專利名稱:無(wú)線傳輸?shù)亩嗥绽招?yīng)補(bǔ)償?shù)闹谱鞣椒?br>技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多普勒補(bǔ)償方法，其用于經(jīng)由移動(dòng)體和基站之間的無(wú)線傳輸來(lái)傳輸?shù)膸瑑?nèi)的數(shù)據(jù)，移動(dòng)體和基站都分別包括與用于無(wú)線傳輸?shù)奶炀€相連的收發(fā)器。此外，它涉及一種包括與天線和抽樣單元相連的收發(fā)器的無(wú)線頻率設(shè)備，該無(wú)線頻率設(shè)備用于處理來(lái)自該無(wú)線傳輸?shù)男盘?hào)。本發(fā)明還涉及基站和移動(dòng)體，它們都包括這種用于經(jīng)由該無(wú)線傳輸?shù)倪B接的無(wú)線頻率設(shè)備。
背景技術(shù)：
在移動(dòng)著的交通工具(移動(dòng)體)與固定在地面的基站之間的無(wú)線傳輸?shù)念l譜會(huì)經(jīng)歷一些來(lái)自于多普勒效應(yīng)的變化是公知的。這種效應(yīng)對(duì)應(yīng)著一種相位噪聲，當(dāng)移動(dòng)體的運(yùn)動(dòng)方向與電磁波的傳播方向相平行時(shí)，來(lái)自這種無(wú)線鏈路的電磁波會(huì)遭受這種相位噪聲。對(duì)于實(shí)際使用的基于被很好地分隔的頻率信道的無(wú)線傳輸技術(shù)(參見(jiàn)GSM或甚至UMTS)而言，通?？梢院雎赃@種相位噪聲或信號(hào)衰退。
但是，對(duì)于基于試圖使用其全部容量的多載波傳輸?shù)募夹g(shù)而言，可能不再是這樣的情形。對(duì)于例如正交頻分復(fù)用(OFDM)這就是典型情況，正交頻分復(fù)用是一種被用于無(wú)線傳輸?shù)呐cIEEE標(biāo)準(zhǔn)802.16相兼容的技術(shù)，其中該標(biāo)準(zhǔn)也被稱為微波接入的世界范圍協(xié)同工作(WorldwideInteroperability from Microwave Access)的首字母縮寫(xiě)WIMAX，其看起來(lái)是當(dāng)今正在討論的用于移動(dòng)雙向通信的最有前途的技術(shù)之一。對(duì)于這種技術(shù)，對(duì)多普勒效應(yīng)的敏感性可能不再可以忽略，因?yàn)閷㈩l率信道選擇成具有非常窄的頻率間隔。例如，在OFDM中，頻率間隔被設(shè)置為致使由多載波傳輸?shù)牡趎個(gè)子載波所發(fā)送的調(diào)制頻帶信號(hào)與由第n+1個(gè)子載波所發(fā)送的調(diào)制頻帶信號(hào)間的相關(guān)性變?yōu)榱?。在發(fā)送側(cè)基于OFDM方案的裝置使用串/并轉(zhuǎn)換器來(lái)將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成包括多(例如N)個(gè)符號(hào)的并行數(shù)據(jù)。并且將逆快速傅立葉變換(IFFT)運(yùn)算單元用在待轉(zhuǎn)換成時(shí)間信號(hào)的頻率數(shù)據(jù)上，其中已經(jīng)復(fù)用了子載波頻率分量。該結(jié)果的實(shí)部和虛部被用于正交調(diào)制，而發(fā)射機(jī)將已調(diào)制的信號(hào)上變頻到高頻信號(hào)。在接收側(cè)，通過(guò)與在發(fā)送側(cè)所執(zhí)行的操作相反的操作(即通過(guò)使用FFT的時(shí)間到頻率的轉(zhuǎn)換)，調(diào)制并輸出通過(guò)這種無(wú)線鏈路由N個(gè)子載波傳輸N個(gè)符號(hào)(OFDM符號(hào))。
根據(jù)OFDM，帶有重疊頻帶的頻率分配變得可能，由此能夠獲得頻譜效率的改善。OFDM與對(duì)其載波獨(dú)立地進(jìn)行調(diào)制的其它多載波傳輸方案不同，并且因?yàn)檎{(diào)制/解調(diào)通過(guò)FFT一次(at a stroke)完成，所以可以在各載波間建立正交關(guān)系。此外，通過(guò)在發(fā)送側(cè)加上保護(hù)間隔信號(hào)，可以消除由多徑延遲造成的符號(hào)間干擾。如果采用遵照一個(gè)OFDM符號(hào)的IFFT輸出信號(hào)作為一個(gè)單元，那么保護(hù)間隔信號(hào)的插入表示將該信號(hào)的尾端部分復(fù)制到其首端。這樣，使用OFDM，多徑均衡(multipathequalization)基本上就不需要了。然而，為了避免導(dǎo)致性能下降，必須以不會(huì)發(fā)生符號(hào)間干擾的方式來(lái)設(shè)置比系統(tǒng)內(nèi)所預(yù)想的最大多徑延遲時(shí)間更大的保護(hù)間隔。雖然插入保護(hù)間隔使得消除多徑造成的干擾影響成為可能，但是帶來(lái)的折衷在于該保護(hù)間隔同時(shí)減小了傳輸效率。為了減輕在傳輸效率方面的下降，必須使OFDM符號(hào)持續(xù)時(shí)間盡可能長(zhǎng)，也即使保護(hù)比率盡可能小。出于這個(gè)觀點(diǎn)，應(yīng)該使給定帶寬內(nèi)的載波間隔較小，也即應(yīng)該增加載波的數(shù)目。
然而，由于衰退的原因，接收信號(hào)不僅沿著時(shí)間方向變化，而且還沿著頻率方向變化，后者就是多普勒頻移。直接與移動(dòng)體的運(yùn)動(dòng)速度成比例的多普勒頻移在最大多普勒頻率的范圍內(nèi)產(chǎn)生。如果載波間隔較小，那么這種變化大于一個(gè)載波，并且很難在接收側(cè)實(shí)現(xiàn)載波同步。結(jié)果，發(fā)生頻率選擇性衰退并且接收機(jī)處的性能降低，在該頻率選擇性衰退中，維持的變化取決于頻率而不同。產(chǎn)生這種結(jié)果的原因是因?yàn)轭l率波動(dòng)從一個(gè)載波至另一個(gè)載波(或者更加特別地，在相干帶寬內(nèi)從一個(gè)載波群到另一個(gè)載波群)相互獨(dú)立，因此產(chǎn)生載波間的干擾。為了抑制由于該干擾所造成的性能的降低，必須使載波間隔盡可能大。這樣，就存在關(guān)于傳輸效率的折衷。
在EP1460780B1中，描述了一種能夠安裝在移動(dòng)體上的天線裝置，該天線裝置包括多個(gè)接收天線。這些天線由切換開(kāi)關(guān)來(lái)控制，這些切換開(kāi)關(guān)用于分別使該多個(gè)接收天線中的每個(gè)天線在連接狀態(tài)和斷開(kāi)狀態(tài)間進(jìn)行切換。信息處理電路基于交通工具相對(duì)于已接收信號(hào)的傳播方向的移動(dòng)方向和速度來(lái)控制那些切換開(kāi)關(guān)。從廣播站的已知位置和得自例如GPS的當(dāng)前交通工具的位置來(lái)確定該信息。它使得能夠在交通工具接收OFDM信號(hào)時(shí)抑制多普勒效應(yīng)，并且因此，甚至當(dāng)交通工具正在移動(dòng)時(shí)使得能夠通過(guò)基于可能發(fā)生的多普勒效應(yīng)而不是信號(hào)電平來(lái)控制天線的切換而完成較好的接收，其中所述信號(hào)電平在天線之間不一定有區(qū)別。
對(duì)于IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)，其是當(dāng)今正在討論的用于移動(dòng)(移動(dòng)體)雙向通信的最受歡迎的技術(shù)之一，適用下列估計(jì)高至100公里/小時(shí)，可忽略影響；高至200公里/小時(shí)，信號(hào)質(zhì)量稍微下降，但是仍能接受；超過(guò)200公里/小時(shí)，效應(yīng)變得越來(lái)越重要并且嚴(yán)重降低信號(hào)質(zhì)量。在400公里/小時(shí)，其是現(xiàn)代長(zhǎng)距離列車的目標(biāo)速度，絕對(duì)需要多普勒補(bǔ)償。當(dāng)所用技術(shù)是基于更小的頻率信道間隔以增加傳輸容量時(shí)，這種情況可能更糟糕，也即當(dāng)超過(guò)其時(shí)多普勒效應(yīng)變得越來(lái)越重要的速度極限可能變得更小。
發(fā)明內(nèi)容考慮到上述內(nèi)容，本發(fā)明的一個(gè)目的是找到一些替代使用多個(gè)天線的可供選擇的方法，以致可以以更加靈活的方式來(lái)保證多普勒補(bǔ)償而不以傳輸容量作為代價(jià)。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)一種多普勒補(bǔ)償方法來(lái)達(dá)到這個(gè)目的，該多普勒補(bǔ)償方法用于經(jīng)由移動(dòng)體(可能是但是不限于是列車)和基站之間的無(wú)線傳輸來(lái)傳輸?shù)膸瑑?nèi)的數(shù)據(jù)，移動(dòng)體和基站都分別包括與用于無(wú)線傳輸?shù)奶炀€相連的收發(fā)器。該方法包括步驟確定當(dāng)對(duì)于該移動(dòng)體相對(duì)于基站的給定的移動(dòng)速度和方向，將幀作為信號(hào)經(jīng)由該無(wú)線傳輸進(jìn)行傳輸時(shí)，作用在這些幀上的多普勒效應(yīng)。接著是步驟由收發(fā)器應(yīng)用某個(gè)包括向信號(hào)分配不同時(shí)間延遲的抽樣過(guò)程，遵循適于補(bǔ)償所確定的多普勒效應(yīng)的規(guī)則來(lái)選擇該不同時(shí)間延遲。
在根據(jù)本發(fā)明的多普勒補(bǔ)償方法的第一實(shí)現(xiàn)中，在從無(wú)線傳輸接收到信號(hào)時(shí)執(zhí)行抽樣。對(duì)于接收側(cè)的多普勒補(bǔ)償，接著復(fù)用相應(yīng)地延遲的樣本以重新生成通過(guò)該無(wú)線傳輸進(jìn)行傳輸?shù)膸?br> 在根據(jù)本發(fā)明的多普勒補(bǔ)償方法的第二實(shí)現(xiàn)中，在復(fù)用生成的幀之后且在經(jīng)由該無(wú)線傳輸來(lái)傳輸相應(yīng)的信號(hào)之前執(zhí)行抽樣。這種實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)著發(fā)送側(cè)的多普勒補(bǔ)償。
在一替代實(shí)現(xiàn)中，抽樣過(guò)程這樣完成經(jīng)過(guò)沿著路徑具有不同輸出的傳導(dǎo)路徑來(lái)傳輸信號(hào)，根據(jù)要分配的時(shí)間延遲來(lái)在各個(gè)輸出處分接出樣本。在第二替代實(shí)現(xiàn)中，抽樣過(guò)程這樣完成經(jīng)過(guò)作為具有不同傳播時(shí)間屬性的延遲線的傳導(dǎo)路徑來(lái)傳輸信號(hào)。在第三替代實(shí)現(xiàn)中，抽樣過(guò)程這樣完成使用先進(jìn)先出〔FIFO〕緩存器以致以寫(xiě)入速率Rw在FIFO中緩存信號(hào)，該寫(xiě)入速率Rw不同于從該FIFO中讀取樣本的讀取速率Rr，速率Rr和Rw間的比率遵循適于補(bǔ)償所確定的多普勒效應(yīng)的規(guī)則。
在一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)現(xiàn)中，在相等的時(shí)間間隔上執(zhí)行對(duì)多普勒效應(yīng)的新確定是有利的。在移動(dòng)物體的顯著加速或減速的情況下，這特別合適。
本發(fā)明還涉及一種包括與天線相連的收發(fā)器的無(wú)線頻率設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的無(wú)線頻率設(shè)備還包括判定單元，其分析當(dāng)幀作為信號(hào)通過(guò)該無(wú)線傳輸進(jìn)行傳輸時(shí)作用在幀上的多普勒效應(yīng)。該判定單元從收發(fā)器控制抽樣單元以致由抽樣單元將不同的時(shí)間延遲分配給信號(hào)，遵循適于補(bǔ)償所確定的多普勒效應(yīng)的規(guī)則來(lái)選擇不同的時(shí)間延遲。
在第一替代實(shí)施例中，在接收側(cè)也即在已被多普勒效應(yīng)衰退的信號(hào)上執(zhí)行多普勒補(bǔ)償。在那種情況下，使用根據(jù)本發(fā)明的無(wú)線頻率設(shè)備以致由抽樣單元來(lái)處理從無(wú)線傳輸接收的信號(hào)，該信號(hào)被相應(yīng)地延遲。這有利地通過(guò)在復(fù)用信號(hào)以重新生成從該無(wú)線傳輸接收的幀之前將信號(hào)傳輸經(jīng)過(guò)時(shí)間延遲單元而實(shí)現(xiàn)。
在第二替代實(shí)施例中，在發(fā)送側(cè)執(zhí)行多普勒補(bǔ)償作為一種“預(yù)補(bǔ)償”。接著，使用該無(wú)線頻率設(shè)備以致由抽樣單元來(lái)對(duì)已經(jīng)生成的幀進(jìn)行抽樣，因此通過(guò)將所獲得的樣本傳輸經(jīng)過(guò)時(shí)間延遲單元進(jìn)行相應(yīng)的延遲以生成要經(jīng)由無(wú)線傳輸進(jìn)行傳輸?shù)男盘?hào)。
在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，時(shí)間延遲單元包括沿著路徑具有不同輸出的傳導(dǎo)路徑，在該不同的輸出處分接出樣本。通過(guò)在傳導(dǎo)路徑的不同輸出處分接出信號(hào)來(lái)獲得相應(yīng)的不同時(shí)間延遲。在一個(gè)替代實(shí)施例中，時(shí)間延遲單元包括在他們的傳播時(shí)間屬性方面各自相異的傳導(dǎo)路徑。在另一個(gè)替代實(shí)施例中，延遲單元由先進(jìn)先出(FIFO)緩存器制成以致以寫(xiě)入速率Rw在該FIFO中進(jìn)行寫(xiě)入，該寫(xiě)入速率Rw不同于從FIFO中進(jìn)行讀取的讀取速率Rr，相應(yīng)地定義速率Rr和Rw之間的比率以補(bǔ)償已確定的多普勒效應(yīng)。
有利地，如此定義根據(jù)本發(fā)明的所有實(shí)施例以致存在針對(duì)基站和/或移動(dòng)體的特殊的適應(yīng)性修改，該基站經(jīng)由無(wú)線傳輸與以相對(duì)于該基站的某個(gè)給定速度和方向進(jìn)行移動(dòng)的移動(dòng)體相連。特別地，這種基站和/或移動(dòng)體包括根據(jù)本發(fā)明的在接收側(cè)和/或發(fā)送側(cè)應(yīng)用了多普勒補(bǔ)償?shù)臒o(wú)線頻率設(shè)備。
在從屬權(quán)利要求
、后續(xù)描述和附圖中描述了本發(fā)明的有利的發(fā)展。
現(xiàn)在，將參考附圖進(jìn)一步解釋本發(fā)明的示例性實(shí)施例，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的原理的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示意 圖3是根據(jù)本發(fā)明的替代實(shí)施例的示意圖。
本發(fā)明的目標(biāo)是保持移動(dòng)著的交通工具(移動(dòng)體)上的通信設(shè)備與固定的地面站(基站，BS)之間的信號(hào)延遲為常數(shù)。由于現(xiàn)代數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)經(jīng)常不是連續(xù)地而是以幀結(jié)構(gòu)的形式來(lái)傳輸其信息，因此不需要連續(xù)地保持延遲為常數(shù)(連續(xù)地保持延遲為常數(shù)在物理上是不可能的)。事實(shí)上，僅僅針對(duì)當(dāng)必須將幀元作為經(jīng)由無(wú)線傳輸?shù)男盘?hào)來(lái)接收或發(fā)送的時(shí)候執(zhí)行多普勒補(bǔ)償就足夠了。
具體實(shí)施方式在圖1中，描述了根據(jù)本發(fā)明的思想的原理。在移動(dòng)著的交通工具(這里是列車)上安裝的天線與這個(gè)交通工具上的接入設(shè)備之間插入“望遠(yuǎn)鏡”延遲線。在這種方式中，可以取決于該望遠(yuǎn)鏡的實(shí)際長(zhǎng)度向已接收的信號(hào)添加可變時(shí)間延遲。如果在從交通工具向地面站(BS)傳輸幀元期間交通工具朝該地面站(BS)移動(dòng)，那么將該望遠(yuǎn)鏡調(diào)節(jié)到最小長(zhǎng)度。并且在接收該幀元期間，連續(xù)地增大該望遠(yuǎn)鏡的長(zhǎng)度以便相應(yīng)于在該地面站和交通工具之間的信號(hào)由于交通工具移動(dòng)的原因而減少的時(shí)間延遲量而添加額外的時(shí)間延遲。以這種方式，有可能將總延遲保持為常數(shù)，因此補(bǔ)償任何使所傳輸信號(hào)衰退的多普勒效應(yīng)。
在圖2中，示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)際的實(shí)施例。上面描述的作為學(xué)術(shù)模型的機(jī)械模型可以以不再存在機(jī)械(望遠(yuǎn)鏡)可變的延遲線的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明可以以下面的方式來(lái)做到這點(diǎn)。在分別具有增加的長(zhǎng)度并由此具有增加的延遲的時(shí)間延遲線陣列中并行地饋送由天線接收的信號(hào)。還可以想像，延遲線長(zhǎng)度相近但是具有不同的傳播時(shí)間屬性，例如使用不同材料組合。無(wú)論如何，所有延遲線的輸出端與復(fù)用和抽樣設(shè)備的相應(yīng)數(shù)量的輸入相連。選擇延遲線輸出，其延遲被添加到移動(dòng)著的交通工具與地面站之間的信號(hào)延遲上使得提供總的常數(shù)延遲。這可以通過(guò)控制不同時(shí)間延遲陣列來(lái)獲得，有可能使用某個(gè)根據(jù)所分析的多普勒效應(yīng)來(lái)切換時(shí)間延遲線陣列的判定單元。如果延遲是常數(shù)，那么不會(huì)出現(xiàn)多普勒效應(yīng)。
在根據(jù)本發(fā)明的替代實(shí)施例中，替代切換型時(shí)間延遲線陣列，使用由單個(gè)傳導(dǎo)路徑制造的時(shí)間延遲單元。當(dāng)信號(hào)傳輸經(jīng)過(guò)傳導(dǎo)路徑時(shí)，通過(guò)在該傳導(dǎo)路徑的不同輸出處分接出樣本，以獲得要分配給該信號(hào)的不同的時(shí)間延遲。
此外，以這樣的方式來(lái)對(duì)來(lái)自延遲線單元輸出(陣列或單個(gè)路徑)的信號(hào)進(jìn)行抽樣很重要，該方式使得每個(gè)延遲線輸出正好只有一個(gè)樣本被用于形成復(fù)用器的輸出，否則信號(hào)將受到多普勒效應(yīng)的影響。一般而言，可將根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例設(shè)計(jì)為成分開(kāi)的無(wú)線頻率RF設(shè)備，其僅僅應(yīng)用在標(biāo)準(zhǔn)用戶設(shè)備而不是標(biāo)準(zhǔn)天線的RF輸入處。但是出于實(shí)用的原因(例如，為了復(fù)用器與無(wú)線接入系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)之間進(jìn)行同步)，將它集成到接入設(shè)備的RF前端內(nèi)是有利的。
在圖3中，示出了根據(jù)本發(fā)明的用來(lái)在幀元傳輸期間獲得常數(shù)延遲的另一個(gè)替代實(shí)施例。該移動(dòng)體，這里又是列車，例如快速列車，以限定的速度朝地面站BS移動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的無(wú)線頻率設(shè)備現(xiàn)在包括由先進(jìn)先出FIFO緩存器制成的延遲單元。抽樣設(shè)備使用抽樣速率Rw從該移動(dòng)體的天線的輸出信號(hào)取得樣本，并且在FIFO寄存器中存儲(chǔ)它們。在這個(gè)交通工具的幀元被全部存儲(chǔ)在該FIFO緩存器中之后，以稍微不同的抽樣速率Rr來(lái)讀取該FIFO。如果Rw＞Rr，那么該FIFO的內(nèi)容在時(shí)間上被延長(zhǎng)(該幀元的尾端比該幀元的始端要經(jīng)歷更多的添加延遲)。相反，如果Rr＞Rw，那么該幀元在時(shí)間上被壓縮(該幀元的尾端比該幀元的始端要經(jīng)歷更少的添加延遲)。通過(guò)以適當(dāng)?shù)姆绞絹?lái)選擇比率Rw/Rr，在該幀元的接收期間，可以將該地面站(BS)與該交通工具上的接入設(shè)備(無(wú)線頻率設(shè)備)之間的總延遲保持為常數(shù)。
在根據(jù)本發(fā)明的任何實(shí)施例中，以將樣本延長(zhǎng)或壓縮進(jìn)幀的方式來(lái)處理接收分組的不同樣本，根據(jù)所確定的該移動(dòng)體相對(duì)于BS的移動(dòng)速度和方向來(lái)定義延長(zhǎng)或壓縮因子。那些延長(zhǎng)或壓縮因子對(duì)應(yīng)著被分配給信號(hào)的不同時(shí)間延遲，以遵循適于補(bǔ)償所分析的多普勒效應(yīng)的規(guī)則。為了執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法，從接收的信號(hào)中取得樣本，并在樣本被轉(zhuǎn)移到該信號(hào)的其他用途之前根據(jù)某一規(guī)則將樣本分別延遲?？梢砸猿?shù)時(shí)間距離值來(lái)取得樣本，但是也可以以增加或減少的時(shí)間距離值來(lái)取得樣本。
可以如下定義適于補(bǔ)償引起通過(guò)這種無(wú)線傳輸來(lái)傳輸?shù)男盘?hào)衰退的多普勒效應(yīng)的規(guī)則。對(duì)于用來(lái)補(bǔ)償由移動(dòng)體相對(duì)于BS的速度vr(c為真空中的無(wú)線傳播速度，即大約300000km/s)的速度所造成的多普勒效應(yīng)的抽樣頻率fs和時(shí)間延遲增加di(定義為例如在兩個(gè)相鄰的延遲線輸出之間的時(shí)間延遲差值--增量時(shí)間延遲)di＝vr/(fs×c)而fs＝vr/(c×di)。
取決于所傳輸信號(hào)的最大頻率fmax，抽樣頻率fs必須定義成大于最小值fsmin，其由奈奎斯特準(zhǔn)則給出fsmin＞＝2×fmax。
只要發(fā)射機(jī)或接收機(jī)移動(dòng)以致二者之間的距離發(fā)生變化，那么就存在多普勒效應(yīng)。此外，對(duì)于例如OFDM傳輸，多普勒效應(yīng)的相關(guān)性取決于載波的數(shù)量和子信道的帶寬，它們都限定多普勒效應(yīng)的敏感性。對(duì)于遵循IEEE標(biāo)準(zhǔn)802.16的Wimax技術(shù)，其是當(dāng)今正在討論的用于與移動(dòng)體進(jìn)行雙向通信的最受歡迎的技術(shù)之一，我們從上面看出，至少超過(guò)200km/小時(shí)，該效應(yīng)變得越來(lái)越重要并且嚴(yán)重降低了信號(hào)質(zhì)量。由此，可以定義移動(dòng)體的最小速度vrmin，低于它，多普勒效應(yīng)可被忽略以致不必應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的補(bǔ)償機(jī)制。使用上面公式中的參數(shù)給出增量延遲值didi＝vrmin/(fsmin×c)；并且，可以這樣計(jì)算針對(duì)相對(duì)速度vr用來(lái)補(bǔ)償多普勒頻移所需的抽樣頻率fs＝fsmin×(vr/vrmin)。
應(yīng)當(dāng)注意，必須變化抽樣頻率以將多普勒補(bǔ)償機(jī)制調(diào)整到所需的多普勒頻移。
這里有一些用作示例的數(shù)據(jù)，其中將抽樣頻率fs至少是所樣本信號(hào)(幀的生成)的最大頻率的兩倍這個(gè)條件作為限制情況。接著，可以像下面這樣計(jì)算時(shí)間延遲線輸出或FIFO緩存器的存儲(chǔ)單元的數(shù)目nn＝(幀元的長(zhǎng)度)/(樣本的距離)。
如果信號(hào)在1GHz載波的周圍有10MHz帶寬，那么最大頻率于是就是1.005GHz，因此抽樣頻率(最小)是2.01GHz。對(duì)于5ms的幀元長(zhǎng)度，將如此定義nn＝5ms/0.49ns＝10050000這些仍然需要很高的要求，但是是切實(shí)可行的。對(duì)于更好的實(shí)際實(shí)現(xiàn)，可以在天線之后將信號(hào)下混頻到合適的中頻范圍，例如在20MHz的IF載波周圍。于是，上面示例中的最大頻率將是25MHz，而抽樣頻率(最小)是50MHz。在那種情況下，如此定義nn＝5ms/20ns＝250000其更容易實(shí)現(xiàn)。
在模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入處執(zhí)行抽樣可能是有利的，這導(dǎo)致轉(zhuǎn)換被分配了不同時(shí)間延遲以補(bǔ)償所確定的多普勒效應(yīng)。此外，可以在從無(wú)線傳輸接收到信號(hào)的時(shí)候，在復(fù)用隨后被延遲的樣本之前，應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的多普勒補(bǔ)償方法。也可以在發(fā)送側(cè)應(yīng)用它，作為一種“預(yù)補(bǔ)償”方法，即在復(fù)用所生成的幀之后且在經(jīng)由無(wú)線傳輸來(lái)傳輸信號(hào)之前執(zhí)行抽樣過(guò)程。以類似的方式，可以在基站中或者在移動(dòng)設(shè)備中實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的無(wú)線頻率設(shè)備，基站和移動(dòng)設(shè)備兩者都參與了無(wú)線傳輸。還可以想象，基站和移動(dòng)設(shè)備都裝備有這種無(wú)線頻率設(shè)備并且/或者應(yīng)用了根據(jù)本發(fā)明的多普勒補(bǔ)償方法。
權(quán)利要求
1.一種多普勒補(bǔ)償方法，用于補(bǔ)償經(jīng)由移動(dòng)體和基站之間的無(wú)線傳輸來(lái)傳輸?shù)膸瑑?nèi)的數(shù)據(jù)，移動(dòng)體和基站都分別包括與用于所述無(wú)線傳輸?shù)奶炀€相連的收發(fā)器，所述方法包括下列步驟●針對(duì)所述移動(dòng)體相對(duì)于所述基站的給定移動(dòng)速度和方向，當(dāng)所述幀作為信號(hào)經(jīng)過(guò)該無(wú)線傳輸進(jìn)行傳輸時(shí)，確定作用在所述幀上的多普勒效應(yīng)；所述方法進(jìn)一步包括步驟●由所述收發(fā)器通過(guò)向所述信號(hào)分配不同的時(shí)間延遲來(lái)應(yīng)用某個(gè)抽樣過(guò)程，遵循適于補(bǔ)償所確定的多普勒效應(yīng)的規(guī)則來(lái)選擇所述不同的時(shí)間延遲。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其中對(duì)于接收側(cè)的多普勒補(bǔ)償，當(dāng)從所述無(wú)線傳輸接收到信號(hào)時(shí)，并且在復(fù)用隨后被延遲的樣本以重新生成從該無(wú)線傳輸接收的幀之前，執(zhí)行所述抽樣過(guò)程。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其中對(duì)于發(fā)送側(cè)的多普勒補(bǔ)償，在復(fù)用所生成的幀之后且在經(jīng)由所述無(wú)線傳輸來(lái)傳輸所述信號(hào)之前，執(zhí)行所述抽樣過(guò)程。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其中通過(guò)傳輸所述信號(hào)經(jīng)過(guò)沿著路徑具有不同輸出的傳導(dǎo)路徑來(lái)完成所述抽樣過(guò)程，根據(jù)所述要分配的時(shí)間延遲在各個(gè)輸出處分接出所述樣本。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其中通過(guò)傳輸所述信號(hào)經(jīng)過(guò)作為具有不同傳播時(shí)間屬性的延遲線的傳導(dǎo)路徑來(lái)完成所述抽樣過(guò)程。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其中通過(guò)使用先進(jìn)先出(FIFO)緩存器以致以寫(xiě)入速率Rw在所述FIFO中緩存所述信號(hào)來(lái)完成所述抽樣過(guò)程，所述寫(xiě)入速率Rw不同于從所述FIFO中讀取樣本的讀取速率Rr，速率Rr和Rw間的比率遵循適于補(bǔ)償所確定的多普勒效應(yīng)的規(guī)則。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其中在相等的時(shí)間間隔上執(zhí)行對(duì)所述多普勒效應(yīng)的新確定。
8.一種包括與天線相連的收發(fā)器的無(wú)線頻率設(shè)備，所述無(wú)線頻率設(shè)備還包括判定單元，其分析當(dāng)幀作為信號(hào)通過(guò)移動(dòng)體與基站之間的無(wú)線傳輸進(jìn)行傳輸時(shí)作用在幀上的多普勒效應(yīng)，所述移動(dòng)體以相對(duì)于所述基站的給定的速度和方向進(jìn)行移動(dòng)，而所述判定單元從所述收發(fā)器控制抽樣單元以致由所述抽樣單元將不同的時(shí)間延遲分配給所述信號(hào)，遵循適于補(bǔ)償所確定的多普勒效應(yīng)的規(guī)則來(lái)選擇所述不同的時(shí)間延遲。
9.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的無(wú)線頻率設(shè)備，其中，其通過(guò)在接收自所述無(wú)線傳輸?shù)男盘?hào)上應(yīng)用所述抽樣單元而用于接收側(cè)的多普勒補(bǔ)償，通過(guò)在復(fù)周所述信號(hào)以重新生成從該無(wú)線傳輸中接收的幀之前傳輸所述信號(hào)經(jīng)過(guò)時(shí)間延遲單元，所述信號(hào)因此被延遲。
10.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的無(wú)線頻率設(shè)備，其中，其通過(guò)在已經(jīng)生成的幀上應(yīng)用所述抽樣單元而用于發(fā)送側(cè)的多普勒補(bǔ)償，通過(guò)傳輸所述所獲得的樣本經(jīng)過(guò)時(shí)間延遲單元以生成要經(jīng)由所述無(wú)線傳輸來(lái)傳輸?shù)男盘?hào)，所述所獲得的樣本因此被延遲。
11.根據(jù)權(quán)利要求
9或10所述的無(wú)線頻率設(shè)備，其中，所述時(shí)間延遲單元包括沿著路徑具有不同輸出的傳導(dǎo)路徑，在所述不同輸出處分接出所述樣本，所述不同路徑對(duì)應(yīng)著要分配給所述信號(hào)的所述不同時(shí)間延遲。
12.根據(jù)權(quán)利要求
9或10所述的無(wú)線頻率設(shè)備，其中，所述時(shí)間延遲單元包括作為具有不同傳播時(shí)間屬性的延遲線的導(dǎo)向路徑。
13.根據(jù)權(quán)利要求
9或10所述的無(wú)線頻率設(shè)備，其中，所述延遲單元由先進(jìn)先出(FIFO)緩存器制成以致以寫(xiě)入速率Rw在FIFO中進(jìn)行寫(xiě)入，所述寫(xiě)入速率Rw不同于從所述FIFO中進(jìn)行讀取的讀取速率Rr，相應(yīng)地定義速率Rr和Rw之間的比率以補(bǔ)償所述已確定的多普勒效應(yīng)。
14.一種基站，其經(jīng)由無(wú)線傳輸與移動(dòng)體相連，所述移動(dòng)體以相對(duì)于所述基站的某個(gè)給定的速度和方向進(jìn)行移動(dòng)，而所述基站包括根據(jù)權(quán)利要求
8所述的無(wú)線頻率設(shè)備。
15.一種移動(dòng)體，其經(jīng)由無(wú)線傳輸與基站相連，并且以相對(duì)于所述基站的某個(gè)給定的速度和方向進(jìn)行移動(dòng)，而所述移動(dòng)體包括根據(jù)權(quán)利要求
8所述的無(wú)線頻率設(shè)備。
專利摘要
本發(fā)明的目標(biāo)是保持在移動(dòng)著的交通工具(移動(dòng)體)與固定的基站之間的通信信號(hào)的延遲為常數(shù)。這通過(guò)一種多普勒補(bǔ)償方法來(lái)完成，該多普勒補(bǔ)償方法用于經(jīng)由移動(dòng)體和某個(gè)基站之間的無(wú)線傳輸來(lái)傳輸?shù)膸瑑?nèi)的數(shù)據(jù)，移動(dòng)體和基站都分別包括與用于該無(wú)線傳輸?shù)奶炀€相連的收發(fā)器。該方法包括步驟確定針對(duì)該移動(dòng)體相對(duì)于該基站的給定的移動(dòng)速度和方向，當(dāng)幀作為信號(hào)通過(guò)該無(wú)線傳輸進(jìn)行傳輸時(shí)，作用在該幀上的多普勒效應(yīng)。接下來(lái)的步驟是由該收發(fā)器應(yīng)用包括向該信號(hào)分配不同的時(shí)間延遲的某個(gè)抽樣過(guò)程，遵循適于補(bǔ)償所確定的多普勒效應(yīng)的規(guī)則來(lái)選擇該不同的時(shí)間延遲。
文檔編號(hào)H04B1/40GK1996816SQ200610163376
公開(kāi)日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2006年12月4日
發(fā)明者托馬斯·羅爾夫·班尼察, 拉爾夫·克洛切, 克勞斯·溫斯特爾 申請(qǐng)人:阿爾卡特公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan