国产自产21区,亚洲97,免费毛片网,国产啪视频,青青青国产在线观看,国产毛片一区二区三区精品

專利名稱：使用tpc命令的相對速度估計的制作方法
背景技術：
發(fā)明領域本發(fā)明涉及無線電信，并具體地涉及估計移動通信系統(tǒng)中移動臺相對于發(fā)射機的速度。
背景技術：
在移動通信系統(tǒng)中，常常需要精確地估計無線電信道或為無線電信道建模，以便增強通過無線電信道接收信號的接收機的性能。


圖1說明本領域已知的示例性無線電信道。具體地，發(fā)射機102通過無線電信道104發(fā)送信號，這個無線電信道受到AWGN(加性高斯白噪聲)影響，AWGN用單元106表示。然后，該信號在接收機108處被接收。
無線電信道經(jīng)常受到多徑傳播的影響，這是在發(fā)射機與接收機之間的路徑包括有來自大的物體的反射時引起的，使得來自發(fā)射機的傳輸信號的射線在接收機處相遇之前沿著具有不同長度的不同的路徑行進。因此，當信號的射線相遇時，因為不同的路徑長度，在這些射線之間有相位差。這會引起Rayleigh(瑞利)衰落，其中傳輸信號的射線或回波根據(jù)它們的相位，被相長或相消地組合。因此，由于在接收機處接收的組合的信號由在到接收機的路程上沿著不同的路徑行進的傳輸信號的許多較小的射線或回波組成，該組合的信號在幅度和相位上呈現(xiàn)隨機改變。因此，即使發(fā)射機以恒定的功率或幅度輸出傳輸信號，在接收機處的傳輸信號的幅度或功率也會由于Rayleigh衰落而變化。
由接收機接收的組合信號通常被建?；虮槐硎緸榫哂蠷ayleigh概率分布，它被定義為P(r)=re-r2/2s2S2]]>換句話說，Rayleigh分布描述在關于從發(fā)射機發(fā)送到接收機的信號的RMS值的包絡內(nèi)Rayleigh衰落信道中信號分量的分布，在接收機與發(fā)射機之間的視線路徑被阻擋，以使得由發(fā)射機發(fā)送的信號以多徑方式，以沿到達接收機的不同路徑反射的信號不同的射線或分量，到達接收機的情況下。因為由于多個不同相位的多徑分量或射線的到達，信號的同相和正交分量實質(zhì)上是高斯型的，所以Rayleigh分布描述包絡。所以，作為同相和正交分量的平方和的平方根的信號包絡遵循Rayleigh分布。
來自發(fā)射機的傳輸信號的射線在接收機處是相長還是相消地被組合，取決于接收機和發(fā)射機以及圍繞它們的環(huán)境中阻擋式/反射式物體的特定的位置。因此，如果接收機改變相對于發(fā)射機和環(huán)境的位置，則它會移動通過其中射線不同地組合的位置。換句話說，當接收機移動時，射線在接收機處以交替的方式相長，然后相消地組合，使得接收機經(jīng)歷一系列“衰落凹陷(fading dip)”，其中接收的信號的幅度周期地下陷，然后返回到它的先前的電平。這些衰落凹陷的頻率，或換句話說每單位時間的衰落凹陷的次數(shù)，通常被稱為無線電信道的“衰落速率”。
衰落速率相應于接收機相對于發(fā)射機的速度，這樣，當接收機的速度增加時，衰落速率也增加。結果是，衰落速率等價于Rayleigh衰落無線電信道的“多普勒擴展”，它被定義為Fd=2·V·Fcc]]>式中Fd＝多普勒擴展，V＝接收機相對于發(fā)射機的速度，F(xiàn)c＝來自發(fā)射機的傳輸信號的頻率，以及c＝光速(3×108米/秒)。
例如，如果接收機的速度是50千米/小時，以及傳輸信號頻率是2GHz，則多普勒擴展將是約185Hz。因此，衰落速率將是185Hz，這意味著，在接收機處傳輸信號的幅度將向下傾斜，或在幅度上循環(huán)地衰落然后恢復，每秒185次。相反，如果已知傳輸信號頻率和衰落速率，則這個方程可被使用來確定接收機的相對速度。
在接收機與發(fā)射機之間的相對速度正比于Rayleigh分布的帶寬，它又涉及到無線電信道的性質(zhì)，諸如無線電信道的二階矩統(tǒng)計性質(zhì)。如果已知無線電信道的性質(zhì)，則在發(fā)射機與接收機之間的交換或通信可以大大地改進。換句話說，接收機與發(fā)射機之間的相對速度確定或反映無線電信道的性質(zhì)，它們對于增強發(fā)射機與接收機之間的通信是有用的。因此，重要的是精確地確定接收機與發(fā)射機之間的相對速度，例如在移動通信網(wǎng)中的移動臺(MS)與基站(BS)之間的相對速度。在接收機與發(fā)射機之間的相對速度通常是例如通過按照上述的多普勒擴展方程研究由接收機看到的無線電信道的衰落性質(zhì)而被估計的。
由于在使用CDMA(碼分多址)的移動通信系統(tǒng)中的高碼片速率(chiprate)，在這樣的系統(tǒng)中的接收機通常配備有功率控制器，來減小或克服無線電信道中衰落凹陷的影響。由發(fā)射機廣播的信號的功率控制通常是根據(jù)接收機的SIR(信號干擾比)的估計。SIR通常通過使用諸如導頻信號或信道的導頻技術，數(shù)據(jù)，或?qū)ьl技術與數(shù)據(jù)的組合，而被估計。接收機使用SIR的估計通知或指示發(fā)射機減小或增加它用來將信號廣播到接收機的功率。實質(zhì)上，發(fā)射機改變信號廣播功率來補償Rayleigh衰落。因此，在發(fā)射機處廣播信號的功率或幅度被改變，使得來自發(fā)射機的廣播信號的功率或幅度在接收機處將是有效恒定的，由此保持在接收機處恒定的SIR。
圖2顯示本領域已知的示例性程序過程，其中如步驟202中所示的，SIR是使用數(shù)據(jù)和/或?qū)ьl技術被估計的。控制從步驟202進到步驟204，在此把SIR與參考值進行比較。控制從步驟204進到步驟206，在此根據(jù)在步驟204中的比較，形成TPC命令，然后把它發(fā)送到發(fā)射機，通知發(fā)射機它應當如何改變它正在發(fā)送到接收機的信號的功率或幅度。
有關控制從發(fā)射機發(fā)送的信號功率的在接收機與發(fā)射機之間(例如，移動臺與基站)的通信，通常使用TPC命令來完成。
圖3說明在W-CDMA(寬帶一碼分多址)系統(tǒng)中從網(wǎng)絡到移動臺的下行鏈路中發(fā)送的數(shù)據(jù)的示例性結構。具體地，超幀302包含72個諸如幀304的幀。每個幀包含15個諸如時隙306的時隙。每個時隙包含符號，包括導頻符號和TPC符號。在時隙中每種符號的數(shù)目和所有符號的總數(shù)，取決于被用于CDMA擴展的擴展因子。例如，如時隙306中所顯示的，每個時隙可包含包括4個導頻符號308和單個TPC符號310的總共20個符號。
加到發(fā)射機的發(fā)射功率控制速率限制發(fā)射機可有效地補償?shù)淖畲笏ヂ渌俾省＠?，在W-CDMA(寬帶-碼分多址)中，其中功率控制速率是1500Hz，當移動臺以小于每小時30千米速度移動時，衰落凹陷可通過使用TPC命令被有效地克服。當相對速度相對于功率控制速率低時，功率控制通常能最有效地運行來克服衰落。這是因為功率控制速率確定發(fā)射機能夠多快地反應和改變它的廣播功率輸出來克服接收機處的衰落凹陷，以及接收機與發(fā)射機之間的相對速度確定在接收機處衰落凹陷會多快地出現(xiàn)。當相對速度增加從而衰落速率增加，對于有效地克服衰落所必須的功率控制速率也必須增加，換句話說，如果功率控制速率適當?shù)靥岣叩脑挘捎诮邮諜C的更大的相對速度引起的更高的衰落速率在理論上可以通過使用TPC命令被有效地克服。
然而，接收機與發(fā)射機之間的相對速度通常是通過研究由接收機看到的無線電信道的衰落性質(zhì)而被估計的。因此，當TPC命令被有效地用來克服由接收機看到的Rayleigh衰落時，用于估計相對速度的這種技術是不精確的，因為補償去除了由接收機看到的衰落。換句話說，速度估計的不準確性隨功率控制的有效性而增加。當速度相對于功率控制速率低，使得功率控制有效地克服衰落時，速度估計將是不精確的。
因此，存在在減小或消除衰落的同時精確地估計接收機與發(fā)射機之間的相對速度，諸如移動臺與基站之間的相對速度的需要。
發(fā)明概要按照本發(fā)明的示例性實施例，在具有通過無線電信道通信的發(fā)射機和接收機的并補償接收機處的衰落的系統(tǒng)中，通過有效地觀察在發(fā)射機處出現(xiàn)的信號功率或幅度的起伏，而不是觀察在接收機處接收的信號的功率或質(zhì)量起伏，來估計無線電信道的Rayleigh衰落速率或多普勒擴展，從而估計在接收機與發(fā)射機之間的相對速度。這是通過觀察TPC命令或由TPC命令表示的信號廣播功率改變而完成的，TPC命令是由接收機發(fā)送到發(fā)射機，使得發(fā)射機調(diào)節(jié)它的信號發(fā)射功率，以使得當該信號被接收機接收時，它將具有有效的恒定的功率電平或信號質(zhì)量。
由于TPC命令的圖形(或它們表示的功率改變)相應于信道中的衰落凹陷，可以在一段時間內(nèi)觀察TPC命令，以確定在該時間期間在該信道中出現(xiàn)多少個衰落凹陷。因此，TPC命令，或由TPC命令表示的信號廣播功率改變，可被使用來精確地估計衰落速率，以及通過使用上述關于衰落速率的多普勒擴展技術估計接收機與發(fā)射機之間的相對速度。當衰落凹陷可以通過使用TPC命令被克服時，這樣的估計是適合的。
附圖簡述當結合附圖閱讀以下的優(yōu)選實施例的詳細說明時，本領域技術人員將會明白本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點。附圖上相同的單元用相同的參考數(shù)字表示。
圖1顯示按照現(xiàn)有技術的無線電通信。
圖2顯示按照現(xiàn)有技術的示例性發(fā)射功率控制過程。
圖3顯示在W-CDMA(無線-碼分多址)系統(tǒng)中從網(wǎng)絡到移動臺的下行鏈路中發(fā)送的數(shù)據(jù)的示例性結構。
圖4顯示相應于衰落凹陷的一系列TCP命令的實例。
圖5顯示按照本發(fā)明的示例性實施例的處理過程。
優(yōu)選實施例描述按照本發(fā)明的示例性實施例，在具有通過無線電信道進行通信的發(fā)射機和接收機的，并且其中從發(fā)射機發(fā)射的信號發(fā)射功率或幅度被調(diào)節(jié)以補償信道中的衰落凹陷的系統(tǒng)中，通過有效地觀察發(fā)射機的信號發(fā)射功率或幅度的調(diào)節(jié)或起伏，估計無線電信道的Rayleigh衰落速率，從而估計在接收機與發(fā)射機之間的相對速度。
接收機控制和調(diào)節(jié)發(fā)射機的發(fā)射功率，來補償Rayleigh衰落，即無線電信道中的衰落凹陷，使得在接收機處提供恒定的信號功率或質(zhì)量。例如，接收機可發(fā)送TPC(發(fā)射功率控制)命令到發(fā)射機，使得發(fā)射機調(diào)節(jié)它的信號發(fā)射功率來克服衰落凹陷。由于發(fā)射功率起伏相應于并表示信道中的衰落凹陷，衰落速率(每單位時間的衰落凹陷)或多普勒擴展可以通過觀察TPC命令而被確定。接著，衰落速率或多普勒擴展可被使用來通過使用上述關于衰落速率的多普勒擴展技術而精確地估計接收機與發(fā)射機之間的相對速度。
圖4顯示一系列TPC命令和相應的信號發(fā)射功率(表示衰落凹陷)的例子。X軸是具有二進制TPC命令(″u″＝向上，″d″＝向下)的時間線，它使得發(fā)射機增加或減小它的信號發(fā)射功率。該信號發(fā)射功率被表示在Y軸上。在本例中，使用諸如圖3所示的時隙結構，其中接收機發(fā)送到發(fā)射機的每個時隙包括TPC命令。TPC命令的頻率可以是例如在WCDMA系統(tǒng)中的1500Hz。示例的信號發(fā)射功率增量和其它示例的TPC命令頻率在本領域是熟知的，所以這里不作詳細描述。
正如在時間段A中看到的，TPC命令指令發(fā)射機有效地保持穩(wěn)態(tài)信號發(fā)射功率。在時間段B，總的效果是信號發(fā)射功率的增加，然后在時間段C，由接收機發(fā)到發(fā)射機的TPC命令使得發(fā)射機減小信號發(fā)射功率到穩(wěn)態(tài)電平。在時間段D，TPC命令指令發(fā)射機有效地保持穩(wěn)態(tài)信號發(fā)射功率。因此，圖4顯示在跨越時間段B和C的時間段期間出現(xiàn)在信道中的單個衰落凹陷。
在時間段B的中部也可以看到一個比特的噪聲或在凹陷期間信號功率改變速率中的變化，其中TPC命令之一使得信號發(fā)射功率在下一個使得信號發(fā)射功率繼續(xù)增加的TPC命令之前瞬時減小。另外，必須通過使用“向上”和“向下”二進制TPC命令的混合來表示信號功率的不同的改變速率。例如，TPC序列向上-向上-向上-向下-向上-向上-向上-向下表示比起TPC序列向上-向上-向下-向上-向上-向下更高的改變速率。本領域技術人員將會看到，熟知的信號處理技術可以容易地被使用來精確地鑒別相應于信號發(fā)射功率隨時間改變的衰落凹陷，而不管由噪聲或不同于衰落凹陷的其它源引起的信號發(fā)射功率的起伏。
圖5說明按照本發(fā)明的示例性實施例使用TPC命令來估計接收機與發(fā)射機之間的相對速度的方法。如在步驟502中表示的，首先觀察到TPC命令?？刂茝牟襟E502進到步驟504，在此相應于接收機與發(fā)射機之間的無線電信道中的衰落凹陷的多個信號發(fā)射功率電平起伏是根據(jù)觀察到的TPC命令被識別的。其中出現(xiàn)被識別的起伏的時間幀也被識別，用來確定被識別的起伏的速率或頻率。這個速率是估計的衰落速率或多普勒擴展。
控制從步驟504進到步驟506，在此根據(jù)估計的衰落速率或多普勒擴展來估計接收機相對于發(fā)射機的速度。具體地，通過把估計的衰落速率和由發(fā)射機發(fā)送的信號的已知的載波頻率代入到上述的多普勒擴展方程中，可以估計該速度。
控制從步驟506進到步驟508，在此接收機相對于發(fā)射機的估計的速度被使用來估計或表征無線電信道的性質(zhì)。控制從步驟508進到步驟510，在此無線電信道的性質(zhì)被使用來保持或增強在發(fā)射機與接收機之間通過無線電信道的通信的質(zhì)量。控制從步驟510進到步驟502，在此重復該循環(huán)。
按照本發(fā)明的示例性實施例，觀察和分析TPC命令來確定衰落速率和移動臺與基站之間的相對速度，可以在移動臺內(nèi)進行。按照本發(fā)明的另一個示例性實施例，觀察和分析TPC命令來確定衰落速率和接收機與發(fā)射機之間的相對速度，可以在接收機內(nèi)進行。換句話說，該分析和確定可以在通信系統(tǒng)內(nèi)的，或連接到通信系統(tǒng)的，任何適當?shù)奈恢眠M行。
本領域技術人員將會認識到，移動臺既可以用作發(fā)射機也可以用作接收機，并且基站同樣既可以用作發(fā)射機也可以用作接收機，因為在移動臺與基站之間的通信通常是雙向的。因此，這里描述的原理可以不同地和互易地應用到移動臺和基站，以及其它收發(fā)信機。
本領域技術人員也將認識到，本發(fā)明可以應用于具有不同的或更廣泛的可用TPC命令組的系統(tǒng)中，該TPC命令組例如包括具有各種各樣的可用的功率增量幅度(包括零)的TPC命令。
表示發(fā)射機處的相應于衰落凹陷的信號發(fā)射功率起伏的其它機制也可以被使用或被觀察，用來確定無線電信道中的衰落凹陷或衰落速率，以及接收機與發(fā)射機之間的相對速度。
本領域技術人員還將理解到，在不背離本發(fā)明的精神或本質(zhì)特性的情況下，本發(fā)明可以用其它特定的形式來體現(xiàn)，以及本發(fā)明并不限于這里描述的特定的示例性實施例。因此當前公開的示例性實施例在所有方面都被看作為說明性的，而不是限制性的。本發(fā)明的范圍由所附權利要求來表示，而不是由上述的說明表示，屬于本發(fā)明的意義和范圍以及其等價物內(nèi)的所有的改變意在被包括在本發(fā)明內(nèi)。
權利要求
1.一種用于估計在Rayleigh衰落無線電信道中的接收機與發(fā)射機之間的相對速度的方法，包括以下步驟觀察指令發(fā)射機變化其信號發(fā)射功率以克服無線電信道中的Rayleigh衰落的TPC(發(fā)射功率控制)命令；根據(jù)所觀察的TPC命令，估計無線電信道的Rayleigh衰落速率；以及根據(jù)估計的衰落速率，估計接收機相對于發(fā)射機的速度。
2.權利要求1的方法，其中在一段時間內(nèi)觀察TPC命令，以及估計Rayleigh衰落速率的步驟包括以下步驟識別相應于信道中的衰落凹陷的TCP命令序列；以及根據(jù)由在該時間段期間出現(xiàn)的識別的TCP命令序列表示的多個衰落凹陷，估計Rayleigh衰落速率。
3.權利要求1的方法，其中該發(fā)射機是移動通信網(wǎng)中的移動臺。
4.權利要求1的方法，其中該發(fā)射機是移動通信網(wǎng)中的基站。
5.權利要求1的方法，其中該接收機是移動通信網(wǎng)中的移動臺。
6.權利要求1的方法，其中該接收機是移動通信網(wǎng)中的基站。
7.權利要求1的方法，還包括以下步驟根據(jù)所估計的相對速度表征無線電信道的性質(zhì)；以及根據(jù)所表征的無線電信道的性質(zhì)，增強在發(fā)射機與接收機之間的無線電通信的質(zhì)量。
8.權利要求1的方法，其中各步驟由該接收機執(zhí)行。
9.一種用于估計在Rayleigh衰落無線電信道中接收機與發(fā)射機之間的相對速度的方法，包括以下步驟觀察由該發(fā)射機發(fā)射的信號發(fā)射功率中的起伏；確定哪些起伏相應于無線電信道中的衰落凹陷；根據(jù)所確定的衰落凹陷，估計無線電信道的Rayleigh衰落速率；以及根據(jù)估計的Rayleigh衰落速率，估計接收機相對于發(fā)射機的速度。
10.權利要求1的方法，其中該起伏是通過觀察指令發(fā)射機變化其信號發(fā)射功率的TPC(發(fā)射功率控制)命令，而間接地觀察的。
全文摘要
在具有通過無線電信道進行通信的發(fā)射機和接收機的，并且其中發(fā)射機的信號發(fā)射功率被調(diào)節(jié)來補償信道中的衰落凹陷的系統(tǒng)中，通過有效地觀察發(fā)射機的信號發(fā)射功率或幅度的調(diào)節(jié)或起伏，估計無線電信道的Rayleigh衰落速率，從而估計發(fā)射機與接收機之間的相對速度。按照本發(fā)明的示例性實施例，這是通過觀察TPC(發(fā)射功率控制)命令而完成的，該TPC命令使得發(fā)射機調(diào)節(jié)其信號發(fā)射功率，以便克服無線電信道中的Rayleigh衰落，即衰落凹陷。由于TPC命令使得發(fā)射機改變其信號發(fā)射功率來補償衰落凹陷，通過觀察由TPC命令表示的信號發(fā)射功率起伏，可以確定衰落凹陷和衰落速率，以及發(fā)射機與接收機之間的相對速度。
文檔編號G01S11/00GK1391742SQ00816073
公開日2003年1月15日 申請日期2000年11月13日 優(yōu)先權日1999年11月22日
發(fā)明者R·阿塔里烏斯, J·尼爾松 申請人:艾利森電話股份有限公司