多普勒頻移補償裝置和方法
【專利摘要】本公開涉及適用于高移動性通信系統的多普勒頻移補償方案。在一些示例中，一種多普勒頻移補償裝置可以包括：角度測量單元，被配置為測量用戶設備(UE)的到達角度(AOA)信息；速度計算單元，被配置為基于所測量的AOA信息來計算UE的速度信息；頻移估計單元，被配置為基于所測量的AOA信息和所計算的UE的速度來估計UE的多普勒頻移；頻移補償觸發單元，被配置為基于所估計的UE的多普勒頻移來觸發多普勒頻移補償；以及頻移補償單元，基于從頻移補償觸發單元接收的觸發指令，執行多普勒頻移補償。在本公開的一些其他示例中，還描述了多普勒頻移補償方法。
【專利說明】多普勒頻移補償裝置和方法
【技術領域】
本公開涉及無線通信系統，更具體地，涉及無線通信系統中的多普勒頻移補償裝置和方法。
【背景技術】
LTE和LTE-A旨在解決針對高用戶密度區域中的寬帶服務的不斷增長的需求，同時在如高速火車的高移動性之類的極端信道條件下維持良好性能。高速鐵路/公路(HSR/HSH)的規模和速度不斷提高。HSR的最高運行速度甚至達到380km/h。
速度的增加將導致乘客的通信質量下降。多普勒效應明顯，多普勒頻移對HSR/HSH中的移動通信業務的質量產生更大的不利影響。因此，通信運營商和設備制造商渴望解決相關問題。在該場景中，用戶具有很大的潛在需求。并且，與其他場景相比，移動通信覆蓋在HSR/HSH中具有其特定特性。
(1)現今多數LTE和LTE-A基站(BS)部署在高頻(例如2.6GHz)，這導致與低頻(例如700MHz)相比更高的多普勒頻移。
(2)多普勒頻移的變化不是頻率線性的。其不僅取決于UE的速度，還取決于UE的移動方向與BS之間的角度。
(3)UE在非常短時間內穿過小區，這導致多普勒頻移的頻度快速改變。這將增大頻移、誤塊率(BLER)等。
在無線接入網中，有多個標準(2G/3G)考慮了多普勒效應，尤其是對于LTE和LTE-A (4G)。LTE和LTE-A采用需要載波正交的OFDM。限制小區間干擾(ICI)、估計和補償頻移是關鍵技術。因此，多普勒頻移的問題對于移動通信系統而言是重要的。
3GPP的標準[I] [2] [3]具體描述了高速火車場景的傳播條件。它們示出了多普勒頻移軌跡的仿真結果。然而，它們僅僅假定速度是均勻的，而未提出任何方法來克服多普勒頻移。
【發明內容】
為了解決上述問題，本公開提出了適用于無線通信系統的多普勒頻移補償方案。
根據本公開的第一方面，提供了一種多普勒頻移補償裝置，包括:角度測量單元，被配置為測量用戶設備(UE)的到達角度(AOA)信息；速度計算單元，被配置為基于所測量的AOA信息來計算UE的速度信息；頻移估計單元，被配置為基于所測量的AOA信息和所計算的UE的速度來估計UE的多普勒頻移；頻移補償觸發單元，被配置為基于所估計的UE的多普勒頻移來觸發多普勒頻移補償；以及頻移補償單元，基于從頻移補償觸發單元接收的觸發指令，執行多普勒頻移補償。
在示例中，頻移補償觸發單元被配置為將UE的多普勒頻移的完整跨度分為多個范圍，如果在第一預定數目的估計周期中估計的UE的多普勒頻移落入同一范圍，貝頻移補償觸發單元被配置為將所述同一范圍確定為穩定范圍。 此外，頻移補償觸發單元被配置為，在第二預定數目的估計周期中，利用所述穩定范圍的中值，或者在第一預定數目的估計周期中估計的UE的多普勒頻移的均值，觸發混合補償模式的多普勒頻移補償。
另一方面，頻移補償觸發單元被配置為，如果頻移補償觸發單元未確定穩定范圍，則在每個估計周期中，利用所估計的UE的多普勒頻移，觸發精確補償模式的多普勒頻移補償。
在另一示例中，如果UE正在從多普勒頻移補償裝置所屬的基站(BS)移動至另一 BSJlJ多普勒頻移補償裝置被配置為經由BS間接口，將在第一預定數目的估計周期中的一些周期中估計的多普勒頻移傳送至所述另一 BS ;和/或，如果UE正在從另一 BS移動至多普勒頻移補償裝置所屬的基站(BS)，則多普勒頻移補償裝置被配置為經由BS間接口，從所述另一 BS接收在第一預定數目的估計周期中的一些周期中估計的多普勒頻移；頻移估計單元被配置為:在第一預定數目的估計周期中的其余周期中，估計UE的多普勒頻移。BS間接口可以是X2接口或SI接口。
在另一示例中，角度測量單元被配置為:使用在估計周期的起點和終點分別報告的UE的信道質量索引(CQI)報告，測量UE的AOA信息。
例如，多普勒頻移補償裝置可以用于長期演進(LTE)系統、LTE-高級系統、或時分同步碼分多址(TD-SCDMA)系統。
根據本公開的第二方面，提供了一種多普勒頻移補償方法，包括:測量用戶設備(UE)的到達角度(AOA)信息；基于所測量的AOA信息來計算UE的速度信息；基于所測量的AOA信息和所計算的UE的速度來估計UE的多普勒頻移；以及基于所估計的UE的多普勒頻移來觸發和執行多普勒頻移補償。
在示例中，頻移補償觸發和執行步驟包括:如果在第一預定數目的估計周期中估計的UE的多普勒頻移落入同一范圍，則將所述同一范圍確定為穩定范圍，其中UE的多普勒頻移的完整跨度分為多個范圍；以及在第二預定數目的估計周期中，利用所述穩定范圍的中值，或者在第一預定數目的估計周期中估計的UE的多普勒頻移的均值，觸發混合補償模式的多普勒頻移補償。
頻移補償觸發和執行步驟還包括:如果未確定穩定范圍，則在每個估計周期中，利用所估計的UE的多普勒頻移，觸發精確補償模式的多普勒頻移補償。
在另一示例中，多普勒頻移補償方法還包括:如果UE正在從基站(BS)移動至另一 BS，則經由BS間接口，將在第一預定數目的估計周期中的一些周期中估計的多普勒頻移從所述基站傳送至所述另一 BS。
在另一示例中，多普勒頻移補償方法還包括:如果UE正在從源基站(BS)移動至目的地BS，則在目的地BS處，經由BS間接口，從源BS接收在第一預定數目的估計周期中的一些周期中估計的多普勒頻移；以及在目的地BS處，在第一預定數目的估計周期中的其余周期中，估計UE的多普勒頻移。BS間接口可以是X2接口或SI接口。
在另一示例中，UE的AOA信息是通過使用在估計周期的起點和終點分別報告的UE的信道質量索引(CQI)報告來測量的。
例如，多普勒頻移補償方法可以用于長期演進(LTE)系統、LTE-高級系統、或時分同步碼分多址(TD-SCDMA)系統。【專利附圖】
【附圖說明】
結合附圖，根據以下關于本公開的非限制實施例的詳細描述，本公開的上述和其他目的、特征和有點將更加清楚，附圖中:
圖1是示意了高速鐵路(HSR)環境中的中繼UE通信場景的示意圖。
圖2是示意了高速公路(HSH)環境中的中繼UE通信場景的示意圖。
圖3是示意了根據本公開實施例的多普勒頻移補償裝置300的框圖。
圖4是不意了用于HSR的系統|旲型的不意圖。
圖5是示意了根據本公開實施例的頻移補償觸發單元350的操作的流程圖，其中具有3個劃分范圍作為示例。
圖6是示意了用于HSR的仿真場景的示意圖。在該仿真場景中使用以下參數。
圖7是示出了高速火車的速度的圖。
圖8是示出了高速火車的對應位置信息的圖。
圖9(a)?9(c)是示出了多普勒頻移和補償的仿真結果的圖。
【具體實施方式】
以下根據附圖來描述本公開的實施例。在以下描述中，一些特定實施例僅用于描述目的，其不應被理解為對本公開的任何限制，而是其示例。在可能對本公開的理解造成不利影響的情況下，將省略傳統結構或構造將被省略。
圖1是示意了高速鐵路(HSR)( 一般具有高于250km/h的最高速度)環境中的中繼UE通/[目場景的不意圖。
如圖1所示，火車上的系統和裝置處于高速環境，通信信號在BS (例如eNB)和車廂無線基站(CRBS)之間雙向傳送。CRBS及其CORA(車廂外頂部天線)和CIRA(車廂內頂部天線)構成UE中繼子系統。如果旨在獲得良好的通信質量，需要克服多普勒效應。
圖2是高速公路(HSH)( 一般具有高于120km/h的最高速度)環境中的中繼UE通信場景的不意圖。
在圖2中，沒有任何中繼節點。UE與BS(例如eNB)直接通信。如果不補償多普勒頻移，則UE和BS之間的信號質量將較差。
在以下描述中，將結合HSR環境為例來詳細描述本公開的實施例。然而，注意，在適當適配的情況下，如將火車高度(Htrain)替換為汽車高度(HcJ并且將BS與軌道之間的距離(Dbs2rail)替換為BS與高速公路之間的距離(Dbs2highway)，本公開的實施例可以應用于HSH環境。
圖3是示意了根據本公開實施例的多普勒頻移補償裝置300的框圖。
如圖3所示，多普勒頻移補償裝置300包括:參數配置單元310、角度測量單元320、速度計算單元330、頻移估計單元340、頻移補償觸發單元350和頻移補償單元360。
參數配置單元310主要用于設置系統信息，包括BS和UE/火車的高度(Hbs和Htrain)、小區的半徑(Radius)、BS與軌道之間的距離(Dbs2rail)、以及與UE通信的中心頻率(f。)。這些參數是影響多普勒頻移的物理信息。參數配置單元310中的參數可以經由本地維護終端或運營支持系統(OSS)來配置。
角度測量單元320負責測量來自UE/火車的信號的到達角度(AOA)。LTE和LTE-A系統的UE和BS具有多天線以支持MMO特征。根據3GPP的標準，在上行鏈路，UE的天線之一可以連接至BS的天線。UE周期性地報告其CQI (信道質量索引)。因此，角度測量單元320可以使用該CQI報告，例如通過采用任何合適的現有技術，來計算來自UE/火車的信號的Α0Α。通過使用周期(At)中的兩個連續CQI報告，角度測量單元320可以測量在該周期的起點和終點處的AOA(圖4中的β和β ’)。
速度計算單元330可以基于參數配置單元310和角度測量單元320的信息來計算UE/火車的速度(I)。速度計算單元330可以根據周期中的角度和物理信息的差值來計算速度。周期(At)可以設置為10ms的倍數。周期(At)越短，精度越高，但是開銷也越多。周期(At)越長，精度越低，但是開銷也越少。因此，根據系統要求，可以基于精度和開銷之間的折衷來設置周期(At)。
圖4是不意了用于HSR的系統|旲型的不意圖。
在圖4中，在Λ t的周期中，火車從點e移動至另一點e，。角度測量單元320測量的在該周期At的起點和終點處的AOA分別為β和β’。因此，速度計算單元330將火車中的UE的速度(X)計算為:
【權利要求】
1.一種多普勒頻移補償裝置，包括: 角度測量單元，被配置為測量用戶設備UE的到達角度AOA信息； 速度計算單元，被配置為基于所測量的AOA信息來計算UE的速度信息； 頻移估計單元，被配置為基于所測量的AOA信息和所計算的UE的速度來估計UE的多普勒頻移； 頻移補償觸發單元，被配置為基于所估計的UE的多普勒頻移來觸發多普勒頻移補償；以及 頻移補償單元，基于從頻移補償觸發單元接收的觸發指令，執行多普勒頻移補償。
2.根據權利要求1所述的多普勒頻移補償裝置，其中 所述頻移補償觸發單元被配置為將UE的多普勒頻移的完整跨度分為多個范圍，以及如果在第一預定數目的估計周期中估計的UE的多普勒頻移落入同一范圍，則所述頻移補償觸發單元被配置為將所述同一范圍確定為穩定范圍。
3.根據權利要求2所述的多普勒頻移補償裝置，其中 所述頻移補償觸發單元被配置為，在第二預定數目的估計周期中，利用所述穩定范圍的中值，或者在所述第一預定數目的估計周期中估計的UE的多普勒頻移的均值，觸發混合補償模式的多普勒頻移補償。
4.根據權利要求2所述的多普勒頻移補償裝置，其中 所述頻移補償觸發單元被配置為，如果頻移補償觸發單元未確定穩定范圍，則在每個估計周期中，利用所估計的UE的多普勒頻移，觸發精確補償模式的多普勒頻移補償。
5.根據權利要求2~4中任一項所述的多普勒頻移補償裝置，其中 如果所述UE正在從多普勒頻移補償裝置所屬的基站BS移動至另一 BS，則: 所述多普勒頻移補償裝置被配置為經由BS間接口，將在所述第一預定數目的估計周期中的一些周期中估計的多普勒頻移傳送至所述另一 BS ； 和/或 如果所述UE正在從另一 BS移動至所述多普勒頻移補償裝置所屬的基站BS，則: 所述多普勒頻移補償裝置被配置為經由BS間接口，從所述另一 BS接收在所述第一預定數目的估計周期中的一些周期中估計的多普勒頻移；以及 所述頻移估計單元被配置為:在所述第一預定數目的估計周期中的其余周期中，估計UE的多普勒頻移。
6.根據權利要求5所述的多普勒頻移補償裝置，其中，所述BS間接口是X2接口或SI接口。
7.根據權利要求1~6中任一項所述的多普勒頻移補償裝置，其中 所述角度測量單元被配置為:使用在估計周期的起點和終點分別報告的所述UE的信道質量索引CQI報告，測量所述UE的AOA信息。
8.根據權利要求1~7中任一項所述的多普勒頻移補償裝置，其中，所述多普勒頻移補償裝置用于長期演進LTE系統、LTE-高級系統、或時分同步碼分多址TD-SCDMA系統。
9.一種多普勒頻移補償方法，包括: 測量用戶設備UE的到達角度AOA信息； 基于所測量的AOA信息來計算UE的速度信息；基于所測量的AOA信息和所計算的UE的速度來估計UE的多普勒頻移；以及 基于所估計的UE的多普勒頻移來觸發和執行多普勒頻移補償。
10.根據權利要求9所述的多普勒頻移補償方法，其中，所述頻移補償觸發和執行步驟包括: 如果在第一預定數目的估計周期中估計的UE的多普勒頻移落入同一范圍，則將所述同一范圍確定為穩定范圍，其中UE的多普勒頻移的完整跨度分為多個范圍； 在第二預定數目的估計周期中，利用所述穩定范圍的中值，或者在所述第一預定數目的估計周期中估計的UE的多普勒頻移的均值，觸發混合補償模式的多普勒頻移補償。
11.根據權利要求10所述的多普勒頻移補償方法，其中，所述頻移補償觸發和執行步驟還包括: 如果未確定穩定范圍，則在每個估計周期中，利用所估計的UE的多普勒頻移，觸發精確補償模式的多普勒頻移補償。
12.根據權利要求10或11所述的多普勒頻移補償方法，還包括: 如果所述UE正在從一個基站BS移動至另一 BS，則經由BS間接口，將在所述第一預定數目的估計周期中的一些周期中估計的多普勒頻移從所述一個BS傳送至所述另一 BS。
13.根據權利要求10或11所述的多普勒頻移補償方法，還包括: 如果所述UE正在從源基站BS移動至目的地BS，則: 在目的地BS處，經由BS間接口，從源BS接收在所述第一預定數目的估計周期中的一些周期中估計的多普勒頻移；以及 在目的地BS處，在所述第一預定數目的估計周期中的其余周期中，估計所述UE的多普勒頻移。
14.根據權利要求12或13所述的多普勒頻移補償方法，其中，所述BS間接口是X2接口或SI接口。
15.根據權利要求9~14中任一項所述的多普勒頻移補償方法，其中，所述UE的AOA信息是通過使用在估計周期的起點和終點分別報告的所述UE的信道質量索引CQI報告來測量的。
16.根據權利要求9~15中任一項所述的多普勒頻移補償方法，其中，所述多普勒頻移補償方法用于長期演進LTE系統、LTE-高級系統、或時分同步碼分多址TD-SCDMA系統。
【文檔編號】H04B7/26GK103975539SQ201180075304
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2011年12月6日 優先權日:2011年12月6日
【發明者】李明欣, 張曉丹, 劉靖 申請人:愛立信(中國)通信有限公司