[发明专利]移动通信系统中的多普勒频移自适应补偿

说明书

本发明与移动通信站中的多普勒频移补偿有关。

在移动通信系统中，从相对基站运动的移动台发射的信号都要受到众所周知的多普勒效应的影响，使得在基站接收到的频率相对移动台发射的频率有一个频移。这个频移在此称为多普勒频移。多普勒频移取决于移动台相对基站运动的速度和方向。因此，多普勒效应可以使频率增大或减小，这取决于移动台相对基站运动的方向。多普勒频移的大小取决于移动台相对基站运动的速度。

现有的移动通信设备提供了这样一种多普勒补偿：基站内选择在一个特写信道上的特定信号的频率检测电路可以考虑这个信号中的一定的多普勒频移量。

按照这些已知技术，多普勒频移是从接收信号的一系列采样点来估计的。因此，这样对多普勒频移进行的估计取决于信道质量，通常在信道质量差时较差，而随着信道质量的改善而越来越好。在不存在多普勒频移而信道状况又接近接收机灵敏度时，应用多普勒补偿算法反而会使接收机性能更差。

另一方面，如果在信道状况差到接近接收机灵敏度的情况下有多普勒频移，接收机采用多普勒补偿算法后就不能满足标准的灵敏度要求。

按照本发明的一个方面，提供了一种补偿移动通信系统中移动台和基站之间发射的信号中的多普勒频移的方法，这种方法包括下列步骤：

检测接收信号的质量；以及

根据检测到的信号质量进行多普勒频移补偿。

检测信号质量的步骤可以包括估计信号的噪声能量分量。这可以就用来根据所检测的信号质量产生一个控制多普勒频移补偿的多普勒校正的修正因子，或者用来产生接收信号的信噪比，再用这个信噪比来产生多普勒校正的修正因子。

多普勒补偿可以作为任何由用户适当定义的信号质量的函数来实现，例如可以是一个线性函数或阶跃函数。

按照本发明，由于只是或主要是在足够好的信道状况下才采用多普勒频移补偿，因此没有上述问题。这提高了接收机的性能。所以，这种技术保证了多普勒补偿不会影响接收机的灵敏度。

在上述实施例中，这种用于GSM系统的多普勒校正的自适应方法首先估计信道的质量，再利用得到的修正因子调整所计算的在一个基准信号与实际接收信号之间的相位误差。

一种对于快速运动的移动台特别有用的多普勒频移补偿技术由下列步骤实现：

确定接收信号信道的信道的脉冲响应；

利用信道脉冲响应估计选定的部分接收信号的一系列数据比特；

利用信道脉冲响应和估计的这些比特产生一个基准向量；

利用基准向量和选定的部分接收信号确定多普勒特性；以及

利用多普勒特性为接收信号提供多普勒频移补偿。

按照本发明的另一方面，提供了一种补偿移动通信系统中移动台和基站之间发射信号中的多普勒频移的系统，所述系统包括：

检测接收信号质量的电路；以及

根据检测到的信号质量实现多普勒频移补偿的电路。

为了更好地理解本发明和本发明是如何实现的，下面将结合附图举例说明。在这些附图中：

图1为移动通信系统中一个突发信号脉冲串的示意图；

图2为实现改进的多普勒频移补偿的电路方框图；以及

图2a为经修改的多普勒校正修正因子产生电路的方框图。

图1例示了在一个遵从GSM标准的移动通信系统中的一个普通的比特组。图中所示为一个在基站接收到的比特组。对于一个遵从GSM标准的TDMA系统来说，移动台在基站控制器分配的各自频道上以调制信号形式来发射这些比特组。一个频道可以支持多达8个比特组，每个比特组与一个相应呼叫配合，每个呼叫分配到一个发送比特组的时隙。遵从GSM标准的TDMA系统为熟悉本技术领域的人员所周知，在此不作详细说明。

这个普通比特组含有两个58比特的分组(DATA)，中间隔着一个26比特的训练序列(TRS)。比特组两端各有一个3比特的尾标(TS)。训练序列(TRS)是一个预定的比特序列，由移动台(MS)发送，而对于基站控制器(BST)来说是已知的。基站控制器利用这已知的训练序列来估计用来传送这比特组的信道的脉冲响应。所发送的实际信息装在比特组的各数据比特(DATA)内。

如前面所述，从移动台到基站的信号传送环境可能有相当大的不同，除了其他一些因素外，取决于移动台至基站之间的距离和在这个区域内的建筑物和其他结构引起的干扰。因此，在基站接收到的信号的强度和质量变化很大。而且，在移动台正在运动的情况下，基站接收到的信号还有多多普勒频移，这是应加以校正的。