專利名稱：最大多普勒頻移的估計(jì)方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，具體地，涉及一種最大多普勒頻移的估計(jì)方法和裝置。
技術(shù)背景
在采用基站和/或中繼站進(jìn)行無線資源管理的無線通信系統(tǒng)中，系統(tǒng)資源的調(diào)度 分配均由基站和/或中繼站進(jìn)行，例如，基站調(diào)度分配進(jìn)行下行傳輸時(shí)的資源以及終端進(jìn) 行上行傳輸時(shí)的資源等。
當(dāng)發(fā)射機(jī)(例如，終端)相對于接收機(jī)(例如，基站)移動(dòng)時(shí)，所接收的信號(hào)會(huì)經(jīng) 歷眾所周知的多普勒效應(yīng)，即接收的信號(hào)幅度將與接收機(jī)和發(fā)射機(jī)互相移動(dòng)的速度成比例 變化。在無線資源管理過程中，最大多普勒頻移是個(gè)非常重要的參數(shù)，因?yàn)橥ㄟ^多普勒頻移 信息可以從物理層以及高層協(xié)議層來優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)的性能。例如接收端如果知道多普勒 頻移，就可以優(yōu)化接收機(jī)的信道估計(jì)；基站如果能夠知道多普勒頻移，就可以得到終端的移 動(dòng)速度，進(jìn)而優(yōu)化小區(qū)間的切換、負(fù)載均衡和協(xié)作傳輸?shù)?，其中，低速移?dòng)的終端可以主要 通過微微小區(qū)(Pico Cell)提供服務(wù)，中速移動(dòng)的終端可以通過微小區(qū)(Micro Cell)提供 服務(wù)，而高速移動(dòng)的終端為了避免頻繁的切換可以通過宏小區(qū)(Macro Cell)提供服務(wù)。
在現(xiàn)有技術(shù)中，估計(jì)最大多普勒頻移的方法有多種，例如電平通過率法、頻譜分 析以及自相關(guān)函數(shù)法以及從信道估計(jì)的包絡(luò)和幅角中提取最大多普勒頻移的信息等等。電 平通過率法是一種簡便的方法，但由于平均功率的測量受到距離引起的路徑損失、茂密的 樹葉和大樓的背面引起的陰影衰落以及噪聲等各種因素的影響，所以這種方法在低信噪比 的實(shí)際應(yīng)用中并不理想，在有功率控制的場景下，由于信道估計(jì)的包絡(luò)無法反映衰落信道 真實(shí)的統(tǒng)計(jì)特性，所以這種估計(jì)最大多普勒頻移的方法有一定的局限性。而運(yùn)用頻譜分析 及自相關(guān)函數(shù)的方法由于計(jì)算量和存儲(chǔ)量大而限制了它們在實(shí)際中的應(yīng)用。此外，現(xiàn)有的 最大多普勒頻移估計(jì)的技術(shù)中，都是假設(shè)現(xiàn)實(shí)環(huán)境的信道的幅度衰落服從瑞利分布，其正 交分量和同相分量服從0均值，方差為σ 2的高斯分布，其多普勒頻譜是Jakes頻譜，即完 整的U形譜。實(shí)際上，完整U形譜是基于多徑是無限多的，至少是足夠多的，而且，到達(dá)接收 機(jī)方向是在(-η，η]內(nèi)呈均勻分布的。為了說明現(xiàn)有技術(shù)中的問題，首先說明下Jakes頻 譜與到達(dá)角度α的關(guān)系
f = fmaxcos α公式 1
其中，f為多普勒頻移，fmax為最大多普勒頻移，α為入射波的到達(dá)角。因?yàn)榧僭O(shè) 入射波到達(dá)角α在(-π，π]內(nèi)呈均勻分布，則α的概率密度函數(shù)ρ( α)為
ρ{α) = — , ε (~π,雙]公式 22π
根據(jù)α的概率密度函數(shù)，可以求得f的概率密度函數(shù)為Γ" ，《Χ G ( ^nax，^nax ]l-(///max)2公式 30 ,其它
根據(jù)時(shí)域和頻域的能量守恒原則，可以得到功率譜密度為
權(quán)利要求
1.一種最大多普勒頻移的估計(jì)方法，其特征在于，包括 接收機(jī)對發(fā)射機(jī)的發(fā)射信號(hào)進(jìn)行采樣；所述接收機(jī)根據(jù)所述發(fā)射信號(hào)的采樣計(jì)算復(fù)信道的自相關(guān)函數(shù)的估計(jì)值； 所述接收機(jī)根據(jù)所述發(fā)射機(jī)的位置確定所述發(fā)射信號(hào)的到達(dá)角的角度差； 所述接收機(jī)根據(jù)所述自相關(guān)函數(shù)的估計(jì)值和所述角度差估計(jì)所述發(fā)射機(jī)的最大多普 勒頻移。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收機(jī)根據(jù)所述發(fā)射信號(hào)的采樣計(jì) 算復(fù)信道的自相關(guān)函數(shù)的估計(jì)值包括所述接收機(jī)根據(jù)所述發(fā)射信號(hào)的采樣計(jì)算復(fù)信道的自相關(guān)函數(shù)的估計(jì)值R(m-Ts) = \f4hH(n-Ts)h(n-Ts+m-Ts)；L n=\其中，Ts為采樣周期；T = k.Ts，k為正整數(shù)；h()為信道響應(yīng)函數(shù)，hH()為h()的轉(zhuǎn)置；η為采樣時(shí)刻，η = 1,2,......，L-I, L為采樣點(diǎn)數(shù)；m為所m·TJ為0時(shí)的時(shí)刻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收機(jī)根據(jù)所述發(fā)射機(jī)的位置確定 所述發(fā)射信號(hào)的到達(dá)角的角度差包括所述接收機(jī)將所述接收機(jī)與所述發(fā)射機(jī)的物理位置之間的連線方向設(shè)置為參考方向；所述接收機(jī)根據(jù)所述發(fā)射信號(hào)的采樣與所述參考方向的角度關(guān)系確定所述發(fā)射信號(hào) 的到達(dá)角的角度差。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收機(jī)根據(jù)所述發(fā)射機(jī)的位置確定 所述發(fā)射信號(hào)的到達(dá)角的角度差包括所述發(fā)射機(jī)的位置為第一預(yù)設(shè)環(huán)境時(shí)，所述接收機(jī)確定所述發(fā)射信號(hào)的到達(dá)角的角度 差為π/2或π ；所述發(fā)射機(jī)的位置為第二預(yù)設(shè)環(huán)境時(shí)，所述接收機(jī)確定所述發(fā)射信號(hào)的到達(dá)角的角度 差為以下之一 π、3 π /2或2 π。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述接收機(jī)根據(jù)所述自相關(guān)函數(shù)的估計(jì) 值和所述角度差估計(jì)所述發(fā)射機(jī)的最大多普勒頻移包括所述接收機(jī)設(shè)置所述發(fā)射機(jī)的最大多普勒頻移fmax與所述自相關(guān)函數(shù)的估計(jì)值 7；)和所述角度差的關(guān)系如下_
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述接收機(jī)配置有多根天線時(shí)， 所述方法還包括所述接收機(jī)按照所述最大多普勒頻移的估計(jì)方法分別估計(jì)每根天線對應(yīng)的最大多普 勒頻移，將所述每根天線對應(yīng)的最大多普勒頻移中的最大值作為所述發(fā)射機(jī)的最大多普勒 頻移。
7.一種最大多普勒頻移的估計(jì)裝置，其特征在于，包括 信號(hào)采樣模塊，用于對發(fā)射機(jī)的發(fā)射信號(hào)進(jìn)行采樣；第一估值模塊，用于根據(jù)所述信號(hào)采樣模塊對所述發(fā)射信號(hào)的采樣計(jì)算復(fù)信道的自相 關(guān)函數(shù)的估計(jì)值；角度差確定模塊，用于根據(jù)所述發(fā)射機(jī)的位置確定所述發(fā)射信號(hào)的到達(dá)角的角度差； 第二估值模塊，用于根據(jù)所述第一估值模塊估計(jì)的所述自相關(guān)函數(shù)的估計(jì)值和所述角 度差確定模塊確定的所述角度差估計(jì)所述發(fā)射機(jī)的最大多普勒頻移。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述第一估值模塊包括 估值單元，用于根據(jù)所述發(fā)射信號(hào)的采樣計(jì)算復(fù)信道的自相關(guān)函數(shù)的估計(jì)值
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述角度差確定模塊包括第一確定單元，用于所述發(fā)射機(jī)的位置為第一預(yù)設(shè)環(huán)境時(shí)，確定所述發(fā)射信號(hào)的到達(dá) 角的角度差為η/2或π ；第二確定單元，用于所述發(fā)射機(jī)的位置為第二預(yù)設(shè)環(huán)境時(shí)，確定所述發(fā)射信號(hào)的到達(dá) 角的角度差為以下之一 口、3 π /2或2 π。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述第二估值模塊包括設(shè)置單元，用于設(shè)置所述發(fā)射機(jī)的最大多普勒頻移fmax與所述自相關(guān)函數(shù)的估計(jì)值 7；)和所述角度差的關(guān)系如下
11.根據(jù)權(quán)利要求7-10任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述裝置配置有多根天線時(shí)， 所述裝置還包括選擇模塊，用于觸發(fā)所述信號(hào)采樣模塊、所述第一估值模塊、角度差確定模塊和第二估值模塊估計(jì)每根天線對應(yīng)的最大多普勒頻移，將所述每根天線對應(yīng)的最大多普勒頻移中的 最大值作為所述發(fā)射機(jī)的最大多普勒頻移。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種最大多普勒頻移的估計(jì)方法和裝置。其中，該方法包括接收機(jī)對發(fā)射機(jī)的發(fā)射信號(hào)進(jìn)行采樣；接收機(jī)根據(jù)發(fā)射信號(hào)的采樣計(jì)算復(fù)信道的自相關(guān)函數(shù)的估計(jì)值；接收機(jī)根據(jù)發(fā)射機(jī)的位置確定發(fā)射信號(hào)的到達(dá)角的角度差；接收機(jī)根據(jù)自相關(guān)函數(shù)的估計(jì)值和角度差估計(jì)發(fā)射機(jī)的最大多普勒頻移。根據(jù)本發(fā)明，解決了現(xiàn)有估計(jì)方法不能真實(shí)反映終端的移動(dòng)速度的問題，有利于無線移動(dòng)通信系統(tǒng)中切換、負(fù)載平衡等性能的提高。
文檔編號(hào)H04L25/02GK102035766SQ20101058061
公開日2011年4月27日 申請日期2010年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月9日
發(fā)明者關(guān)艷峰, 陳憲明, 魯照華 申請人:中興通訊股份有限公司