专利名称：用于估计多普勒频率的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及用于估计移动宽带系统中信道的最大多普勒频率的方法和设备。
背景技术：
多普勒效应在本领域是众所周知的。当发射在介质中传播的波的源或对象相对观测器或接收器移动时，多普勒效应出现。当发射在介质中传播的波的源或对象静止并且观测器相对源/对象移动时，多普勒效应同样出现。多普勒效应是对于观测器相对波源移动的情况波频率的改变。一个通常已知的示例是当以警笛方法发声的车 辆通过并相对观测器驶离时。作为车辆方法，在观测器处接收的频率相比从车辆发射的频率更高。正当车辆经过观测器时，在观测器处的频率等于发射的频率。当车辆从观测器驶离时，在观测器处的频率相比从车辆发射的频率更低。这个现象影响在介质中传播的所有波。当然，观测器和发射波的源都可相对彼此移动。如果观测器和源都移动，则总的多普勒效应因此可源自于源和观测器的移动。还有，介质的移动可影响多普勒效应。多普勒效应(也称为多普勒频移或多普勒频率)是在无线移动通信中或移动通信系统中的应用中需要考虑的因素。一般而言重要的是，具有或获得移动通信系统中最大多普勒频率的准确估计，例如以便接收并正确处理接收的无线电信号。最大多普勒频率提供有关信道改变率的信息。在具有信道改变率的准确估计的情况下，可帮助系统补偿该改变，或调整所讨论的信道的不同参数。移动通信系统的非凡实质是移动电话或其它无线通信设备或装置的用户可在无线电覆盖区域内自由地到处移动。当用户到处移动时，通信信道可发生改变。通信信道受通信设备与服务接入节点或基站之间的距离、受对象(诸如例如存在于由接入节点或基站等服务的区域中的建筑物)的影响。还有，用户可以比较低的速度到处走动，或者位于以比较高的速度行驶的轿车、公共汽车、火车等中。这还将影响多普勒效应，并且信道也将更迅速改变。存在许多多普勒频率估计方法。一些常见方法是基于自相关的技术。这些技术具有低复杂性，并因此已经得到广泛使用。然而，许多自相关函数是非线性函数，并且难以从它们中准确提取最大多普勒频率。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少一些上面概括的问题。具体地说，本发明的一个目的是通过估计移动宽带系统中物理信道上传递的信号的最大多普勒频率支持该信道上的无线通信。这个目的及其它可通过提供根据下面所附的独立权利要求的方法和设备获得。根据一个方面，定义一种方法用于通过估计在移动宽带系统中物理信道上传递的信号的最大多普勒频率支持所述信道上的无线通信。在这个方法中，提供信道估计。还获得了信道的信道脉冲响应的信道自相关函数。然后，将信道自相关函数表达为零阶贝塞尔函数。应用零阶贝塞尔函数的泰勒展开式。然后，执行信道自相关函数的求导以获得最大多普勒频率的估计。最后，使用获得的最大多普勒频率的估计以补偿接收信号的接收器中的当前多普勒效应。根据一个实施例，获得最大多普勒频率的估计包括将最大多普勒频率OW定义为她+) =α /oCsa-) -I- fa */§(3α>，其中a和b是常数，并且4是零阶贝塞尔函数，并且I是，其中 是采样周期，并 且/d是最大多普勒频率。根据另一个实施例，τ应该满足奈奎斯特值的要求，即I >2/,。根据又一实施例，a近似为O. I并且b近似为O. 0074。在一个示例中，近似为0(*} 0.907* -+ o(xa)o根据另一方面，提供通信节点中的布置。该布置适合于估计移动宽带系统中的信道上传递的信号的最大多普勒频率，并且它包括适合于估计所述信道的信道估计器。它还包括适合于生成信道的信道脉冲响应的自相关函数的自相关发生器。它还包括处理单元，所述处理单元适合于将信道自相关函数表达为零阶贝塞尔函数；应用零阶贝塞尔函数的泰勒展开式；执行信道自相关函数的求导以获得最大多普勒频率的估计；以及使用获得的最大多普勒频率的估计以补偿接收信号的接收器中的当前多普勒效应。根据一个实施例，适合于获得最大多普勒频率的估计的处理单元还适合于将最大多普勒频率O(I)定义为β(ι>= /Φ)- a./ei2l) +其中a和b是常数，而厶是零阶贝塞尔函数,并且;f是其中Γ是采样周期,并且/d是最大多普勒频率。根据另一个实施例，τ应该满足奈奎斯特值的要求，即* >2 。根据又一实施例，a近似为O. I并且b近似为O. 0074。在一个示例中，￡>W近似为!)(》)%0Λ74 - 04666^1 +oC*8)。
现在将参照附图通过示例来描述本发明，附图中
图I是一般地例证用于估计在通信信道上传递的信号的最大多普勒频率的过程实施例的流程图。图2是例证在通信节点中适合于估计在信道上传递的信号的最大多普勒频率的布置的示意性框图。
具体实施例方式在下文，将提供用于估计在通信信道上传递的信号的最大多普勒频率的过程的一些实施例的详细描述。同样，将提供在通信节点中适合于估计在信道上传递的信号的最大多普勒频率的布置的一些实施例的详细描述。图I是例证用于通过估计在移动宽带系统中物理信道上传递的信号的最大多普勒频率来支持通信信道上的无线通信的过程的实施例。该图中的步骤可在通信节点中执行。这种通信节点可以是无线电接入网中的接入节点或用户终端。在图I中，该过程开始于第一步骤110，提供信道的估计。这可以不同方式执行。现在将简要描述一个示例。可从例如无线电接入网中的接入节点或用户终端中的发射器发送包括导频符号的导频信号。当接收器接收到导频信号时，可以各种方式处理导频信号。例如，信号可经滤波、放大并转换成数字样本。将经处理的信号或者处理后的样本提供给信道估计器。信道估计器将接收的数字样本与已知符号相关以提供信道的估计。接收器具有包括例如存储在存储器中的导频符号的导频信号，使得接收器提前知道所述信号和/或符号，使得接收器可将接收的信号和/或符号与已知信号和/或符号比较或相关。导频符号可以是任何已知的参考符号。对于平坦衰落条件，信道脉冲响应可表示为 fcft, ) = rfrMC )(]) οm是具有零均值和单位方差的广义稳态随机过程,,其中τ.
是采样周期。
图I还例证了第二步骤120，获得所讨论信道的信道响应的信道自相关函数。使用从导频信号或导频符号获得的信道估计，可导出自相关函数。自相关函数表示为￥0。根据这个实施例，该过程还包括步骤130，将信道自相关函数表达为零阶贝塞尔函数。自相关函数是其中/d是最大多普勒频率，I是采样周期，并且厶是第一类零阶贝塞尔函数。另外步骤140对第一类零阶贝塞尔函数应用泰勒展开式。根据在图I中例证的方法的实施例，另外步骤150执行信道自相关函数的求导以获得最大多普勒频率的估计。在图I中例证的方法实施例中的最后步骤160要使用获得的最大多普勒频率的估计来补偿接收信号的接收器中的当前多普勒效应。根据一个实施例，τ的选择应该满足奈奎斯特值的要求。换句话说，卜吣。假设，真实系统中的最大/d大约为1000Hz,贝Ul应该小于O. 5ms。应用泰勒展开式给出
(2J
4 36[41
/_如):i - P +g** -晶I‘ *⑷
其中当Ptl时，则itwIw被限制在零周围的邻域中。在常规方法中，对于小I, I ^用于近似_4和|，或等效地，可通过求解二次方程I 二g = Md容易地获得最大多普勒频率。然而，随着#增大，这个解的准确性由于引入近似误差而迅速下降。为了提高准确性，有必要使用近似I - ζ +窆乃
64 23044 _
至卜g + ‘。可惜，将难以求解由它们形成的方程，这是因为的度(degree)大于 2。根据⑵和(3)，我们定义
M*) =. ιβω ~ -/ 知 =1^*2 + '* + 酵)(5!。计算-并且根据g ; r,(r)-智,我们发现该方程不仅仍是二次方程，而
且近似误差也降到了‘ + 0(4》。
768根据该过程的实施例，最大多普勒频率OM定义为Mx) = JeM ^t I · Μ3—*:丨，其中a和b是常数,并且爲是零阶贝塞尔函数,并且I是lir/d,其中t是采样周期,并且厶是最大多普勒频率。根据⑵、(3)和⑷，可求解下式
■土 I 『I Si '
S: i 一S PI
I I I a I。
^23#4i Ι " 2561(6'获得a O. I并且b O. 0074。然后
!>{*》= /#{*) ~ 0-1 · /e(2Jt) f O—OOM ·/β《3.*) * 0,9074 - O,.1666α* 暑。在这个解决方案中，仅θ ι8>留下了，并且这指示可获得更准确的结果。该过程的一个优点是，它可用于改进多普勒频率估计的准确性。这在多种情形和系统中能够是有用的。它在长期演进高级(LTE-A)中的信道状态信息参考信号(CSI-RS)中可能非常有用，其中CSI-RS分配取决于无线信道的改变率。根据估计的多普勒频率，可优化由于CSI-RS引起的开销，这可对改进系统的总体吞吐量做出贡献。通过估计的多普勒频率，给出指导以降低由于低多普勒频率所引起的不必要的信道估计。图2是例证在通信节点200中的布置的实施例的示意性框图，所述布置适合于估计在信道上传递的信号的最大多普勒频率。通信节点可以是无线通信网络中通过无线电接口接收信号的任何节点，例如用户设备或无线电接入网中的接入节点。该布置包括适合于估计信道的信道估计器210。可以不同方式执行对信道的估计。上面简要描述了一个示例，并且将不进行再次重复。该布置还包括自相关发生器220，自相关发生器220适合于生成信道的信道脉冲响应的自相关函数。该布置还包括处理单元230，适合于将信道自相关函数表达为零阶贝塞尔函数；应用零阶贝塞尔函数的泰勒展开式；执行信道自相关函数的求导以获得最大多普勒频率的估计；以及使用获得的最大多普勒频率的估计以补偿接收信号的接收器中的当前多普勒效应。根据另一实施例，处理单元230还适合于定义最大多普勒频率 Μ为
权利要求
1.一种用于通过估计在移动宽带系统中的物理信道上传递的信号的最大多普勒频率支持所述信道上无线通信的方法，所述方法包括 -提供所述信道的估计(110)； -获得所述信道的信道脉冲响应的信道自相关函数(120)； -将所述信道自相关函数表达为零阶贝塞尔函数(130)； -应用所述零阶贝塞尔函数的泰勒展开式(140)； -执行所述信道自相关函数的求导(150)以获得所述最大多普勒频率的估计；以及 -使用所述获得的所述最大多普勒频率的估计(160)以补偿接收所述信号的接收器中的当前多普勒效应。
2.如权利要求I所述的方法，其中获得所述最大多普勒频率的估计包括将所述最大多普勒频率D(x)定义为 ) ~ /o(t) - s 細2*}+，其中a和b是常数，而《4是零阶贝塞尔函数，并且#是2胃/其中I是釆样周期，并且厶是最大多普勒频率。
3.如权利要求2所述的方法，其中I> IU。
4.如权利要求2或3所述的方法，其中a近似为0.1，并且b近似为0. 0074。
5.如权利要求4所述的方法,其中近似为DOO、09074 — C1666T1 + < (**)o
6.ー种在通信节点(200)中适合于估计移动宽带系统中信道上传递的信号的最大多普勒频率的布置，所述布置包括 -信道估计器(210)，适合于估计所述信道； -自相关发生器(220)，适合于生成所述信道的信道脉冲响应的自相关函数； -处理单元(230)，适合于将所述信道自相关函数表达为零阶贝塞尔函数；应用所述零阶贝塞尔函数的泰勒展开式；执行所述信道自相关函数的求导以获得所述最大多普勒频率的估计；以及使用所述获得的所述最大多普勒频率的估计以补偿接收所述信号的接收器中的当前多普勒效应。
7.如权利要求6所述的布置，其中适合于获得所述最大多普勒频率的估计的所述处理单元还适合于将所述最大多普勒频率! w定义为m.*)= hm-其中a和b是常数，并且ふ是零阶贝塞尔函数，并且^ 是2 /^,其中I是采样周期，并且/d是最大多普勒频率。
8.如权利要求6所述的布置,其中と>。
9.如权利要求6或7所述的布置，其中a近似为0.I，并且b近似为0.0074。
10.如权利要求9所述的布置，其中UC*)近似为々0-9074-e.umx1 + o(**)。
全文摘要
一种方法和通信节点(200)中的布置，用于通过估计在移动宽带系统中物理信道上传递的信号的最大多普勒频率支持在该信道上的无线通信，该方法包括提供信道的估计(110)，获得信道的信道脉冲响应的信道自相关函数(120)。该方法还包括将信道自相关函数表达为零阶贝塞尔函数(130)并应用零阶贝塞尔函数的泰勒展开式(140)。该方法还包括执行信道自相关函数的求导(150)以获得最大多普勒频率的估计，并使用获得的最大多普勒频率的估计(160)来补偿接收信号的接收器中的当前多普勒效应。
文档编号H04L27/00GK102783108SQ201080065315
公开日2012年11月14日 申请日期2010年3月11日 优先权日2010年3月11日
发明者Z.马 申请人:瑞典爱立信有限公司