頻率差的估計(jì)和一初始相位的估計(jì),以及(d)通過上述依賴于上述頻率差和上述初始相位的函數(shù),利用上述頻率差的估計(jì)和上述初始相位的估計(jì)來重構(gòu)上述載波相位差CPD,據(jù)此,重構(gòu)的載波相位差CPD被認(rèn)為是上述新的載波相位差CPD的測量值的更精確的版本。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的通訊方法,其特征在于,上述新的載波相位差CPD的測量值經(jīng)上述兩個(gè)相互通訊的通訊設(shè)備之間的信令協(xié)議而獲得。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的通訊方法,其特征在于,上述依賴于上述頻率差和上述初始相位的函數(shù)關(guān)于時(shí)間是線性的。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的通訊方法,其特征在于,進(jìn)一步包括通過對多個(gè)估計(jì)進(jìn)行組合而細(xì)化上述頻率差的估計(jì)和上述初始相位的估計(jì)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的通訊方法,其特征在于,對多個(gè)估計(jì)進(jìn)行的組合進(jìn)一步包括至少下列之一(a)平均,以及(b)濾波。
25.根據(jù)權(quán)利要求20所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的通訊方法,其特征在于,進(jìn)一步包括在時(shí)間上連續(xù)地重復(fù)由上述新的載波相位差CPD的測量值來重構(gòu)上述載波相位差CPD的步驟,據(jù)此,上述重構(gòu)的載波相位差CPD用于跟蹤上述新的載波相位差CPD的測量值隨時(shí)間的變化。
26.一個(gè)用于通訊網(wǎng)絡(luò)的裝置,該網(wǎng)絡(luò)具有至少一個(gè)參考設(shè)備和至少一個(gè)非參考設(shè)備, 其特征在于,該裝置包括(a)一在上述非參考設(shè)備端的下行導(dǎo)頻信號發(fā)送器,用來在上述非參考設(shè)備端經(jīng)下行信道發(fā)送下行導(dǎo)頻信號至上述參考設(shè)備,(b)一在上述參考設(shè)備端的下行信道估計(jì)器,用來在上述參考設(shè)備端由上述下行導(dǎo)頻信號產(chǎn)生一下行信道估計(jì),(c)一在上述參考設(shè)備端的包含至少一個(gè)上行鏈發(fā)送器之集合,用來在上述參考設(shè)備端發(fā)送至少一個(gè)來自一上行鏈信號集合的上行鏈信號至上述非參考設(shè)備,其中,至少一個(gè)上述上行鏈信號依賴于上述參考設(shè)備端的下行信道估計(jì),以及(d)一在上述非參考設(shè)備端的載波相位差CPD檢測器,用來通過上述上行鏈信號計(jì)算上述載波相位差CPD ;據(jù)此,上述載波相位差CPD檢測器將檢測出的載波相位差CPD提供給上述非參考設(shè)備。
27.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的用于通訊網(wǎng)絡(luò)的裝置,其特征在于(a)上述上行鏈信號集合包含一第一上行導(dǎo)頻信號和一第二上行導(dǎo)頻信號,上述第二上行導(dǎo)頻信號由一個(gè)第二基本上行導(dǎo)頻信號在上述參考設(shè)備端被反旋而得到,反旋的相位即為上述下行信道估計(jì)的相位,以及(b)在上述參考設(shè)備端的上述上行鏈發(fā)送器之集合包含一第二上行導(dǎo)頻信號發(fā)送器, 該發(fā)送器將上述第二上行導(dǎo)頻信號發(fā)送至上述非參考設(shè)備,使上述載波相位差CPD檢測器得以計(jì)算上述載波相位差CPD。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的用于通訊網(wǎng)絡(luò)的裝置,其特征在于,上述載波相位差CPD檢測器首先從上述第二上行導(dǎo)頻信號中消去上述第二基本上行導(dǎo)頻信號,然后從消去上述第二基本上行導(dǎo)頻信號的上述第二上行導(dǎo)頻信號中檢測上述載波相位差CPD。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的用于通訊網(wǎng)絡(luò)的裝置,其特征在于,上述第二基本上行導(dǎo)頻信號與上述第一上行導(dǎo)頻信號相同。
30.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的用于通訊網(wǎng)絡(luò)的裝置,其特征在于(a)上述上行鏈信號的集合包含上述第一上行導(dǎo)頻信號和至少一個(gè)下行信道相位,(b)在上述參考設(shè)備端的上行鏈發(fā)送器之集合包含一第一上行導(dǎo)頻信號發(fā)送器和一下行信道相位發(fā)送器,以及(c)上述第一上行導(dǎo)頻信號發(fā)送器將上述第一上行導(dǎo)頻信號、上述下行信道相位發(fā)送器將上述下行信道相位,發(fā)送至上述非參考設(shè)備,使得上述載波相位差CPD檢測器得以計(jì)算上述載波相位差CPD。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的用于通訊網(wǎng)絡(luò)的裝置,其特征在于,進(jìn)一步包括一在上述非參考設(shè)備端的上行信道估計(jì)器,用來產(chǎn)生一上行信道估計(jì),以使上述載波相位差CPD檢測器得以計(jì)算上述載波相位差CPD。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的用于通訊網(wǎng)絡(luò)的裝置,其特征在于,上述載波相位差CPD檢測器通過上述上行信道估計(jì)和上述下行信道相位來檢測上述載波相位差CPD。
33.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的用于通訊網(wǎng)絡(luò)的裝置,其特征在于,進(jìn)一步包括(a) 一在上述網(wǎng)絡(luò)中的上述非參考設(shè)備端的上行信道估計(jì)器,用來生成一上行信道估計(jì),以及(b) 一在上述非參考設(shè)備端的下行信道估計(jì)器,用來由上述載波相位差CPD和在上述非參考設(shè)備端的上述上行信道估計(jì)生成一下行信道估計(jì)。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的用于通訊網(wǎng)絡(luò)的裝置,其特征在于,上述網(wǎng)絡(luò)為一多點(diǎn)傳播系統(tǒng),上述非參考設(shè)備為一基站,上述參考設(shè)備為一移動(dòng)用戶,進(jìn)一步包括(a)一第一控制器,用來將生成上述下行信道估計(jì)之操作重復(fù)若干遍,直到上述基站獲取了上述多點(diǎn)傳播系統(tǒng)中全部上述移動(dòng)用戶的相應(yīng)下行信道,(b)一主干回路網(wǎng)絡(luò),(c)一第二控制器,用來促成上述多點(diǎn)傳播系統(tǒng)中所有上述基站經(jīng)上述主干回路網(wǎng)絡(luò)來交換上述下行信道估計(jì),從而在交換之后,每一上述基站都擁有所有上述下行信道估計(jì), 以及(d)一計(jì)算機(jī)處理器,用來通過上述下行信道估計(jì)計(jì)算預(yù)編碼矩陣,據(jù)此,上述多點(diǎn)傳播系統(tǒng)得以使用上述預(yù)編碼矩陣。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的用于通訊網(wǎng)絡(luò)的裝置,其特征在于,上述網(wǎng)絡(luò)為一點(diǎn)對點(diǎn)無線多輸入多輸出系統(tǒng),該系統(tǒng)包含一第一子系統(tǒng)和一第二子系統(tǒng),進(jìn)一步包括一信令協(xié)議控制器,用來重復(fù)執(zhí)行在上述非參考設(shè)備端生成上述下行信道估計(jì)之操作兩遍,并且(a)在第一次執(zhí)行上述操作時(shí),上述第一子系統(tǒng)被指定為上述非參考設(shè)備,上述第二子系統(tǒng)被指定為上述參考設(shè)備,據(jù)此,上述第一子系統(tǒng)獲取了作為其發(fā)送信道估計(jì)的上述下行信道估計(jì),以及(b)在第二次執(zhí)行上述操作時(shí),上述第一子系統(tǒng)被指定為上述參考設(shè)備,上述第二子系統(tǒng)被指定為上述非參考設(shè)備,據(jù)此,上述第二子系統(tǒng)獲取了作為其發(fā)送信道估計(jì)的上述下行信道估計(jì)。
36.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的用于通訊網(wǎng)絡(luò)的裝置,其特征在于,上述網(wǎng)絡(luò)為一點(diǎn)對點(diǎn)無線多輸入多輸出系統(tǒng),該系統(tǒng)包含一第一子系統(tǒng)和一第二子系統(tǒng),上述第一子系統(tǒng)作為上述非參考設(shè)備,上述第二子系統(tǒng)作為上述參考設(shè)備,進(jìn)一步包括(a)一在上述非參考設(shè)備端的上行信道估計(jì)器,用來由上述上行鏈信號生成一上行信道估計(jì),(b)一在上述非參考設(shè)備端的下行信道估計(jì)器,用來由上述載波相位差CPD和上述上行信道估計(jì)生成一下行信道估計(jì),上述非參考設(shè)備端的上述下行信道估計(jì)亦為上述第一子系統(tǒng)的發(fā)送信道估計(jì),(c)一在上述非參考設(shè)備端的載波相位差CPD發(fā)送器,用來將上述載波相位差CPD經(jīng)上述下行信道發(fā)送至上述參考設(shè)備,以及(d)一在上述參考設(shè)備端的上行信道估計(jì)器,用來在上述參考設(shè)備端由上述載波相位差CPD和上述下行信道估計(jì)生成一上行信道估計(jì),上述參考設(shè)備端的上述上行信道估計(jì)亦為第二子系統(tǒng)的發(fā)送信道估計(jì),據(jù)此,上述第一子系統(tǒng)和上述第二子系統(tǒng)都獲取了上述發(fā)送信道估計(jì)。
37.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的用于通訊網(wǎng)絡(luò)的裝置,其特征在于,進(jìn)一步包括(a) 一在上述非參考設(shè)備端的同步模塊,用來將上述非參考設(shè)備的時(shí)鐘通過上述載波相位差CPD而實(shí)現(xiàn)與上述參考設(shè)備的時(shí)鐘同步,以及CN 102546491 A(b) 一信令協(xié)議控制器,用來重復(fù)執(zhí)行時(shí)鐘同步操作若干遍,直至所有上述非參考設(shè)備都同步于上述參考設(shè)備。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的用于通訊網(wǎng)絡(luò)的裝置,其特征在于,上述同步模塊進(jìn)一步包括一鎖相環(huán)模塊。
39.根據(jù)權(quán)利要求37所述的用于通訊網(wǎng)絡(luò)的裝置,其特征在于,上述同步模塊進(jìn)一步包括一鎖頻環(huán)模塊。
40.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的用于通訊網(wǎng)絡(luò)的裝置,其特征在于,上述網(wǎng)絡(luò)的雙工方式為時(shí)分雙工。
41.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的用于通訊網(wǎng)絡(luò)的裝置,其特征在于,上述網(wǎng)絡(luò)的雙工方式為混合時(shí)分雙工與頻分雙工。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種借助信令協(xié)議來獲取相互通訊的通訊設(shè)備之間之載波相位差(CPD)的方法和相應(yīng)的裝置。兩異地設(shè)備之間的隨機(jī)CPD可以通過在此描述的信令協(xié)議來測量;在獲得CPD信息之后,通訊設(shè)備亦可獲取其出行信道(發(fā)送信道)之信息,從而避免了在一些無線通訊系統(tǒng)中被考慮和/或被應(yīng)用的信道信息反饋。本發(fā)明還涉及一種通過CPD實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或以上設(shè)備間時(shí)鐘同步的方法和相應(yīng)的裝置,以及跟蹤時(shí)變CPD信號以獲得可靠的CPD的測量和跟蹤環(huán)運(yùn)行的方法和相應(yīng)的裝置。在此涉及的方法和裝置的應(yīng)用包括無線多點(diǎn)傳播系統(tǒng)(在LTE-advanced系統(tǒng)中又被稱為CoMP)、點(diǎn)對點(diǎn)無線MIMO系統(tǒng)、以及一般性的無線設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。
文檔編號H04L25/02GK102546491SQ20121002758
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月21日
發(fā)明者王曉安 申請人:王曉安