[发明专利]多普勒估计

说明书

技术领域

本发明涉及电信系统以及在测试设备和测量领域中的多普勒估计。

背景技术

多普勒偏差和扩展

当发射机相对于接收机移动时，所接收的信号会经历众所周知的多普勒效应，也就是说，所接收的信号的幅度将与接收机和发射机互相移动的速度成比例地变化。

在无法获得视线通信的环境中，由于无线电信号在从通信系统的发射天线到接收天线的路径上的各种物体之间被散射和反射，所以通常会遇到多径衰落。

多径衰落环境可以由一个具有如图3所示的频谱的信道来模拟，其中频谱集中在所接收信号与被发射信号的频率偏移f₀周围并且具有多普勒扩展的频谱的宽度，2f_D。

这个频率偏移f₀是归因于发射机与接收机之间的调制频率中的误差。如果接收机和发射机具有视线信号传播信道，则这个误差还可能取决于多普勒扩展。频率估计算法可以被用来估计这个偏移，以便在所接收的信号中消除或者补偿该偏移。

多普勒扩展是归因于时间变化信道的扩散分量，这也被称作快速衰落。多普勒扩展与接收机和/或发射机的速度成比例。当接收机/发射机不移动时，多普勒扩展是零。

具有如图3所示的频谱的时间变化信道具有如图4所示的自相关函数，其对应于在附表1中给出的等式(6)。

多普勒扩展的已知应用

对于包括发射机和接收机的无线电通信系统来说，天线接口和空中接口可以被视为随时间变化的信道h(t)，其中t是时间索引。当一个导频信号s(t)被发射时，在天线空中接口上所接收的信号可以写 作：

I：r(t)＝h(t)·s(t)+w(t)

其中w(t)是来自与所关心的发射机不同的发射机的加性噪声或者干扰。

在接收机中，信号r(t)可以被导频码元共轭s*(t)解调。然后，可以根据下面的众所周知的关系式来估计随时间变化的信道：

II：h^(t)＝r(t)·s*(t)＝h(t)+w(t)·s*(t)

噪声影响通常被模拟成白噪声信号，也就是具有平坦频谱的信号；时间域中的一个例子在图2中示出。然后，可以通过使用积分或者累加间隔TACC来更准确地估计信道。

可以看到，能够定义依赖于多普勒扩展的最佳积分(或者累加)间隔T_ACC。因此，对于具有在低的误码率和误块率方面的良好性能的接收机来说，多普勒扩展估计的准确性是至关紧要的。图7示出了一个对应的过程，其中在接收机中设置积分间隔T_ACC(步骤1)；接收一个无线电信号(步骤2)；估计一个多普勒扩展f^_D(步骤3)并且基于多普勒扩展在接收机中设置新的积分间隔(步骤4)。多普勒扩展越大，要被使用的积分间隔就越短。

多普勒估计的一个示范应用是作为用于预测无线电链路的质量的装置。通过估计多普勒扩展，就能够估算无线电链路的质量改变的速率。

图8示出了一个对应的过程，由此为一个通信信道设置质量测量(步骤1)；接收一个无线电信号(步骤2)并且估计一个多普勒扩展f^_D(步骤3)。估计所述通信信道的新的质量测量(步骤4)，这可以按照独立于多普勒扩展估计(步骤3)的顺序来进行。可以使用所估计的多普勒扩展来例如通过计算质量测量中的变化速度来进一步处理这个质量测量(步骤5)。高的多普勒扩展表示通信信道的质量将快速改编，使得新的质量测量对于预测来说是不可靠的。低的多普勒扩展表示通信信道的质量将不会快速改变，使得新的质量测量对于预测来说是可靠的。基于通信信道的这个质量测量，为通信系统设置一个新的改进的质量测量(步骤6)。

估计多普勒扩展

在WO03/077445中，给出了一种用于执行多普勒扩展估计的方法。在该申请的等式(12a)和(13a)中指明了对应的表达。在C.Tepedelenlioglu，A.Abdi，G.Giannakis和M.Kaveh的“ Estimationof Doppler spread and signal strength in mobile communicationswith applications to hando