本发明涉及估计蜂窝网络的基站与在蜂窝网络中操作的无线电装置之间的频率偏移的方法和对应的装置。
背景技术：
在蜂窝网络(诸如，基于由3gpp(第3代合作伙伴项目)指定的lte(长期演进)无线电技术的蜂窝网络)中，通常需要由用户设备(ue)中的无线电接收器/发送器使用的频率与由蜂窝网络的基站(在lte无线电技术中被称为enb(演进节点b))中的无线电接收器/发送器使用的频率匹配。为了满足该要求，ue可以基于由基站发送的参考信号执行频率偏移测量。在lte无线电技术中，通常对分布在多达20mhz的宽频带上的小区特定参考符号(crs)执行这些频率测量。
lte无线电技术的一个方面具体解决机器类型通信(mtc)，并且已经在网络侧和ue侧这两者上定义支持高效mtc的被称为mtc装置的对应的一类ue以及特定特征。例如，mtc装置通常在1.4mhz的窄频带中操作。该操作还被称为窄带lte。在被称为nb-iot(窄带物联网)的特定变型中，所用带宽甚至可以小至200khz。
鉴于工作带宽小于由enb提供的总带宽，基于crs的频率偏移测量在mtc装置的情况下可能是有问题的。具体地，由于有限带宽，mtc装置不能接收分布在由enb提供的整个带宽上的所有crs。
因此，需要允许具体由以小于由基站使用的总带宽的有限频率带宽操作的无线电装置来高效估计频率偏移的技术。
技术实现要素：
根据实施方式，提供了一种控制蜂窝网络中的无线电传输的方法。根据该方法，无线电装置将载波频率应用于在无线电装置与蜂窝网络的基站之间的数据传输。此外，无线电装置配置测量时间间隔。在测量时间间隔中，无线电装置从数据传输暂时切换至从基站接收传达系统信息的至少一个广播信号。基于所接收的至少一个广播信号，无线电装置估计如由无线电装置应用的载波频率与如从基站接收的载波信号的频率的偏移。
根据实施方式，无线电装置可以从基站接收定义测量时间间隔的配置信息。在一些场景中，无线电装置可以从基站请求配置信息。在其他场景中，配置信息的传输可以由基站来发起。另选地或另外，定义测量时间间隔的配置信息还可以被预先配置在无线电装置中。
根据实施方式，数据传输在第一频带中被执行，并且广播信号的接收在与第一频带不同的第二频带中被执行。
根据另外实施方式，提供了一种控制蜂窝网络中的无线电传输的方法。根据方法，蜂窝网络的基站确定用于至少一个无线电装置与基站之间的数据传输的载波信号。此外，基站配置测量时间间隔，在该测量时间间隔中，无线电装置从所述数据传输暂时切换至从基站接收传达系统信息的至少一个广播信号。所接收的至少一个广播信号由无线电装置用于估计如由无线电装置应用的载波频率与如由无线电装置从基站接收的载波信号的频率的偏移。
根据实施方式，基站可以向至少一个无线电装置发送定义测量时间间隔的配置信息。基站可以响应于来自无线电装置的请求发送配置信息。在其他场景中，配置信息的发送可以由基站来发起。
根据另外的实施方式，提供了一种无线电装置。无线电装置包括无线电接口，该无线电接口用于连接到蜂窝网络。此外，无线电装置包括一个或更多个处理器，所述一个或更多个处理器被配置为：
-将载波频率应用于在无线电装置与蜂窝网络的基站之间的数据传输；
-配置测量时间间隔，在该测量时间间隔中，无线电装置从所述数据传输暂时切换至从基站接收传达系统信息的至少一个广播信号；以及
-基于所接收的至少一个广播信号，估计如由无线电装置应用的载波频率与从基站接收的载波信号的频率的偏移。
具体地，无线电装置的至少一个处理器可以被配置为执行以上所提及的方法中的、由无线电装置执行的步骤。
根据另外的实施方式，提供了一种用于蜂窝网络的基站。基站包括到至少一个无线电装置的无线电接口。此外，基站包括一个或更多个处理器，所述一个或更多个处理器被配置为：
-确定用于至少一个无线电装置与基站之间的数据传输的载波信号；并且
-配置测量时间间隔，在该测量时间间隔中，无线电装置从所述数据传输暂时切换至从基站接收传达系统信息的至少一个广播信号，
其中，所接收的至少一个广播信号由无线电装置用于估计如由无线电装置应用的载波频率与如由无线电装置从基站接收的载波信号的频率的偏移。
具体地，基站的至少一个处理器可以被配置为执行以上所提及的方法中的、由基站执行的步骤。
在上述实施方式中，至少一个广播信号可以包括如对于lte无线电技术指定的物理广播信道(pbch)、pss(主同步信号)以及辅同步信号(sss)。因为这些信号在覆盖在lte无线电技术的总频带内的72个中心子载波的窄频带中被发送，所以即使无线电装置仅支持窄频带中的数据传输，这些信号也适于频率偏移的高效估计。在mtc中，可以将pbch重复多次。由此，pbch的全部或一些部分可以用于精确频率偏移估计/测量目的。测量时间间隔允许频率偏移测量与无线电装置的数据传输操作的高效协调。具体地，可以使得无线电装置和基站这两者意识到测量间隔，使得可以避免频率偏移测量干扰数据传输。
根据实施方式，同一测量时间间隔可以由多个无线电装置应用于接收广播信号。另选地或另外，不同的测量时间间隔可以由至少一个其他无线电装置应用于接收至少一个广播信号。
根据实施方式，载波频率根据跳频模式而变化。测量时间间隔然后可以被设置为在用于数据传输的载波频率周围的工作频带与用于发送至少一个广播信号的频带匹配时发生。
现在将参照附图更详细地描述本发明的上述和另外实施方式。
附图说明
图1示意性地例示了根据本发明的实施方式的蜂窝网络系统。
图2示出了可以发生在无线电装置中的温度相关的频率变化的示例。
图3a、图3b以及图3c示意性地例示了根据本发明的实施方式的测量时间间隔。
图4示出了用于例示根据本发明的实施方式的方法的流程图。
图5示出了用于例示根据本发明的实施方式的另外的方法的流程图。
图6示意性地例示了根据本发明的实施方式的无线电装置的基于处理器的实施方案。
图7示意性地例示了根据本发明的实施方式的基站的基于处理器的实施方案。
具体实施方式
在下文中，将更详细地描述本发明的示例性实施方式。必须理解，以下描述仅是为了例示本发明的原理的目的而给出，而不是在限制意义上采取。相反，本发明的范围仅由所附权利要求来限定，并且不旨在受下文中描述的示例性实施方式限制。
所例示的实施方式涉及以下场景：无线电装置将载波频率应用于在无线电装置与蜂窝网络的基站之间的数据传输，该载波频率可以偏离如从基站接收的载波信号的频率，尽管这两个频率通常应相同。这种频率偏移可以涉及由无线电装置从其获得载波频率的振荡器的特性的温度相关的变化、振荡器的老化、相位噪声、无线电信道变化和/或因无线电装置相对于基站的移动而产生的多普勒(doppler)频移。所例示的概念目的在于高效地估计这种频率偏移，这转而允许例如通过调谐载波频率所源于的振荡器和/或通过在由无线电装置和/或基站执行的信号处理中考虑频率偏移来补偿频率偏移。
在如下文所例示的实施方式中，假定无线电装置是在蜂窝网络中基于lte无线电技术操作的mtc装置。然而，应当理解，所例示的概念还可以关于其他类型的无线电装置和/或无线电技术来应用。
图1示意性地例示了根据实施方式的蜂窝网络系统。具体地，图1示出了mtc装置100和基站200，基站200根据lte无线电技术的所假定使用在下文中还被称为enb。如图例示，enb200定期发送可以由mtc装置100接收的广播信号10。广播信号10具有传达系统信息的用途。在所例示的示例中，假定广播信号10是pbch，该pbch传达为了访问由enb200服务的小区而由mtc装置10或其他无线电装置使用的系统信息。另选地或另外，广播信号10还可以与pss和sss对应，所述pss和sss还以作为物理层小区标识的形式传达系统信息。基于广播信号10，mtc装置100可以访问小区，并且例如在pdsch(物理下行链路共享信道)或pusch(物理上行链路共享信道)上执行与enb200的数据传输。在这些传输中，频率偏移可能发生在由mtc装置100应用的载波频率与如由mtc装置100从enb200接收的载波信号的频率之间。
假定mtc装置100以规则或连续方式跟踪该频率偏移。这样，例如，可以考虑mtc装置100的温度变化。这种温度变化可以引起在mtc装置100中用于获得载波频率的振荡器的频率的变化。如通过图2所例示的示例的方式，这种频率变化可以以非线性方式依赖温度。由此，即使可以测量温度，也将难以精确预测频率偏移量。在典型场景中，mtc装置100的温度可以以高达0.5℃/秒的速率变化，并且晶体振荡器(xo)的关联频率误差可以高达0.6ppm/℃。由此，在mtc装置100的0.5秒操作内，频率误差对于2ghz的载波频率可以高达300hz。
为了使发热问题最小化，mtc装置100的振荡器可以被放置为尽可能远离实际发送器/接收器模块。然而，鉴于mtc装置通常具有相对小的尺寸，温度相关的可变频率偏移通常将仍然保持。
此外，振荡器老化也可能促成频率偏移。通常，关于经受相当大的老化效应的其他电路部件(例如，电容器)使用振荡器晶体。这可能导致±5ppm/年的频率误差，该频率误差与对于2ghz的载波频率的±10khz/年对应。
此外，相位噪声也可能促成频率偏移，特别是在考虑在mtc装置100中可能期望低成本振荡器的使用且这种低成本振荡器经常具有相对高水平的相位噪声时。
此外，无线电信道变化或多普勒频移也可能促成频率偏移。通常，mtc装置100与enb200之间的无线电信道的特性随着时间和频率而变化，这可能引起所接收的载波信号的频率的变化。此外，频率可能由于多普勒频移效应而变化，该多普勒频移效应由于装置还根据mtc装置100相对于enb200的速度引入多普勒频移而引起。
在lte无线电技术中，grs通常可以用于跟踪频率偏移。然而，在如例如用于mtc的窄带lte的情况下，仅有限数量的grs可以被mtc装置100接收，这可能导致所估计频率偏移的增大误差。这种问题在选择用于扩展覆盖的低snr(信噪比)操作(例如，基于-15db的扩展覆盖snr)时可能进一步增强。在所例示的概念中，mtc装置100由此另选或另外地使频率偏移的估计基于其他信号，具体为来自enb200的、传达系统信息的至少一个广播信号。如以上提及的，这种广播信号可以包括pbch，而且还包括pss和/或sss。对于这些广播信号中的每一个，作为参考信号用于频率偏移估计是可以的。在一些场景中，这种使用还可以由广播信号到lte无线电技术的密集分布资源块的分配来支持。例如，类似于如用于针对lte版本13提出的mtc的覆盖增强模式中的pbch的重复，可以频繁地重复广播信号，以瞄准mtc装置100。估计处理可以基于用于频率偏移测量的已知算法，例如基于信号的相关，诸如在qiwang、christianmehlfuhrer以及markusrupp的“carrierfrequencysynchronizationinthedownlinkof3gpplte”，2010年，ieee21stinternationalsymposiumonpersonalindoorandmobileradiocommunications(2010年9月)中描述的。
mtc装置100的有限带宽操作通过配置一个或更多个测量时间间隔(在下文中还被称为测量间隙)来考虑在内。在这些测量间隙期间，mtc装置100从正常数据传输切换至广播信号(例如，pbch)的接收。通过配置mtc装置100和enb200中的测量间隙，可以避免mtc装置100或enb200尝试在mtc装置100接收广播信号的同时执行数据传输。因此，即使广播信号在与如当前用于数据传输的操作频率不同的频带中被发送，mtc装置100也可以切换为接收广播信号。例如，mtc装置100可以在20mhz的总lte频率带宽的上限处在1.4mhz的工作频带中以窄带操作执行数据传输，并且在测量间隙期间，mtc装置可以暂时切换至enb100发送pbch、pss以及sss的1.4mhz的中心频带。在该时间期间，mtc装置100和enb200都将不尝试在总lte频率带宽的上限处在工作频带中执行数据传输。
在lte无线电技术中，pbch具有传达允许ue(诸如，mtc装置100)访问蜂窝网络的系统信息的用途。例如，mtc装置100可以对pbch进行解码，以接收指定要在初始访问由enb200服务的小区时由mtc装置100应用的参数的mib(主信息块)和各种sib(系统信息块)。pbch在由总lte频率带宽的中心72个子载波形成的频带(还被称为中心窄带)中被发送。一旦mtc装置100已经获得对小区的访问，则它可以切换至用于发送其他信号的其他频带，例如，诸如pdcch(物理下行链路控制信道)或pucch(物理上行链路控制信道)的控制信道或诸如pdsch或pusch的数据信道。通常，pbch被每隔10ms定期发送，但在访问小区时仅被解码一次。然而，在所例示的概念中，mtc装置100然而可以对pbch重复解码。此外，还可以至少暂时地增大由enb200发送pbch的重复周期，以更好地支持频率偏移的估计。
在示例性实施方案中，频率的跟踪可以如下工作：enb200和mtc装置100这两者意识到将pbch用于跟踪频率偏移。具体地，在enb200和mtc装置100中都配置一个或更多个测量间隙，例如作为周期模式。测量间隙与由enb200发送pbch一致。在测量间隙期间，mtc装置100切换为接收pbch，并且通常中断正常的数据传输。如果使用测量间隙的周期模式，则测量间隙的周期可以为如由enb200应用的pbch重复周期的倍数。定义测量间隙(例如，鉴于周期和持续时间)的配置信息可以由enb200来确定并被发送到mtc装置100，和/或可以被预先配置在mtc装置100和/或enb200中。在一些场景中，mtc装置100例如还可以在所估计的频率偏移快速变化且为了以期望的精度跟踪频率偏移而需要测量间隙的更密集模式时从enb200请求这种配置信息。配置信息例如可以取决于所用覆盖增强级或mtc装置100的速度类别而为静态的或可以动态变化。
在测量间隙发生时，mtc装置100切换为在接收pbch的中心窄带中接收。mtc装置100然后估计频率偏移，这在测量间隙期间可以实时完成。另选地或另外，还可以由mtc装置100存储如所接收或所解码的pbch，以便由mtc装置100用于稍后估计频率偏移。所接收pbch的这种存储还可以用于基于如在多个测量间隙中接收的pbch执行频率偏移的估计。
测量间隙可以由enb200来配置并被应用于多个mtc装置(例如，enb200的小区中的所有mtc装置)，如图3a所示意性地例示的，对于mtc装置#1、#2、#3以及#4，其中，m表示测量间隙，并且d表示数据传输的间隔。在这种情况下，多个mtc装置可以在同一测量间隙期间执行频率偏移的估计。
enb200还可以针对多个mtc装置(如图3b和图3c示意性地例示的，针对mtc装置#1、#2、#3以及#4)中的每一个单独地配置测量间隙，其中，m表示测量间隙，并且d表示数据传输的间隔。mtc装置之间的这些单独配置的测量间隙与周期模式的偏移(如图3b所示)有关或与周期模式的周期(如图3c所示)有关。
在一些场景中，可以针对各mtc装置单独地配置偏移和周期这两者。此外，还可以的是enb200利用同一测量间隙配置一些mtc装置，而单独地配置一个或更多个其他mtc装置。
在一些场景中，可以根据跳频方案改变由mtc装置100应用的载波频率。在这种情况下，跳频可以使得mtc装置100变为发送pbch的中心窄带。在这种情况，mtc装置100还可以出于估计频率偏移的目的接收pbch。这可以在不中断数据传输的情况下来完成。在这种场景中，由此，测量间隙可以被配置为在mtc装置100使用为了定期的数据传输而发送pbch的中心窄带时被触发。
在一些场景中，测量间隙还可以被配置为在存在增加数量的pbch重复时(例如，在应用高覆盖增强级时)被触发。在这种情况下，mtc装置100可以切换为接收用于频率偏移估计的重复pbch传输的至少一部分，通常不是所有重复pbch传输。在重复pbch传输的接收和解码期间，可以由mtc装置100存储重复pbch的至少一部分。所存储部分的pbch然后可以用于估计频率偏移。
图4示出了例示了控制蜂窝网络中的无线电传输的方法的流程图，通过该方法，例如mtc装置100的无线电装置可以实施如上所述的概念。如果使用无线电装置的基于处理器的实施方案，则方法步骤的至少一部分可以由无线电装置的一个或更多个处理器来执行和/或控制。
在步骤410处，无线电装置例如鉴于周期模式、持续时间和/或用于触发测量时间间隔的规则配置至少一个测量时间间隔。为此，无线电装置例如可以响应于向基站发送对配置信息的请求来从基站接收定义测量时间间隔的配置信息。另选地或另外，定义测量时间间隔的配置信息还可以被预先配置在无线电装置中。
在步骤420处，无线电装置将载波频率应用于在无线电装置与蜂窝网络的基站(例如，enb200)之间的数据传输。例如，载波频率可以为由无线电用于对从基站接收的载波信号进行解调的本地载波信号的频率。然而，载波频率还可以为从无线电装置向基站发送的载波信号的频率。载波频率可以源于无线电装置的振荡器。
在步骤430处，无线电装置可以检测测量时间间隔是否已经开始。如由分支“n(否)”指示的，如果测量时间间隔尚未开始，则无线电装置可以返回到步骤420，例如继续基于载波频率传输数据。否则，无线电装置可以如由分支“y(是)”指示的进行到步骤440。
在步骤440处，无线电装置从基站接传达送系统信息的广播信号。广播信号例如可以包括lte无线电技术的pbch、pss和/或sss。在一些场景中，数据传输在第一频带中被执行，并且广播信号在与第一频带不同的第二频带中被接收。例如，广播信号可以在总lte带宽的中心窄带中来接收，而数据传输可以在总lte带宽内的另一个频带中被执行。
在一些场景中，可以根据跳频模式改变载波频率。测量时间间隔然后可以被触发为在用于数据传输的载波频率周围的工作频带与用于发送至少一个广播信号的频带匹配时发生。
在步骤450处，无线电装置估计载波频率与如从基站接收的载波信号的频率的偏移。该估计例如可以基于源于所接收广播信号的信号与基于载波频率的信号的相关性。
在步骤460处，无线电装置例如可以通过调谐载波频率所源于的振荡器和/或通过调整所接收或发送信号的信号处理来补偿在步骤450处估计的偏移。
图5示出了例示控制蜂窝网络中的无线电传输的方法的流程图，通过该方法，例如enb(诸如，enb200)的基站可以实施如上所述的概念。如果使用基站的基于处理器的实施方案，则方法的步骤的至少一部分可以由基站的一个或更多个处理器来执行和/或控制。
在步骤510处，基站确定用于在至少一个无线电装置(例如，诸如mtc装置100的mtc装置)与基站之间的数据传输的载波信号。载波信号例如可以从总lte带宽内的一组可用载波信号来选择。载波信号可以源于基站的振荡器。
在步骤520处，基站发送传达系统信息的广播信号。广播信号例如可以包括lte无线电技术的pbch、pss和/或sss。在一些场景中，数据传输在第一频带中被执行，并且广播信号在与第一频带不同的第二频带中被接收。例如，广播信号可以在总lte带宽的中心窄带中来接收，而数据传输可以在总lte带宽内的另一个频带中执行。
在步骤530处，基站例如鉴于周期模式、持续时间和/或用于触发测量时间间隔的规则配置用于至少一个无线电装置的至少一个测量时间间隔。为此，基站例如可以响应于从至少一个无线电装置接收对配置信息的请求来向无线电装置发送定义测量时间间隔的配置信息。另选地或另外，定义测量时间间隔的配置信息还可以被预先配置在无线电装置和/或基站中。
在一些场景中，可以根据跳频模式改变载波频率。测量时间间隔然后可以被触发为在用于数据传输的载波频率周围的工作频带与用于发送至少一个广播信号的频带匹配时发生。
在测量时间间隔中，无线电装置从数据传输暂时切换至从基站接收传达系统信息的至少一个广播信号。所接收的至少一个广播信号由无线电装置用于估计如由无线电装置应用的载波频率与如由无线电装置从基站接收的载波信号的频率的偏移。
配置还可以涉及基站相对于无线电装置的操作。例如，基站可以将其操作配置为在测量时间间隔期间中断数据向无线电装置的传输。
应当理解，图4和图5的方法还可以在包括根据图6的方法工作的基站和根据图5的方法工作的至少一个无线电装置的系统中组合。
图6示出了用于示意性地例示可以用于实施上述概念的无线电装置的基于处理器的实施方案的框图。无线电装置例如可以与mtc装置(诸如，图1的mtc装置100)对应。
如所例示的，无线电装置包括无线电接口110。无线电装置可以将无线电接口110用于例如借助蜂窝网络的基站(诸如，enb200)连接到蜂窝网络。此外地，无线电装置被设置有振荡器120，用于借助无线电接口110进行的无线电传输的载波频率和/或载波信号可以源于该振荡器120。
此外，无线电装置被设置有一个或更多个处理器140和存储器150。无线电接口110和存储器150例如使用无线电装置的一个或更多个内部总线系统联接到处理器140。
存储器150包括具有由处理器140执行的程序代码的程序代码模块160、170、180。在所例示示例中，这些程序代码模块包括无线电控制模块160、测量控制模块170以及频率偏移估计模块180。
无线电控制模块160可以实施以上所描述的、执行数据传输和接收广播信号的功能。测量控制模块170可以实施以上所描述的、配置测量时间间隔和切换为在测量时间间隔期间接收广播信号的功能。频率偏移估计模块180可以实施以上所描述的、根据在测量时间间隔期间接收的广播信号估计频率偏移的功能。
应当理解，如图6例示的结构仅是示例性的，并且无线电装置还可以包括尚未例示的其他元件(例如，用于实施mtc装置或其他类型的ue的已知功能的结构或程序代码模块)。
图7示出了用于示意性地例示可以用于实施上述概念的基站的基于处理器的实施方案的框图。基站例如可以与enb(诸如，图1的enb200)对应。
如所例示的，基站包括无线电接口210。基站可以将无线电接口210用于连接到至少一个无线电装置(例如，诸如mtc装置100的mtc装置)。此外，基站被设置有振荡器220，用于借助无线电接口210进行的无线电传输中的载波频率和/或载波信号可以源于该振荡器。
此外，基站被设置有一个或更多个处理器240和存储器250。无线电接口210和存储器250例如使用基站的一个或更多个内部总线系统联接到处理器240。
存储器250包括具有由处理器240执行的程序代码的程序代码模块260、270、280。在所例示示例中，这些程序代码模块包括无线电控制模块260、si(系统信息)广播控制模块270以及测量管理模块280。
无线电控制模块260可以实施以上所描述的、执行数据传输的功能。si广播控制模块270可以实施以上所描述的、发送传达系统信息的广播信号的功能。测量管理模块280可以实施以上所描述的、配置测量时间间隔并例如通过在测量时间间隔期间暂时地中断数据传输来根据所配置的测量时间间隔控制基站的操作的功能。
应当理解，如图7例示的结构仅是示例性的，并且基站还可以包括尚未例示的其他元件(例如，用于实施enb或其他类型的基站的已知功能的结构或程序代码模块)。
应当理解，如以上所说明的概念容易进行各种修改。例如，概念可以关于各种无线电技术和无线电装置来应用，并不限于mtc装置或lte无线电技术。此外，应当理解，所例示的概念还可以与用于估计频率偏移的其他技术(例如，基于crs的测量的技术)组合。