專利名稱：用于估計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移動寬帶系統(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τ^測器或接收器移動時，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止并且觀測器相對源/對象移動時，多普勒效應(yīng)同樣出現(xiàn)。多普勒效應(yīng)是對于觀測器相對波源移動的情況波頻率的改變。一個通常已知的示例是當(dāng)以警笛方法發(fā)聲的車 輛通過并相對觀測器駛離時。作為車輛方法，在觀測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)過觀測器時，在觀測器處的頻率等于發(fā)射的頻率。當(dāng)車輛從觀測器駛離時，在觀測器處的頻率相比從車輛發(fā)射的頻率更低。這個現(xiàn)象影響在介質(zhì)中傳播的所有波。當(dāng)然，觀測器和發(fā)射波的源都可相對彼此移動。如果觀測器和源都移動，則總的多普勒效應(yīng)因此可源自于源和觀測器的移動。還有，介質(zhì)的移動可影響多普勒效應(yīng)。多普勒效應(yīng)(也稱為多普勒頻移或多普勒頻率)是在無線移動通信中或移動通信系統(tǒng)中的應(yīng)用中需要考慮的因素。一般而言重要的是，具有或獲得移動通信系統(tǒng)中最大多普勒頻率的準確估計，例如以便接收并正確處理接收的無線電信號。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確估計的情況下，可幫助系統(tǒng)補償該改變，或調(diào)整所討論的信道的不同參數(shù)。移動通信系統(tǒng)的非凡實質(zhì)是移動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。當(dāng)用戶到處移動時，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)點或基站之間的距離、受對象(諸如例如存在于由接入節(jié)點或基站等服務(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，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確提取最大多普勒頻率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是解決至少一些上面概括的問題。具體地說，本發(fā)明的一個目的是通過估計移動寬帶系統(tǒng)中物理信道上傳遞的信號的最大多普勒頻率支持該信道上的無線通信。這個目的及其它可通過提供根據(jù)下面所附的獨立權(quán)利要求的方法和設(shè)備獲得。根據(jù)一個方面，定義一種方法用于通過估計在移動寬帶系統(tǒng)中物理信道上傳遞的信號的最大多普勒頻率支持所述信道上的無線通信。在這個方法中，提供信道估計。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。最后，使用獲得的最大多普勒頻率的估計以補償接收信號的接收器中的當(dāng)前多普勒效應(yīng)。根據(jù)一個實施例，獲得最大多普勒頻率的估計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)另一個實施例，τ應(yīng)該滿足奈奎斯特值的要求，即I >2/,。根據(jù)又一實施例，a近似為O. I并且b近似為O. 0074。在一個示例中，近似為0(*} 0.907* -+ o(xa)o根據(jù)另一方面，提供通信節(jié)點中的布置。該布置適合于估計移動寬帶系統(tǒng)中的信道上傳遞的信號的最大多普勒頻率，并且它包括適合于估計所述信道的信道估計器。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；以及使用獲得的最大多普勒頻率的估計以補償接收信號的接收器中的當(dāng)前多普勒效應(yīng)。根據(jù)一個實施例，適合于獲得最大多普勒頻率的估計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)另一個實施例，τ應(yīng)該滿足奈奎斯特值的要求，即* >2 。根據(jù)又一實施例，a近似為O. I并且b近似為O. 0074。在一個示例中，￡>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在通信信道上傳遞的信號的最大多普勒頻率的過程實施例的流程圖。圖2是例證在通信節(jié)點中適合于估計在信道上傳遞的信號的最大多普勒頻率的布置的示意性框圖。
具體實施例方式在下文，將提供用于估計在通信信道上傳遞的信號的最大多普勒頻率的過程的一些實施例的詳細描述。同樣，將提供在通信節(jié)點中適合于估計在信道上傳遞的信號的最大多普勒頻率的布置的一些實施例的詳細描述。圖I是例證用于通過估計在移動寬帶系統(tǒng)中物理信道上傳遞的信號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施例。該圖中的步驟可在通信節(jié)點中執(zhí)行。這種通信節(jié)點可以是無線電接入網(wǎng)中的接入節(jié)點或用戶終端。在圖I中，該過程開始于第一步驟110，提供信道的估計。這可以不同方式執(zhí)行?，F(xiàn)在將簡要描述一個示例?？蓮睦鐭o線電接入網(wǎng)中的接入節(jié)點或用戶終端中的發(fā)射器發(fā)送包括導(dǎo)頻符號的導(dǎo)頻信號。當(dāng)接收器接收到導(dǎo)頻信號時，可以各種方式處理導(dǎo)頻信號。例如，信號可經(jīng)濾波、放大并轉(zhuǎn)換成數(shù)字樣本。將經(jīng)處理的信號或者處理后的樣本提供給信道估計器。信道估計器將接收的數(shù)字樣本與已知符號相關(guān)以提供信道的估計。接收器具有包括例如存儲在存儲器中的導(dǎo)頻符號的導(dǎo)頻信號，使得接收器提前知道所述信號和/或符號，使得接收器可將接收的信號和/或符號與已知信號和/或符號比較或相關(guān)。導(dǎo)頻符號可以是任何已知的參考符號。對于平坦衰落條件，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)頻信號或?qū)ьl符號獲得的信道估計，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)這個實施例，該過程還包括步驟130，將信道自相關(guān)函數(shù)表達為零階貝塞爾函數(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。在圖I中例證的方法實施例中的最后步驟160要使用獲得的最大多普勒頻率的估計來補償接收信號的接收器中的當(dāng)前多普勒效應(yīng)。根據(jù)一個實施例，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，則itwIw被限制在零周圍的鄰域中。在常規(guī)方法中，對于小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，這個解的準確性由于引入近似誤差而迅速下降。為了提高準確性，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，這是因為的度(degree)大于 2。根據(jù)⑵和(3)，我們定義
M*) =. ιβω ~ -/ 知 =1^*2 + '* + 酵)(5!。計算-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。在這個解決方案中，僅θ ι8>留下了，并且這指示可獲得更準確的結(jié)果。該過程的一個優(yōu)點是，它可用于改進多普勒頻率估計的準確性。這在多種情形和系統(tǒng)中能夠是有用的。它在長期演進高級(LTE-A)中的信道狀態(tài)信息參考信號(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)估計的多普勒頻率，可優(yōu)化由于CSI-RS引起的開銷，這可對改進系統(tǒng)的總體吞吐量做出貢獻。通過估計的多普勒頻率，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。圖2是例證在通信節(jié)點200中的布置的實施例的示意性框圖，所述布置適合于估計在信道上傳遞的信號的最大多普勒頻率。通信節(jié)點可以是無線通信網(wǎng)絡(luò)中通過無線電接口接收信號的任何節(jié)點，例如用戶設(shè)備或無線電接入網(wǎng)中的接入節(jié)點。該布置包括適合于估計信道的信道估計器210?？梢圆煌绞綀?zhí)行對信道的估計。上面簡要描述了一個示例，并且將不進行再次重復(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；以及使用獲得的最大多普勒頻率的估計以補償接收信號的接收器中的當(dāng)前多普勒效應(yīng)。根據(jù)另一實施例，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在移動寬帶系統(tǒng)中的物理信道上傳遞的信號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(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；以及 -使用所述獲得的所述最大多普勒頻率的估計(160)以補償接收所述信號的接收器中的當(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包括將所述最大多普勒頻率D(x)定義為 ) ~ /o(t) - s 細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(200)中適合于估計移動寬帶系統(tǒng)中信道上傳遞的信號的最大多普勒頻率的布置，所述布置包括 -信道估計器(210)，適合于估計所述信道； -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；以及使用所述獲得的所述最大多普勒頻率的估計以補償接收所述信號的接收器中的當(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(200)中的布置，用于通過估計在移動寬帶系統(tǒng)中物理信道上傳遞的信號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(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，并使用獲得的最大多普勒頻率的估計(160)來補償接收信號的接收器中的當(dāng)前多普勒效應(yīng)。
文檔編號H04L27/00GK102783108SQ201080065315
公開日2012年11月14日 申請日期2010年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月11日
發(fā)明者Z.馬 申請人:瑞典愛立信有限公司