专利名称：在无线通信系统进行估算多普勒频移的方法与设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信领域，尤其涉及在无线通信系统进行估算多普勒频移的方法与设备。
背景技术：
在LTE系统中，多普勒频移、或者说是用户设备(UE)的移动速率，是移动衰落信道的重要变量。UE移动的越快，多普勒频移就越大，并且信道变量改变的越快。基于3GPP中对LTE系统的需求，在LTE系统中，需要为15至120km/h高移动速度的用户设备提供高性能的服务支持。在蜂窝网间需要能够支持120km/h至350km/h(甚至依靠频率带宽可以支持500km/h)的移动速度，而这种移动速度将损害LTE系统上行链路中SC-FDMA的正交特性。因此，基站需要对多普勒频移进行估计，以便进行补偿。现有主要有五类多普勒估计技术基于电平通过率(LCR)的方法、基于过零率 (ZCR)的方法、基于自相关函数(ACF)的方法、基于协方差(COV)的方法、以及基于模式识别 (PR)的方法。其中，基于ACF的方法可以有效的把UE速率划分为慢，中或快。但是，其速率划分过于粗略，难以符合实际情形；而基于COV的方法对加性白高斯噪声(AWGN)、莱斯因子(K) 以及直线视距(LOS)元素的到达角等这些因子很敏感；基于PR的方法需要密集计算；基于 LCR和ZCR的方法在SNR信噪比较低时会出现严重的估计错误。最为重要的是，上述各方法仅在FDD系统中采用，而不能应用于TDD系统中，尤其是不能应用于TD-LTE。
发明内容
本发明的目的是提供一种在无线通信系统进行估算多普勒频移的方法与设备。根据本发明的一个方面，提供一种在无线通信系统的进行估算多普勒频移的方法，其中，该方法包括以下步骤a获取上行链路中接收信号的功率谱密度信息；b根据所述功率谱密度信息来估算多普勒频移。根据本发明的另一个方面，还提供了一种在无线通信系统的进行估算多普勒频移的设备，其中，该设备包括第一获取装置，用于获取上行链路中接收信号的功率谱密度信息；频移估算装置，用于根据所述功率谱密度信息来估算多普勒频移。与现有技术相比，本发明具有以下优点1)估计的多普勒频移精确度高；2)能够最优化移动传输系统并且补偿同步失真，提高系统性能。
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显
图1为本发明一个方面的无线通信系统拓扑图；图2为本发明一个方面的在无线通信系统的进行估算多普勒频移的方法流程图；图3为本发明另一个方面的在无线通信系统的进行估算多普勒频移的方法流程图；图4为本发明又一个方面的在无线通信系统的进行估算多普勒频移的方法流程图；图5为本发明再一个方面的在无线通信系统的进行估算多普勒频移的设备示意图；图6为本发明一个方面的在无线通信系统的进行估算多普勒频移的设备示意图；图7为本发明另一个方面的在无线通信系统的进行估算多普勒频移的设备示意图；图8为本发明又一个方面的在无线通信系统的进行估算多普勒频移的设备示意图；图9为本发明再一个方面的在无线通信系统的进行估算多普勒频移的设备示意图；图10为本发明和现有多普勒频移估算方法所估计的多普勒频移比较示意图；图11为本发明在不同的上下行配置时所估计的多普勒频移示意图；附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步详细描述。图1示出了本发明一个方面的无线通信系统拓扑图。所述无线通信系统包括用
户设备11、用户设备12.......用户设备IK及设备2。其中，各用户设备可以是任何一种
能以无线方式和基站通信的移动电子设备，包括但不限于手机、PDA、车载台等；所述设备 2包括但不限于；基站或eNodeB、网络控制器等；所述无线通信系统包括但不限于3G、LTE 或WiMAX系统等。此外，作为一种优选方式，该无线通信系统中的各用户设备和基站2采用时分双工模式(time-division duplexing mode, TDD mode)收发信息,但本领域技术人员应该理解，各用户设备和基站收发信息的模式并非以上所述为限。图2示出了本发明一个方面的在无线通信系统的进行估算多普勒频移的方法的
流程图。其中，用户设备1为用户设备11、用户设备12.......用户设备IK中的任意一者；
所述设备2为eNodeB。具体的，在步骤Sl中，用户设备1向设备2发送信号。接着，在步骤S2中，设备2接收来自用户设备1发送的信号。接着，在步骤S3中，设备2获取接收信号的功率谱密度信息S(f)。设备2获取接收信号的功率谱密度信息S(f)的方式包括但不限于1)经典谱估计方法；例如，周期图法等；2)现代谱估计方法；例如，参数模型谱估计和非参数模型谱估计等。接着，在步骤S4中，设备2根据所述功率谱密度信息来估算多普勒频移fm。图3示出了本发明另一个方面的在无线通信系统的进行估算多普勒频移的方法的流程图。具体的，步骤Sl至S3已在图2所示的实施例中予以详细描述，在此以引用的方式包含，不再予以重述。接着，在步骤S41中，设备2根据所述功率谱密度信息获取一个自适应阈值。例如，
设备2根据功率谱密度信息获取的自适应阈值Sth为
5(0) + 5(1/Γ)sti,=-
其中，S(O)表示频率0处功率谱取值，S(l/T)表示功率谱1/T Hz处频谱的取值， T是上下行转换周期，α表示系数，作为一种优选方式，α等于2。本领域技术人员应该理解，上述自适应阈值Sth仅仅只是列示，而非用于限制本发明，事实上，自适应阈值Sth可根据实际选取其他不同值。接着，在步骤S42中，设备2依序将不同频率处的功率谱密度值与所述自适应阈值进行比较，获得首次大于所述自适应阈值的功率谱密度功率谱密度值所处频率值。例如，设
备2依序将不同频率处，例如，f\、f2.......fN，其中，< f2 <丨< fN，的功率谱密度值
S (f\)、S (f2).......S (fN)，分别与自适应阈值Sth比较，获得首次大于所述自适应阈值的功
率谱密度功率谱密度值所处频率值，例如，为功率谱密度值S (f,)所处频率值f”最后，在步骤S43中，设备2根据所获得的频率值与所述接收信号中心频率值来估算所述多普勒频移。例如，设备2根据所获得的频率值A与所述接收信号中心频率值(也就是信号的载波频率值)估算的多普勒频移fm为fffl = ^fi 0图4示出了本发明又一个方面的在无线通信系统的进行估算多普勒频移的方法的流程图。具体的，步骤Sl至S3、以及S41已在图3所示的实施例中予以详细描述，在此以引用的方式包含，不再予以重述。接着，在步骤S421中，设备2通过将功率谱密度在按第一频率索引步进值逐次增加的不同频率处的功率谱密度值与所述自适应阈值进行比较，获得首次大于所述自适应阈值的功率谱密度功率谱密度值所处的粗略频率值。例如，设备2取所述第一频率索引步进
值为k，其中，k大于1，由此，设备2将频率f\、f1+k.......f1+mk处的功率谱密度值S (f\)、
S(f1+k).......S(f1+mk)分别与所述自适应阈值比较，获得首次大于所述自适应阈值的功
率谱密度值所处的粗略频率值，例如，为功率谱密度值S(f1+mk)所处的粗略频率值f1+mk。接着，在步骤S422中，设备2在所述粗估频率值为中心的预定频率范围内，通过将功率谱密度在按第二频率索引步进值逐次增加的不同频率处的功率谱密度值与所述自适应阈值进行比较，获得首次大于所述自适应阈值的功率谱密度值所处的精细频率值，其中，该第二频率索引步进值小于该第一频率索引步进值。作为一种优选方式，预定频率范围为
β β(fm coarse-k — 'fm coarse +^TT)
-NN ,其中，fm coarse = f。-f1+mk，B是接收信号的带宽，N为功率谱密度包含的频率数量，k 为第一频率索引步进值，f1+fflk为粗略频率值。
例如，设备2取第二频率索引步进值为1，由此，设备2依次将
(/m Coarse-^Jm + 范围内的第一个频率索弓丨，例如为j、第二个频率索弓丨，即 -NN
j+Ι.......第η个频率索引，即j+n，各自对应的频率值fj、fj+1.......fj+n，所对应的功率
谱密度值S的)、S (fJ+1).......S (fJ+n)，分别与自适应阈值比较，获得首次大于所述自
适应阈值的功率谱密度值所处的精细频率值。例如，为S(fVn)所处的频率值fj+n。接着，在步骤S43’中，设备2根据所获得的精细频率值与所述接收信号中心频率值来估算所述多普勒频移。例如，设备2估算的多普勒频移/ 为
权利要求
1.一种在无线通信系统的进行估算多普勒频移的方法，其中，该方法包括以下步骤 a获取上行链路中接收信号的功率谱密度信息；b根据所述功率谱密度信息来估算多普勒频移。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤b还包括 -根据所述功率谱密度信息获取一个自适应阈值；其中，所述步骤b还包括bl依序将不同频率处的功率谱密度值与所述自适应阈值进行比较，获得首次大于所述自适应阈值的功率谱密度值所处频率值；b2根据所获得的频率值与所述接收信号中心频率值来估算所述多普勒频移。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述步骤bl还包括-通过将功率谱密度在按第一频率索引步进值逐次增加的不同频率处的功率谱密度值与所述自适应阈值进行比较，获得首次大于所述自适应阈值的功率谱密度值所处的粗略频率值；-在所述粗估频率值为中心的预定频率范围内，通过将功率谱密度在按第二频率索引步进值逐次增加的不同频率处的功率谱密度值与所述自适应阈值进行比较，获得首次大于所述自适应阈值的功率谱密度值所处的精细频率值，其中，该第二频率索引步进值小于该第一频率索引步进值；其中，所述步骤还包括-根据所获得的精细频率值与所述接收信号中心频率值来估算所述多普勒频移。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，还包括 -获取上下行链路配置信息；其中，还包括-基于预定规则，并根据所述上下行链路配置信息来确定所估算的多普勒频移是否可用；-当确定所估算的多普勒频移不可用时，对所述接收信号进行插值处理，以获得插值后的信号，并将所述插值后的信号作为所述接收信号用以重复上述步骤a，bl, 1^2。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述预定规则包括-当所述估算的多普勒频移大于可调因子β，则该估算的多普勒频移可用，其中当上下行配置是0，1，3，6时，150Ηζ < β < 250Hz ；当上下行配置是2，4，5时，250Ηζ < β < 350Ηζο
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，还包括 -根据所估算的多普勒频移执行多普勒频移补偿操作。
7.根据权利要求1至6所述任一项的方法，其中，所述无线通信系统包括3G、LTE、或 WiMAX系统。
8.一种在无线通信系统的进行估算多普勒频移的设备，其中，该设备包括 第一获取装置，用于获取上行链路中接收信号的功率谱密度信息；频移估算装置，用于根据所述功率谱密度信息来估算多普勒频移。
9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述频移估算装置还包括 第二获取装置，用于根据所述功率谱密度信息获取一个自适应阈值；第三获取装置，用于依序将不同频率处的功率谱密度值与所述自适应阈值进行比较， 获得首次大于所述自适应阈值的功率谱密度功率谱密度值所处的频率值；第一计算装置，用于根据所获得的频率值与所述接收信号中心频率值来估算所述多普勒频移。
10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述第三获取装置还包括粗略获取装置，用于通过将功率谱密度在按第一频率索引步进值逐次增加的不同频率处的功率谱密度值与所述自适应阈值进行比较，获得首次大于所述自适应阈值的功率谱密度值所处的粗略频率值；精细获取装置，用于在所述粗估频率值为中心的预定频率范围内，通过将功率谱密度在按第二频率索引步进值逐次增加的不同频率处的功率谱密度值与所述自适应阈值进行比较，获得首次大于所述自适应阈值的功率谱密度值所处的精细频率值，其中，该第二频率索引步进值小于该第一频率索引步进值；其中，所述第一计算装置还用于根据所获得的精细频率值与所述接收信号中心频率值来估算所述多普勒频移。
11.根据权利要求9或10所述的设备，其中，还包括第四获取装置，用于获取上下行链路配置信息；其中，还包括判断装置，用于基于预定规则，并根据所述上下行链路配置信息来确定所估算的多普勒频移是否可用；插值装置，用于当确定所估算的多普勒频移不可用时，对所述接收信号进行插值处理， 以获得插值后的信号；其中，所述第一获取装置，用于获取所述插值后的信号的功率谱密度信息，并提供给所述第二及第三获取装置。
12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述预定规则包括-当所述估算的多普勒频移大于可调因子β，则该估算的多普勒频移可用，其中当上下行配置是0，1，3，6时，150Ηζ < β < 250Hz ；当上下行配置是2，4，5时，250Hz < β < 350Ηζο
13.根据权利要求8至12中任一项所述的设备，其中，还包括频移补偿装置，用于根据所估算的多普勒频移执行多普勒频移补偿操作。
14.根据权利要求8至13所述任一项的设备，其中，所述无线通信系统包括3G、LTE或 WiMAX系统，所述设备包括所述目标小区的基站或NodeB、网络控制器。
全文摘要
本发明涉及一种在无线通信系统进行估算多普勒频移的方法与设备。其中，设备先获取上行链路中接收信号的功率谱密度信息；随后再根据所述功率谱密度信息来估算多普勒频移。本发明的优点包括1)估计的多普勒频移精确度高；2)能够最优化移动传输系统并且补偿同步失真，提高系统性能。
文档编号H04B17/00GK102571221SQ20101060088
公开日2012年7月11日 申请日期2010年12月20日 优先权日2010年12月20日
发明者傅晓宇, 吕平宝, 吴涛, 孔令山, 汪云华, 赵昆, 邹锴 申请人:上海贝尔股份有限公司, 电子科技大学