專利名稱：在無線通信系統(tǒng)進(jìn)行估算多普勒頻移的方法與設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，尤其涉及在無線通信系統(tǒng)進(jìn)行估算多普勒頻移的方法與設(shè)備。
背景技術(shù)：
在LTE系統(tǒng)中，多普勒頻移、或者說是用戶設(shè)備(UE)的移動(dòng)速率，是移動(dòng)衰落信道的重要變量。UE移動(dòng)的越快，多普勒頻移就越大，并且信道變量改變的越快?；?GPP中對(duì)LTE系統(tǒng)的需求，在LTE系統(tǒng)中，需要為15至120km/h高移動(dòng)速度的用戶設(shè)備提供高性能的服務(wù)支持。在蜂窩網(wǎng)間需要能夠支持120km/h至350km/h(甚至依靠頻率帶寬可以支持500km/h)的移動(dòng)速度，而這種移動(dòng)速度將損害LTE系統(tǒng)上行鏈路中SC-FDMA的正交特性。因此，基站需要對(duì)多普勒頻移進(jìn)行估計(jì)，以便進(jìn)行補(bǔ)償?，F(xiàn)有主要有五類多普勒估計(jì)技術(shù)基于電平通過率(LCR)的方法、基于過零率 (ZCR)的方法、基于自相關(guān)函數(shù)(ACF)的方法、基于協(xié)方差(COV)的方法、以及基于模式識(shí)別 (PR)的方法。其中，基于ACF的方法可以有效的把UE速率劃分為慢，中或快。但是，其速率劃分過于粗略，難以符合實(shí)際情形；而基于COV的方法對(duì)加性白高斯噪聲(AWGN)、萊斯因子(K) 以及直線視距(LOS)元素的到達(dá)角等這些因子很敏感；基于PR的方法需要密集計(jì)算；基于 LCR和ZCR的方法在SNR信噪比較低時(shí)會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的估計(jì)錯(cuò)誤。最為重要的是，上述各方法僅在FDD系統(tǒng)中采用，而不能應(yīng)用于TDD系統(tǒng)中，尤其是不能應(yīng)用于TD-LTE。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種在無線通信系統(tǒng)進(jìn)行估算多普勒頻移的方法與設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種在無線通信系統(tǒng)的進(jìn)行估算多普勒頻移的方法，其中，該方法包括以下步驟a獲取上行鏈路中接收信號(hào)的功率譜密度信息；b根據(jù)所述功率譜密度信息來估算多普勒頻移。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供了一種在無線通信系統(tǒng)的進(jìn)行估算多普勒頻移的設(shè)備，其中，該設(shè)備包括第一獲取裝置，用于獲取上行鏈路中接收信號(hào)的功率譜密度信息；頻移估算裝置，用于根據(jù)所述功率譜密度信息來估算多普勒頻移。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1)估計(jì)的多普勒頻移精確度高；2)能夠最優(yōu)化移動(dòng)傳輸系統(tǒng)并且補(bǔ)償同步失真，提高系統(tǒng)性能。


通過閱讀參照以下附圖所作的對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯
圖1為本發(fā)明一個(gè)方面的無線通信系統(tǒng)拓?fù)鋱D；圖2為本發(fā)明一個(gè)方面的在無線通信系統(tǒng)的進(jìn)行估算多普勒頻移的方法流程圖；圖3為本發(fā)明另一個(gè)方面的在無線通信系統(tǒng)的進(jìn)行估算多普勒頻移的方法流程圖；圖4為本發(fā)明又一個(gè)方面的在無線通信系統(tǒng)的進(jìn)行估算多普勒頻移的方法流程圖；圖5為本發(fā)明再一個(gè)方面的在無線通信系統(tǒng)的進(jìn)行估算多普勒頻移的設(shè)備示意圖；圖6為本發(fā)明一個(gè)方面的在無線通信系統(tǒng)的進(jìn)行估算多普勒頻移的設(shè)備示意圖；圖7為本發(fā)明另一個(gè)方面的在無線通信系統(tǒng)的進(jìn)行估算多普勒頻移的設(shè)備示意圖；圖8為本發(fā)明又一個(gè)方面的在無線通信系統(tǒng)的進(jìn)行估算多普勒頻移的設(shè)備示意圖；圖9為本發(fā)明再一個(gè)方面的在無線通信系統(tǒng)的進(jìn)行估算多普勒頻移的設(shè)備示意圖；圖10為本發(fā)明和現(xiàn)有多普勒頻移估算方法所估計(jì)的多普勒頻移比較示意圖；圖11為本發(fā)明在不同的上下行配置時(shí)所估計(jì)的多普勒頻移示意圖；附圖中相同或相似的附圖標(biāo)記代表相同或相似的部件。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。圖1示出了本發(fā)明一個(gè)方面的無線通信系統(tǒng)拓?fù)鋱D。所述無線通信系統(tǒng)包括用
戶設(shè)備11、用戶設(shè)備12.......用戶設(shè)備IK及設(shè)備2。其中，各用戶設(shè)備可以是任何一種
能以無線方式和基站通信的移動(dòng)電子設(shè)備，包括但不限于手機(jī)、PDA、車載臺(tái)等；所述設(shè)備 2包括但不限于；基站或eNodeB、網(wǎng)絡(luò)控制器等；所述無線通信系統(tǒng)包括但不限于3G、LTE 或WiMAX系統(tǒng)等。此外，作為一種優(yōu)選方式，該無線通信系統(tǒng)中的各用戶設(shè)備和基站2采用時(shí)分雙工模式(time-division duplexing mode, TDD mode)收發(fā)信息,但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，各用戶設(shè)備和基站收發(fā)信息的模式并非以上所述為限。圖2示出了本發(fā)明一個(gè)方面的在無線通信系統(tǒng)的進(jìn)行估算多普勒頻移的方法的
流程圖。其中，用戶設(shè)備1為用戶設(shè)備11、用戶設(shè)備12.......用戶設(shè)備IK中的任意一者；
所述設(shè)備2為eNodeB。具體的，在步驟Sl中，用戶設(shè)備1向設(shè)備2發(fā)送信號(hào)。接著，在步驟S2中，設(shè)備2接收來自用戶設(shè)備1發(fā)送的信號(hào)。接著，在步驟S3中，設(shè)備2獲取接收信號(hào)的功率譜密度信息S(f)。設(shè)備2獲取接收信號(hào)的功率譜密度信息S(f)的方式包括但不限于1)經(jīng)典譜估計(jì)方法；例如，周期圖法等；2)現(xiàn)代譜估計(jì)方法；例如，參數(shù)模型譜估計(jì)和非參數(shù)模型譜估計(jì)等。接著，在步驟S4中，設(shè)備2根據(jù)所述功率譜密度信息來估算多普勒頻移fm。圖3示出了本發(fā)明另一個(gè)方面的在無線通信系統(tǒng)的進(jìn)行估算多普勒頻移的方法的流程圖。具體的，步驟Sl至S3已在圖2所示的實(shí)施例中予以詳細(xì)描述，在此以引用的方式包含，不再予以重述。接著，在步驟S41中，設(shè)備2根據(jù)所述功率譜密度信息獲取一個(gè)自適應(yīng)閾值。例如，
設(shè)備2根據(jù)功率譜密度信息獲取的自適應(yīng)閾值Sth為
5(0) + 5(1/Γ)sti,=-
其中，S(O)表示頻率0處功率譜取值，S(l/T)表示功率譜1/T Hz處頻譜的取值， T是上下行轉(zhuǎn)換周期，α表示系數(shù)，作為一種優(yōu)選方式，α等于2。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，上述自適應(yīng)閾值Sth僅僅只是列示，而非用于限制本發(fā)明，事實(shí)上，自適應(yīng)閾值Sth可根據(jù)實(shí)際選取其他不同值。接著，在步驟S42中，設(shè)備2依序?qū)⒉煌l率處的功率譜密度值與所述自適應(yīng)閾值進(jìn)行比較，獲得首次大于所述自適應(yīng)閾值的功率譜密度功率譜密度值所處頻率值。例如，設(shè)
備2依序?qū)⒉煌l率處，例如，f\、f2.......fN，其中，< f2 <丨< fN，的功率譜密度值
S (f\)、S (f2).......S (fN)，分別與自適應(yīng)閾值Sth比較，獲得首次大于所述自適應(yīng)閾值的功
率譜密度功率譜密度值所處頻率值，例如，為功率譜密度值S (f,)所處頻率值f”最后，在步驟S43中，設(shè)備2根據(jù)所獲得的頻率值與所述接收信號(hào)中心頻率值來估算所述多普勒頻移。例如，設(shè)備2根據(jù)所獲得的頻率值A(chǔ)與所述接收信號(hào)中心頻率值(也就是信號(hào)的載波頻率值)估算的多普勒頻移fm為fffl = ^fi 0圖4示出了本發(fā)明又一個(gè)方面的在無線通信系統(tǒng)的進(jìn)行估算多普勒頻移的方法的流程圖。具體的，步驟Sl至S3、以及S41已在圖3所示的實(shí)施例中予以詳細(xì)描述，在此以引用的方式包含，不再予以重述。接著，在步驟S421中，設(shè)備2通過將功率譜密度在按第一頻率索引步進(jìn)值逐次增加的不同頻率處的功率譜密度值與所述自適應(yīng)閾值進(jìn)行比較，獲得首次大于所述自適應(yīng)閾值的功率譜密度功率譜密度值所處的粗略頻率值。例如，設(shè)備2取所述第一頻率索引步進(jìn)
值為k，其中，k大于1，由此，設(shè)備2將頻率f\、f1+k.......f1+mk處的功率譜密度值S (f\)、
S(f1+k).......S(f1+mk)分別與所述自適應(yīng)閾值比較，獲得首次大于所述自適應(yīng)閾值的功
率譜密度值所處的粗略頻率值，例如，為功率譜密度值S(f1+mk)所處的粗略頻率值f1+mk。接著，在步驟S422中，設(shè)備2在所述粗估頻率值為中心的預(yù)定頻率范圍內(nèi)，通過將功率譜密度在按第二頻率索引步進(jìn)值逐次增加的不同頻率處的功率譜密度值與所述自適應(yīng)閾值進(jìn)行比較，獲得首次大于所述自適應(yīng)閾值的功率譜密度值所處的精細(xì)頻率值，其中，該第二頻率索引步進(jìn)值小于該第一頻率索引步進(jìn)值。作為一種優(yōu)選方式，預(yù)定頻率范圍為
β β(fm coarse-k — 'fm coarse +^TT)
-NN ,其中，fm coarse = f。-f1+mk，B是接收信號(hào)的帶寬，N為功率譜密度包含的頻率數(shù)量，k 為第一頻率索引步進(jìn)值，f1+fflk為粗略頻率值。
例如，設(shè)備2取第二頻率索引步進(jìn)值為1，由此，設(shè)備2依次將
(/m Coarse-^Jm + 范圍內(nèi)的第一個(gè)頻率索弓丨，例如為j、第二個(gè)頻率索弓丨，即 -NN
j+Ι.......第η個(gè)頻率索引，即j+n，各自對(duì)應(yīng)的頻率值fj、fj+1.......fj+n，所對(duì)應(yīng)的功率
譜密度值S的)、S (fJ+1).......S (fJ+n)，分別與自適應(yīng)閾值比較，獲得首次大于所述自
適應(yīng)閾值的功率譜密度值所處的精細(xì)頻率值。例如，為S(fVn)所處的頻率值fj+n。接著，在步驟S43’中，設(shè)備2根據(jù)所獲得的精細(xì)頻率值與所述接收信號(hào)中心頻率值來估算所述多普勒頻移。例如，設(shè)備2估算的多普勒頻移/ 為
權(quán)利要求
1.一種在無線通信系統(tǒng)的進(jìn)行估算多普勒頻移的方法，其中，該方法包括以下步驟 a獲取上行鏈路中接收信號(hào)的功率譜密度信息；b根據(jù)所述功率譜密度信息來估算多普勒頻移。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述步驟b還包括 -根據(jù)所述功率譜密度信息獲取一個(gè)自適應(yīng)閾值；其中，所述步驟b還包括bl依序?qū)⒉煌l率處的功率譜密度值與所述自適應(yīng)閾值進(jìn)行比較，獲得首次大于所述自適應(yīng)閾值的功率譜密度值所處頻率值；b2根據(jù)所獲得的頻率值與所述接收信號(hào)中心頻率值來估算所述多普勒頻移。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述步驟bl還包括-通過將功率譜密度在按第一頻率索引步進(jìn)值逐次增加的不同頻率處的功率譜密度值與所述自適應(yīng)閾值進(jìn)行比較，獲得首次大于所述自適應(yīng)閾值的功率譜密度值所處的粗略頻率值；-在所述粗估頻率值為中心的預(yù)定頻率范圍內(nèi)，通過將功率譜密度在按第二頻率索引步進(jìn)值逐次增加的不同頻率處的功率譜密度值與所述自適應(yīng)閾值進(jìn)行比較，獲得首次大于所述自適應(yīng)閾值的功率譜密度值所處的精細(xì)頻率值，其中，該第二頻率索引步進(jìn)值小于該第一頻率索引步進(jìn)值；其中，所述步驟還包括-根據(jù)所獲得的精細(xì)頻率值與所述接收信號(hào)中心頻率值來估算所述多普勒頻移。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其中，還包括 -獲取上下行鏈路配置信息；其中，還包括-基于預(yù)定規(guī)則，并根據(jù)所述上下行鏈路配置信息來確定所估算的多普勒頻移是否可用；-當(dāng)確定所估算的多普勒頻移不可用時(shí)，對(duì)所述接收信號(hào)進(jìn)行插值處理，以獲得插值后的信號(hào)，并將所述插值后的信號(hào)作為所述接收信號(hào)用以重復(fù)上述步驟a，bl, 1^2。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述預(yù)定規(guī)則包括-當(dāng)所述估算的多普勒頻移大于可調(diào)因子β，則該估算的多普勒頻移可用，其中當(dāng)上下行配置是0，1，3，6時(shí)，150Ηζ < β < 250Hz ；當(dāng)上下行配置是2，4，5時(shí)，250Ηζ < β < 350Ηζο
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其中，還包括 -根據(jù)所估算的多普勒頻移執(zhí)行多普勒頻移補(bǔ)償操作。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6所述任一項(xiàng)的方法，其中，所述無線通信系統(tǒng)包括3G、LTE、或 WiMAX系統(tǒng)。
8.一種在無線通信系統(tǒng)的進(jìn)行估算多普勒頻移的設(shè)備，其中，該設(shè)備包括 第一獲取裝置，用于獲取上行鏈路中接收信號(hào)的功率譜密度信息；頻移估算裝置，用于根據(jù)所述功率譜密度信息來估算多普勒頻移。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中，所述頻移估算裝置還包括 第二獲取裝置，用于根據(jù)所述功率譜密度信息獲取一個(gè)自適應(yīng)閾值；第三獲取裝置，用于依序?qū)⒉煌l率處的功率譜密度值與所述自適應(yīng)閾值進(jìn)行比較， 獲得首次大于所述自適應(yīng)閾值的功率譜密度功率譜密度值所處的頻率值；第一計(jì)算裝置，用于根據(jù)所獲得的頻率值與所述接收信號(hào)中心頻率值來估算所述多普勒頻移。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中，所述第三獲取裝置還包括粗略獲取裝置，用于通過將功率譜密度在按第一頻率索引步進(jìn)值逐次增加的不同頻率處的功率譜密度值與所述自適應(yīng)閾值進(jìn)行比較，獲得首次大于所述自適應(yīng)閾值的功率譜密度值所處的粗略頻率值；精細(xì)獲取裝置，用于在所述粗估頻率值為中心的預(yù)定頻率范圍內(nèi)，通過將功率譜密度在按第二頻率索引步進(jìn)值逐次增加的不同頻率處的功率譜密度值與所述自適應(yīng)閾值進(jìn)行比較，獲得首次大于所述自適應(yīng)閾值的功率譜密度值所處的精細(xì)頻率值，其中，該第二頻率索引步進(jìn)值小于該第一頻率索引步進(jìn)值；其中，所述第一計(jì)算裝置還用于根據(jù)所獲得的精細(xì)頻率值與所述接收信號(hào)中心頻率值來估算所述多普勒頻移。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的設(shè)備，其中，還包括第四獲取裝置，用于獲取上下行鏈路配置信息；其中，還包括判斷裝置，用于基于預(yù)定規(guī)則，并根據(jù)所述上下行鏈路配置信息來確定所估算的多普勒頻移是否可用；插值裝置，用于當(dāng)確定所估算的多普勒頻移不可用時(shí)，對(duì)所述接收信號(hào)進(jìn)行插值處理， 以獲得插值后的信號(hào)；其中，所述第一獲取裝置，用于獲取所述插值后的信號(hào)的功率譜密度信息，并提供給所述第二及第三獲取裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，所述預(yù)定規(guī)則包括-當(dāng)所述估算的多普勒頻移大于可調(diào)因子β，則該估算的多普勒頻移可用，其中當(dāng)上下行配置是0，1，3，6時(shí)，150Ηζ < β < 250Hz ；當(dāng)上下行配置是2，4，5時(shí)，250Hz < β < 350Ηζο
13.根據(jù)權(quán)利要求8至12中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，還包括頻移補(bǔ)償裝置，用于根據(jù)所估算的多普勒頻移執(zhí)行多普勒頻移補(bǔ)償操作。
14.根據(jù)權(quán)利要求8至13所述任一項(xiàng)的設(shè)備，其中，所述無線通信系統(tǒng)包括3G、LTE或 WiMAX系統(tǒng)，所述設(shè)備包括所述目標(biāo)小區(qū)的基站或NodeB、網(wǎng)絡(luò)控制器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在無線通信系統(tǒng)進(jìn)行估算多普勒頻移的方法與設(shè)備。其中，設(shè)備先獲取上行鏈路中接收信號(hào)的功率譜密度信息；隨后再根據(jù)所述功率譜密度信息來估算多普勒頻移。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括1)估計(jì)的多普勒頻移精確度高；2)能夠最優(yōu)化移動(dòng)傳輸系統(tǒng)并且補(bǔ)償同步失真，提高系統(tǒng)性能。
文檔編號(hào)H04B17/00GK102571221SQ20101060088
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月20日
發(fā)明者傅曉宇, 呂平寶, 吳濤, 孔令山, 汪云華, 趙昆, 鄒鍇 申請(qǐng)人:上海貝爾股份有限公司, 電子科技大學(xué)