專利名稱：用于同步通信系統(tǒng)的多扇區(qū)移動速率和多普勒估計的裝置和方法
用于同步通信系統(tǒng)的多扇區(qū)移動速率和多普勒估計的裝置
和方法根據(jù)35 U.S.C. 1119要求優(yōu)先權(quán)本專利申請要求于2008年6月11日提交且轉(zhuǎn)讓給本申請受讓人并因而被明確 援弓丨納入于此的題為 “Multi-Sector Mobile Velocity and Doppler Estimate for Synchronous Systems (同步系統(tǒng)的多扇區(qū)移動速率和多普勒估計)”的臨時申請No.61/060,703的優(yōu)先權(quán)。領(lǐng)域本公開一般涉及用于速率和多普勒頻率估計的裝置和方法。本公開尤其涉及同 步通信系統(tǒng)的多扇區(qū)移動速率和多普勒估計。盤無線通信系統(tǒng)向遠離固定電信基礎(chǔ)設(shè)施或正移動的移動用戶提供各種通信服 務(wù)。這些無線系統(tǒng)采用無線電傳輸將移動設(shè)備與服務(wù)區(qū)域中的各種基站互連。基站又 連接至移動交換中心，后者將去往/來自移動設(shè)備的連接路由至諸如公共交換電話網(wǎng) (PSTN)、因特網(wǎng)等各種通信網(wǎng)絡(luò)上的其他移動設(shè)備。以此方式，遠離其固定站點或正移 動的用戶可接收諸如語音電話、尋呼、消息收發(fā)、電子郵件、數(shù)據(jù)傳輸、視頻、web瀏 覽等各種通信服務(wù)。由于對無線互連使用射頻，因此所有移動用戶必須對一組公共協(xié)議達成一致 以共享分配給無線通信服務(wù)的稀缺無線電頻譜。一種重要協(xié)議涉及用于將多個移動設(shè) 備連接至無線通信網(wǎng)絡(luò)的接入方法。各種接入方法包括頻分多址(FDMA)、時分多址 (TDMA)、碼分多址(CDMA)、以及正交頻分多址(OFDMA)。概述公開了供同步通信系統(tǒng)中的無線通信系統(tǒng)用于多扇區(qū)移動速率和多普勒估計的 裝置和方法。根據(jù)一方面，一種用于在無線通信系統(tǒng)中估計速率和多普勒頻率的方法， 該方法包括使用接收機在第一時間捕獲來自第一多個基站的第一多個到達時間(TOA) 測量；使用該接收機在第二時間捕獲來自第二多個基站的第二多個到達時間(TOA)測 量；使用該接收機在第三時間捕獲來自第三多個基站的第三多個到達時間(TOA)測量； 使用該第一、第二和第三多個TOA測量確定多個視線(LOS)距離測量；使用這多個LOS 距離測量確定多個速率估計和多個到達角(AOA)估計；使用這多個速率估計和這多個到 達角(AOA)估計確定多個多普勒頻率估計；以及使用處理器來確定關(guān)于多個扇區(qū)的平均 多普勒頻率估計，其中該第一、第二和第三多個TOA測量是關(guān)于這多個扇區(qū)捕獲的。在另一方面，一種包括處理器和存儲器的移動站，該存儲器包含可由所述處理 器執(zhí)行以執(zhí)行以下操作的程序代碼使用接收機在第一時間捕獲來自第一多個基站的第 一多個到達時間(TOA)測量；使用該接收機在第二時間捕獲來自第二多個基站的第二多 個到達時間(TOA)測量；使用該接收機在第三時間捕獲來自第三多個基站的第三多個到 達時間(TOA)測量；使用該第一、第二和第三多個TOA測量確定多個視線(LOS)距離 測量；使用這多個LOS距離測量確定多個速率估計和多個到達角(AOA)估計；使用這多個速率估計和這多個到達角(AOA)估計確定多個多普勒頻率估計；以及使用處理器來確 定關(guān)于多個扇區(qū)的平均多普勒頻率估計，其中該第一、第二和第三多個TOA測量是關(guān)于 所述多個扇區(qū)捕獲的。在另一方面，一種用于估計速率和多普勒頻率的移動站，包括用于在第一時 間捕獲來自第一多個基站的第一多個到達時間(TOA)測量的裝置；用于在第二時間捕獲 來自第二多個基站的第二多個到達時間(TOA)測量的裝置；用于在第三時間捕獲來自第 三多個基站的第三多個到達時間(TOA)測量的裝置；用于使用該第一、第二和第三多個 TOA測量確定多個視線(LOS)距離測量的裝置；用于使用該多個LOS距離測量確定多 個速率估計和多個到達角(AOA)估計的裝置；用于使用該多個速率估計和該多個到達角 (AOA)估計確定多個多普勒頻率估計的裝置；以及用于確定關(guān)于多個扇區(qū)的平均多普勒 頻率估計的裝置，其中該第一、第二和第三多個TOA測量是關(guān)于所述多個扇區(qū)捕獲的。
在另一方面，一種具有包括指令的計算機程序的計算機可讀介質(zhì)，這些指令在 由至少一個處理器執(zhí)行時操作以估計速率和多普勒頻率，該計算機程序包括用于在第 一時間捕獲來自第一多個基站的第一多個到達時間(TOA)測量的指令；用于在第二時間 捕獲來自第二多個基站的第二多個到達時間(TOA)測量的指令；用于在第三時間捕獲來 自第三多個基站的第三多個到達時間(TOA)測量的指令；用于使用該第一、第二和第三 多個TOA測量確定多個視線(LOS)距離測量的指令；用于使用該多個LOS距離測量確 定多個速率估計和多個到達角(AOA)估計的指令；用于使用該多個速率估計和該多個到 達角(AOA)估計確定多個多普勒頻率估計的指令；以及用于確定關(guān)于多個扇區(qū)的平均多 普勒頻率估計的指令，其中該第一、第二和第三多個TOA測量是關(guān)于所述多個扇區(qū)捕獲 的。本公開的優(yōu)點可包括(1)利用來自多個基站的信號的可用性的移動站速率估計 有更好的準確度和可靠性，(2)從移動站速率估計推導(dǎo)出的移動站多普勒頻率估計有更好 的準確度和可靠性，(3)系統(tǒng)操作方面取決于對移動速率或多普勒頻率的知識有更好的性 能，以及(4)在移動站中利用典型的現(xiàn)有前向鏈路時間跟蹤機制具有非常低的附加復(fù)雜度。應(yīng)理解，根據(jù)以下詳細描述，其他方面對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將變得明顯， 其中以例示方式示出和描述了各個方面。附圖和詳細描述在本質(zhì)上應(yīng)被認為是示例性而 非限制性的。附圖簡述

圖1是圖解示例接入節(jié)點/UE系統(tǒng)的框圖。圖2圖解支持多個用戶的無線通信系統(tǒng)的示例。圖3圖解針對一維(I-D)地理情景的信號到達時間相關(guān)性的示例。圖4圖解針對二維(2-D)地理情景的信號到達時間相關(guān)性的示例。圖5圖解視線(LOS)相對運動線(LOM)情景的示例。圖6圖解移動站速率和多普勒頻率估計的示例。圖7圖解來自個體基站的到達角(AOA)的示例。圖8圖解多扇區(qū)時間跟蹤架構(gòu)的示例。圖9圖解多扇區(qū)移動站速率和多普勒頻率估計架構(gòu)的示例。
圖10圖解多扇區(qū)速率和多普勒頻率估計的示例流程圖。圖11圖解包括與存儲器通信以執(zhí)行多扇區(qū)速率和多普勒頻率估計的過程的處理 器的設(shè)備的示例。圖12圖解適于進行多扇區(qū)速率和多普勒頻率估計的設(shè)備1200的示例。詳細描述以下結(jié)合附圖闡述的詳細描述旨在作為本公開的各個方面的描述，而無意表示 僅可實踐本公開的方面。本公開中描述的每個方面僅作為本公開的示例或例示來提供， 并且不應(yīng)必要地解釋成優(yōu)于或勝于其他方面。詳細描述包括為了提供對本公開的透徹了 解的具體細節(jié)。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言明顯的是，本公開無需這些具體細節(jié)也 可實現(xiàn)。在一些實例中，眾所周知的結(jié)構(gòu)和設(shè)備 以框圖形式示出以避免模糊本公開的概 念。首字母縮略詞和其他描述性術(shù)語僅出于方便和清晰的目的而使用，且無意限制本公 開的范圍。盡管為使解釋簡單化將這些方法集圖示并描述為一系列動作，但是應(yīng)當理解并 領(lǐng)會，這些方法集不受動作的次序所限，因為根據(jù)一個或多個方面，一些動作可按不同 次序發(fā)生和/或與來自本文中圖示和描述的其他動作并發(fā)地發(fā)生。例如，本領(lǐng)域技術(shù)人 員將理解和領(lǐng)會，方法集可被替換地表示為諸如狀態(tài)圖中的一系列相互關(guān)聯(lián)的狀態(tài)或事 件。此外，并非所有例示的動作皆為實現(xiàn)根據(jù)一個或多個方面的方法集所必要的。圖1是圖解示例接入節(jié)點/UE系統(tǒng)100的框圖。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，圖1 中所示的示例接入節(jié)點/UE系統(tǒng)100可在FDMA環(huán)境、OFDMA環(huán)境、CDMA環(huán)境、 WCDMA環(huán)境、TDMA環(huán)境、SDMA環(huán)境、或任何其他合適的無線環(huán)境中實現(xiàn)。接入節(jié)點/UE系統(tǒng)100包括接入節(jié)點101 (亦稱基站)和用戶裝備或UE 201 (亦 稱無線通信設(shè)備或移動站)。在下行鏈路路線上，接入節(jié)點101 (亦稱基站)包括發(fā)射 (TX)數(shù)據(jù)處理器A 110，其接受、格式化、編碼、交織、以及調(diào)制(或碼元映射)話務(wù)數(shù) 據(jù)并提供調(diào)制碼元(亦稱數(shù)據(jù)碼元)。TX數(shù)據(jù)處理器A 110與碼元調(diào)制器A 120通信。 碼元調(diào)制器A 120接受并處理這些數(shù)據(jù)碼元和下行鏈路導(dǎo)頻碼元并提供碼元流。在一方 面，碼元調(diào)制器A 120與提供配置信息的處理器A 180通信。碼元調(diào)制器A 120與發(fā)射 機單元(TMTR)A 130通信。碼元調(diào)制器A 120將數(shù)據(jù)碼元與下行鏈路導(dǎo)頻碼元復(fù)用并將 其提供給發(fā)射機單元A 130。每一個要傳送的碼元可以是數(shù)據(jù)碼元、下行鏈路導(dǎo)頻碼元、或零值信號。下行 鏈路導(dǎo)頻碼元可在每一碼元周期中被連續(xù)發(fā)送。在一方面，下行鏈路導(dǎo)頻碼元被頻分復(fù) 用(FDM)。在另一方面，下行鏈路導(dǎo)頻碼元被正交頻分復(fù)用(OFDM)。在又一方面， 下行鏈路導(dǎo)頻碼元被碼分復(fù)用(CDM)。在一方面，發(fā)射機單元A 130接收碼元流并將其 轉(zhuǎn)換成一個或多個模擬信號，并進一步調(diào)理——例如，放大、濾波和/或上變頻——這些 模擬信號以生成適合無線傳輸?shù)哪M下行鏈路信號。模擬下行鏈路信號隨即通過天線140 被發(fā)射。在下行鏈路路線上，UE 201包括用于接收模擬下行鏈路信號并將模擬下行鏈路 信號輸入到接收機單元(RCVR)B 220的天線210。在一方面，接收機單元B 220將模擬 下行鏈路信號調(diào)理——例如，濾波、放大、以及下變頻——成第一 “經(jīng)調(diào)理”信號。第 一“經(jīng)調(diào)理”信號隨后被采樣。接收機單元B 220與碼元解調(diào)器B 230通信。碼元解調(diào)器B 230解調(diào)從接收機單元B 220輸出的第一 “經(jīng)調(diào)理”和“經(jīng)采樣”信號(亦稱數(shù)據(jù) 碼元)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，一種替換方案是在碼元解調(diào)器B230中實現(xiàn)采樣過程。 碼元解調(diào)器B 230與處理器B 240通信。處理器B 240從碼元解調(diào)器B 230接收下行鏈路 導(dǎo)頻碼元并對下行鏈路導(dǎo)頻碼元執(zhí)行信道估計。在一方面，信道估計是表征當前傳播環(huán) 境的過程。碼元解調(diào)器B 230從處理器B 240接收對下行鏈路路線的頻率響應(yīng)估計。碼 元解調(diào)器B 230對數(shù)據(jù)碼元執(zhí)行數(shù)據(jù)解調(diào)以獲得下行鏈路路徑上的數(shù)據(jù)碼元估計。下行 鏈路路徑上的數(shù)據(jù)碼元估計是對所傳送的數(shù)據(jù)碼元的估計。碼元解調(diào)器B 230還與RX數(shù) 據(jù)處理器B 250通信。RX數(shù)據(jù)處理器B 250從碼元解調(diào)器B 230接收下行鏈路路徑上的數(shù)據(jù)碼元估 計，并且例如解調(diào)(即碼元解映射)、解交織和/或解碼下行鏈路路徑上的數(shù)據(jù)碼元估計 以恢復(fù)話務(wù)數(shù)據(jù)。在一方面，碼元解調(diào)器B 230和RX數(shù)據(jù)處理器B 250執(zhí)行的處理分別 與碼元調(diào)制器A 120和TX數(shù)據(jù)處理器A 110執(zhí)行的處理互補。在上行鏈路路線上，UE 201包括TX數(shù)據(jù)處理器B 260。TX數(shù)據(jù)處理器B 260
接受并處理話務(wù)數(shù)據(jù)以輸出數(shù)據(jù)碼元。TX數(shù)據(jù)處理器B 260與碼元調(diào)制器D 270通信。 碼元調(diào)制器D 270接受這些數(shù)據(jù)碼元并將其與上行鏈路導(dǎo)頻碼元復(fù)用、執(zhí)行調(diào)制并提供碼 元流。在一方面，碼元調(diào)制器D 270與提供配置信息的處理器B 240通信。碼元調(diào)制器 D 270與發(fā)射機單元B 280通信。 每一個要傳送的碼元可以是數(shù)據(jù)碼元、上行鏈路導(dǎo)頻碼元、或零值信號。上行 鏈路導(dǎo)頻碼元可在每一碼元周期里被連續(xù)發(fā)送。在一方面，上行鏈路導(dǎo)頻碼元被頻分復(fù) 用(FDM)。在另一方面，上行鏈路導(dǎo)頻碼元被正交頻分復(fù)用(OFDM)。在又一方面， 上行鏈路導(dǎo)頻碼元被碼分復(fù)用(CDM)。在一方面，發(fā)射機單元B 280接收碼元流并將其 轉(zhuǎn)換成一個或多個模擬信號，并進一步調(diào)理——例如，放大、濾波和/或上變頻——這些 模擬信號以生成適合無線傳輸?shù)哪M上行鏈路信號。模擬上行鏈路信號隨即通過天線210 被發(fā)射。來自UE 201的模擬上行鏈路信號被天線140接收到，并由接收機單元A 150處 理以獲得采樣。在一方面，接收機單元A 150將模擬上行鏈路信號調(diào)理——例如，濾波、 放大、以及下變頻——成第二 “經(jīng)調(diào)理”信號。第二 “經(jīng)調(diào)理”信號隨后被采樣。接 收機單元A 150與碼元解調(diào)器C 160通信。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，一種替換方案是在 碼元解調(diào)器C 160中實現(xiàn)采樣過程。碼元解調(diào)器C 160對數(shù)據(jù)碼元執(zhí)行數(shù)據(jù)解調(diào)以獲得 上行鏈路路徑上的數(shù)據(jù)碼元估計，并隨后提供上行鏈路導(dǎo)頻碼元和提供上行鏈路路徑上 的數(shù)據(jù)碼元估計給RX數(shù)據(jù)處理器A 170。上行鏈路路徑上的數(shù)據(jù)碼元估計是對所傳送的 數(shù)據(jù)碼元的估計。RX數(shù)據(jù)處理器A 170處理上行鏈路路徑上的數(shù)據(jù)碼元估計以恢復(fù)出無 線通信設(shè)備201所傳送的話務(wù)數(shù)據(jù)。碼元解調(diào)器C 160還與處理器A 180通信。處理器 A 180對在上行鏈路路線上傳送的每一活躍終端執(zhí)行信道估計。在一方面，多個終端可在 上行鏈路路線上于其各自被指派的導(dǎo)頻子帶集上并發(fā)地傳送導(dǎo)頻碼元，其中諸導(dǎo)頻子帶 集可被交織。處理器A 180和處理器B 240分別指導(dǎo)(即，控制、協(xié)調(diào)或管理等)接入節(jié)點 101 (亦稱基站)和UE 201處的操作。在一方面，處理器A 180和處理器B 240之一或兩 者與用于存儲程序代碼和/或數(shù)據(jù)的一個或多個存儲器單元(未示出)相關(guān)聯(lián)。在一方面，處理器A 180或處理器B 240之一或兩者分別執(zhí)行用以推導(dǎo)針對上行鏈路路線和下行鏈路路線的頻率和沖激響應(yīng)估計的計算。在一方面，接入節(jié)點/UE系統(tǒng)100是多址系統(tǒng)。對于多址系統(tǒng)(例如，F(xiàn)DMA、 OFDMA、CDMA、TDMA、SDMA等)，多個終端可在上行鏈路路線上并發(fā)地傳送。在
一方面，對于多址系統(tǒng)，諸導(dǎo)頻子帶可在不同終端間被共享。在給每一終端的導(dǎo)頻子帶 橫貫整個工作頻帶(可能頻帶邊沿除外)的情形中使用信道估計技術(shù)。此類導(dǎo)頻子帶結(jié) 構(gòu)對于為每一終端獲得頻率分集是可取的。圖2圖解支持多個用戶的無線通信系統(tǒng)290的示例。在圖2中，附圖標記292A 到292G是指蜂窩小區(qū)，附圖標記298A到298G是指基站(BS)或基收發(fā)機站(BTS)，而 附圖標記296A到296G是指接入用戶裝備(UE)。蜂窩小區(qū)大小可以變化?？墒褂酶鞣N 算法和方法中的任一種來調(diào)度系統(tǒng)290中的傳輸。系統(tǒng)290為各自分別由相應(yīng)基站298A 到298G服務(wù)的數(shù)個蜂窩小區(qū)292A到292G提供通信。系統(tǒng)間(即，無線電接入技術(shù)間 (IRAT)變換)換手在正進行的呼叫在一個網(wǎng)絡(luò)的蜂窩小區(qū)與另一個網(wǎng)絡(luò)的蜂窩小區(qū)之間 變換時發(fā)生。這樣的變換例如可在WCDMA站點與GSM站點之間發(fā)生。移動站速率和多普勒頻率估計對于在包括數(shù)據(jù)解調(diào)、換手優(yōu)化、功率控制等許 多方面的無線系統(tǒng)性能改進是非常重要的。用于速率和多普勒頻率估計的常規(guī)接收機設(shè)計是基于來自單個或個體基站的信 號的，并因此在性能方面受限，在移動站處于衰落或在蜂窩小區(qū)邊緣——這時服務(wù)扇區(qū) 信號質(zhì)量為最差——時尤甚。例如，這些估計移動速率的現(xiàn)有方法包括以下中的一個或 多個(1)確定最大多普勒頻率估計，已知其在移動站處于衰落環(huán)境中時不可靠，(2)監(jiān) 視分集切換的速率，其依賴于具有對衰落分布的先驗知識，(3)觀測收到信號強度偏差， 其在未使用計算密集的多維統(tǒng)計分析的情況下對于碼間干擾很敏感，以及(4)使用基于 幅度穿越率、信道響應(yīng)自相關(guān)、小波分析等的其他方法。盡管常規(guī)無線通信接收機已試圖對數(shù)據(jù)解調(diào)采用多徑信號的分集組合，但并未 對時間跟蹤或移動站速率和多普勒頻率估計采用。此不足在僅使用來自單個扇區(qū)的信號 的情況下具有受限的準確度和可靠性限制。以上所有現(xiàn)有方法都是基于來自單個或個體 基站的信號的，并因此具有性能限制，在移動站處于衰落狀況或在蜂窩小區(qū)邊緣——這 時服務(wù)扇區(qū)信號質(zhì)量為最差——時尤甚。本公開試圖通過來自多個扇區(qū)的信號來增強移動站速率和多普勒頻率估計的準 確度和可靠性、以及系統(tǒng)性能的相關(guān)聯(lián)方面。本公開公開了包括以下中的一個或多個的 多扇區(qū)辦法(1)在移動無線通信接收機設(shè)計中針對性能以及移動站速率和多普勒估計 盡可能使用分集組合作為常規(guī)手段；(2)使用移動站隨著時間推移觀測到的來自多個扇 區(qū)的信號到達時間(TOA)數(shù)據(jù)；(3)結(jié)合對同步基站處前向鏈路信號傳輸時間的知識， 并因此通過多扇區(qū)時間跟蹤估計移動站與基站之間的距離；(4)基于對移動站與基站之 間的距離的連續(xù)觀測估計移動站速率；(5)基于不同扇區(qū)的信號估計移動站速率并跨各 扇區(qū)組合這些信號以得到更好的準確度和可靠性；以及(6)測量移動站處來自個體基站 的前向鏈路信號到達角(AOA)，并以與移動站速率估計相同的準確度和可靠性推導(dǎo)對應(yīng) 這些個體基站中每一個的多普勒頻率。如本公開中所描述的，多扇區(qū)速率和多普勒頻率估計辦法通過使用來自多個扇區(qū)的信號在不需要諸 如舉例而言全球定位系統(tǒng)(GPS)接收機等附加裝備、或信令開銷、 或增加計算復(fù)雜度的情況下增強移動站速率和多普勒頻率估計的準確度和可靠性、以及 系統(tǒng)性能的相關(guān)聯(lián)方面。本公開中的此估計辦法利用來自多個扇區(qū)的信號進行對移動速 率和多普勒頻率的聯(lián)合估計，以避免使用來自單個或個體扇區(qū)的信號對移動站速率和多 普勒頻率估計的準確度和可靠性的限制。在一方面，基于從多個周圍基站到移動站的到達時間或其他信號參數(shù)的移動站 速率觀測并非相互獨立的。圖3圖解針對一維(I-D)地理情景的信號到達時間相關(guān)性的示例。圖3中的該 示例一維(I-D)地理情景演示測量相關(guān)性。例如，當移動站朝著基站#2移動時，信號到達時間Tp T2和T3改變相同的幅 度，而符號改變從連續(xù)觀測中知曉。通過跨所有3個測量取平均可容易地降低確定乃、 T2和T3的幅度時的不準確性，例如使用信號強度加權(quán)來提高準確度。在服務(wù)扇區(qū)由于信 號遮蔽而暫時從移動站不可見的最差情形中，其信號到達時間仍可通過參考其他扇區(qū)的 信號到達時間來估計。圖4圖解針對二維(2-D)地理情景的信號到達時間相關(guān)性的示例。來自多個周 圍基站的信號到達時間相關(guān)性從簡化的I-D情景到圖4中所示的更現(xiàn)實的二維(2-D)情 景并不那么明顯。與I-D示例不同的是，2-D情景中來自多個基站的測得信號到達時間 不易被移動接收機組合以獲得更好準確度。難點在于信號到達時間僅向移動接收機提供 二維情景的一維視圖。圖5圖解視線(LOS)相對運動線(LOM)情景的示例。除非在移動站處采用充 分的接收機天線分集，否則單個扇區(qū)信號分析基本上得到諸如多普勒頻率等視線(LOS) 性質(zhì)，而不能得到諸如移動站速率等運動線(LOM)性質(zhì)，其相差諸如圖5中所示的到達 角(AOA) θ。LOS性質(zhì)通常因觀測扇區(qū)而異，而LOM性質(zhì)具有它們可能跨扇區(qū)相同的 優(yōu)點，這允許信號組合以獲得更好準確度和可靠性。多扇區(qū)速率和多普勒頻率估計辦法包括這兩個步驟(1)通過利用來自多個周 圍扇區(qū)的信號來估計LOM性質(zhì)以獲得更好的準確度和可靠性，以及(2)基于更準確地估 計的LOM性質(zhì)推導(dǎo)LOS性質(zhì)以獲得移動無線系統(tǒng)性能改進，包括數(shù)據(jù)解調(diào)、功率控制、 換手減少等。基于移動站可見的多個周圍扇區(qū)設(shè)置的聯(lián)合上限使得移動站速率和多普勒 估計的準確度和可靠性超過單個扇區(qū)信號質(zhì)量的人為限度是高度可取和可能的。在一方面，多扇區(qū)速率和多普勒頻率估計辦法包括以下中的一個或多個(1) 在移動站速率和多普勒頻率的估計中進行分集組合，(2)移動站隨著時間推移觀測來自多 個扇區(qū)的信號到達時間(TOA)，(3)對同步基站處前向鏈路信號傳輸時間進行多扇區(qū)時 間跟蹤以估計距離，(4)連續(xù)觀測移動站與基站之間的距離以估計移動速率，(5)組合基 于不同扇區(qū)的信號的移動站速率估計以獲得更好的準確度和可靠性，以及(6)測量移動 站處來自個體基站的前向鏈路信號到達角(AOA)，以便以與移動站速率估計相同的準確 度和可靠性推導(dǎo)多普勒頻率。在一方面，移動站處對來自不同基站的前向鏈路信號TOA測量并非是獨立的。 對于如圖3中所示的具有3個扇區(qū)的簡化I-D情景，Tp T2,和乃之間的約束如式1中 所示。Δ乃、Δ T2、和Δ T3的符號可通過連續(xù)觀測來確定。
IAT1I = |ΔΤ2| = | Δ Τ3|(1)從I-D情景到2-D情景，該約束如式2中所示。
AD/[X,Y)~^(XJ) (O7-a,)AX (a, -at) β ADk2 (Χ,Υ)-AD^ (Χ,Y) (α,-α^ΑΧ (α廣α,)其中
D12 (Χ, Y) = (X-X1)2+ (Y-Y1)2 = X'+a.X+b,(3)式2中所示的約束允許用來自移動站可見的多個周圍基站的信號來持續(xù)地校準 跨各基站的公共基準——同步通信部署的前向鏈路發(fā)射時間，由此不依賴于來自任何單
個基站的信號質(zhì)量。在給定基站處的同步通信前向鏈路發(fā)射時間的可用性、以及在移動站處已在估 計TOA測量以進行時間跟蹤的情況下，這暗示了移動站與個體基站之間的LOS距離可使 用式4來計算，其中c是電磁波速度，而TjPTtl是時間測量。D1 = C(T-T0)(4)通過對移動站與個體基站之間的LOS距離的周期性更新，可如圖6中所示地持 續(xù)地監(jiān)視移動站速率和多普勒頻率。圖6圖解使用式5到9的移動站速率和多普勒頻率 估計的示例。D2 (t) = Y2+X2(5)D2 (t+ At) = Y2+ (X+d)2 = Y2+X2+2dX+d2 = D2 (t) +2dX+d2 (6)D2(t+2 At) = Y2+ (X+2d)2 = Y2+X2+4dX+4d2 = D2 (t) +4dX+4d2 (7)D2 (t+2 Δ t) -2D2 (t+ At) = 2d2 = 2 (V Δ t)2 = 2V2 ( Δ t)2 (8)
v(t)= \D2{t + 2^)-2D\t + ht)(9)如以上式5到9中所示，對移動站與個體基站之間的LOS距離的每3個連貫測 量產(chǎn)生對移動站速率的一個估計，假設(shè)其跨各基站是相同的。在式5到9中，At是自時 間t起的下一時間增量，而D是LOS距離測量。然而，AOA測量對于個體基站將不同， 并且在移動站移動時將變化，如圖7中所示。圖7圖解來自個體基站的到達角(AOA)的 示例。并且AOA測量可進一步使用式10到12來推導(dǎo)。4D2(t+ Δt)-D2(t+2 At) = 4dX = 4VXΔι (10)
v ’AVMy J
cos (θ(0) = —^f =——^-\ s v-J-(12)
1 ' D(t)AVD (t) ^、)所得多普勒頻率估計隨后如式13中所示。
權(quán)利要求
1.一種用于在無線通信系統(tǒng)中估計速率和多普勒頻率的方法，所述方法包括 使用接收機在第一時間捕獲來自第一多個基站的第一多個到達時間(TOA)測量；使用所述接收機在第二時間捕獲來自第二多個基站的第二多個到達時間(TOA)測量；使用所述接收機在第三時間捕獲來自第三多個基站的第三多個到達時間(TOA)測量；使用所述第一、第二和第三多個TOA測量確定多個視線(LOS)距離測量； 使用所述多個LOS距離測量確定多個速率估計和多個到達角(AOA)估計； 使用所述多個速率估計和所述多個到達角(AOA)估計確定多個多普勒頻率估計；以及使用處理器來確定關(guān)于多個扇區(qū)的平均多普勒頻率估計，其中所述第一、第二和第 三多個TOA測量是關(guān)于所述多個扇區(qū)捕獲的。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括確定關(guān)于所述多個扇區(qū)的平均速率 估計。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一、第二和第三多個基站彼此同步。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一、第二和第三多個TOA測量是 同步的并且是從全球定位系統(tǒng)(GPS)推導(dǎo)出來的。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述平均多普勒頻率估計是使用加權(quán)因子 來確定的。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述加權(quán)因子是基于與所述第一、第二和 第三多個TOA測量相關(guān)聯(lián)的多個收到信號的信號強度的。
7.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述平均速率估計是使用加權(quán)因子來確定的。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述加權(quán)因子是基于與所述第一、第二和 第三多個TOA測量相關(guān)聯(lián)的多個收到信號的信號強度的。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收機和所述處理器是所述無線通信 系統(tǒng)的組件。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述無線通信系統(tǒng)使用以下多址技術(shù) 之一時分多址(TDMA)、頻分多址(FDMA)、碼分多址(CDMA)或正交頻分多址 (OFDMA)。
11.一種包括處理器和存儲器的移動站，所述存儲器包含可由所述處理器執(zhí)行以執(zhí)行 以下操作的程序代碼使用接收機在第一時間捕獲來自第一多個基站的第一多個到達時間(TOA)測量； 使用所述接收機在第二時間捕獲來自第二多個基站的第二多個到達時間(TOA)測量；使用所述接收機在第三時間捕獲來自第三多個基站的第三多個到達時間(TOA)測量；使用所述第一、第二和第三多個TOA測量確定多個視線(LOS)距離測量；使用所述多個LOS距離測量確定多個速率估計和多個到達角(AOA)估計； 使用所述多個速率估計和所述多個到達角(AOA)估計確定多個多普勒頻率估計；以及 使用處理器來確定關(guān)于多個扇區(qū)的平均多普勒頻率估計，其中所述第一、第二和第 三多個TOA測量是關(guān)于所述多個扇區(qū)捕獲的。
12.如權(quán)利要求11所述的移動站，其特征在于，所述存儲器還包括用于確定關(guān)于所述 多個扇區(qū)的平均速率估計的程序代碼。
13.如權(quán)利要求12所述的移動站，其特征在于，所述第一、第二和第三多個基站彼此 同步。
14.如權(quán)利要求13所述的移動站，其特征在于，所述第一、第二和第三多個TOA測 量是同步的并且是從全球定位系統(tǒng)(GPS)推導(dǎo)出來的。
15.如權(quán)利要求11所述的移動站，其特征在于，所述平均多普勒頻率估計是使用加權(quán) 因子來確定的。
16.如權(quán)利要求15所述的移動站，其特征在于，所述加權(quán)因子是基于與所述第一、第 二和第三多個TOA測量相關(guān)聯(lián)的多個收到信號的信號強度的。
17.如權(quán)利要求12所述的移動站，其特征在于，所述平均速率估計是使用加權(quán)因子來 確定的。
18.如權(quán)利要求17所述的移動站，其特征在于，所述加權(quán)因子是基于與所述第一、第 二和第三多個TOA測量相關(guān)聯(lián)的多個收到信號的信號強度的。
19.如權(quán)利要求11所述的移動站，其特征在于，所述接收機和所述處理器是所述移動 站的組件。
20.如權(quán)利要求19所述的移動站，其特征在于，采用以下多址技術(shù)之一來捕獲所述 第一、第二和第三多個TOA測量時分多址(TDMA)、頻分多址(FDMA)、碼分多址 (CDMA)或正交頻分多址(OFDMA)。
21.—種用于估計速率和多普勒頻率的移動站，包括用于在第一時間捕獲來自第一多個基站的第一多個到達時間(TOA)測量的裝置； 用于在第二時間捕獲來自第二多個基站的第二多個到達時間(TOA)測量的裝置； 用于在第三時間捕獲來自第三多個基站的第三多個到達時間(TOA)測量的裝置； 用于使用所述第一、第二和第三多個TOA測量確定多個視線(LOS)距離測量的裝置；用于使用所述多個LOS距離測量確定多個速率估計和多個到達角(AOA)估計的裝置；用于使用所述多個速率估計和所述多個到達角(AOA)估計確定多個多普勒頻率估計 的裝置；以及用于確定關(guān)于多個扇區(qū)的平均多普勒頻率估計的裝置，其中所述第一、第二和第三 多個TOA測量是關(guān)于所述多個扇區(qū)捕獲的。
22.如權(quán)利要求21所述的移動站，其特征在于，還包括用于確定關(guān)于所述多個扇區(qū)的 平均速率估計的裝置。
23.如權(quán)利要求22所述的移動站，其特征在于，所述第一、第二和第三多個基站彼此同步。
24.如權(quán)利要求23所述的移動站，其特征在于，所述第一、第二和第三多個TOA測 量是同步的并且是從全球定位系統(tǒng)(GPS)推導(dǎo)出來的。
25.如權(quán)利要求21所述的移動站，其特征在于，所述平均多普勒頻率估計是使用加權(quán) 因子來確定的。
26.如權(quán)利要求25所述的移動站，其特征在于，所述加權(quán)因子是基于與所述第一、第 二和第三多個TOA測量相關(guān)聯(lián)的多個收到信號的信號強度的。
27.如權(quán)利要求22所述的移動站，其特征在于，所述平均速率估計是使用加權(quán)因子來 確定的。
28.如權(quán)利要求27所述的移動站，其特征在于，所述加權(quán)因子是基于與所述第一、第 二和第三多個TOA測量相關(guān)聯(lián)的多個收到信號的信號強度的。
29.如權(quán)利要求21所述的移動站，其特征在于，采用以下多址技術(shù)之一來捕獲所述 第一、第二和第三多個TOA測量時分多址(TDMA)、頻分多址(FDMA)、碼分多址 (CDMA)或正交頻分多址(OFDMA)。
30.一種具有包括指令的計算機程序的計算機可讀介質(zhì)，所述指令在由至少一個處理 器執(zhí)行時操作以估計速率和多普勒頻率，所述計算機程序包括用于在第一時間捕獲來自第一多個基站的第一多個到達時間(TOA)測量的指令； 用于在第二時間捕獲來自第二多個基站的第二多個到達時間(TOA)測量的指令； 用于在第三時間捕獲來自第三多個基站的第三多個到達時間(TOA)測量的指令； 用于使用所述第一、第二和第三多個TOA測量確定多個視線(LOS)距離測量的指令；用于使用所述多個LOS距離測量確定多個速率估計和多個到達角(AOA)估計的指令；用于使用所述多個速率估計和所述多個到達角(AOA)估計確定多個多普勒頻率估計 的指令；以及用于確定關(guān)于多個扇區(qū)的平均多普勒頻率估計的指令，其中所述第一、第二和第三 多個TOA測量是關(guān)于所述多個扇區(qū)捕獲的。
全文摘要
一種用于估計速率和多普勒頻率的裝置和方法，包括在第一時間捕獲來自第一多個基站的第一多個到達時間(TOA)測量；在第二時間和第三時間捕獲來自第二和第三多個基站的第二和第三多個TOA測量；使用該第一、第二和第三多個TOA測量確定多個視線(LOS)距離測量；使用這多個LOS距離測量確定多個速率估計和多個到達角(AOA)估計；使用這多個速率估計和這多個AOA估計確定多個多普勒頻率估計；以及使用處理器來確定關(guān)于多個扇區(qū)的平均多普勒頻率估計，其中該第一、第二和第三多個TOA測量是關(guān)于這多個扇區(qū)捕獲的。
文檔編號G01S11/02GK102027387SQ200980118351
公開日2011年4月20日 申請日期2009年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月11日
發(fā)明者J·P·沙哈, M-c·蔡, P·B·斯瑞尼瓦斯 申請人:高通股份有限公司