衰落都卜勒頻率估計裝置和衰落都卜勒頻率估計方法

2023-05-18 23:56:46

衰落都卜勒頻率估計裝置和衰落都卜勒頻率估計方法
【專利摘要】信道估計部(101)基於經由無線信道所接收到的接收信號來估計表示該無線信道的信道特性的信道估計值。相關值計算部(103)基於信道估計值來計算表示無線信道的時間相關性的信道時間相關值。信道功率計算部(102)基於信道估計值來計算作為接收信號的功率的信道功率。噪聲功率計算部(104)計算作為接收信號中所包含的噪聲成分的功率的噪聲功率。校正部(105)基於噪聲功率來校正信道功率，並且基於所述噪聲功率和該校正後的信道功率來校正信道時間相關值。衰落都卜勒頻率估計部(200)基於校正後的信道時間相關值來估計衰落都卜勒頻率。
【專利說明】衰落都卜勒頻率估計裝置和衰落都卜勒頻率估計方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及移動通信中根據接收信號來估計衰落都卜勒頻率（fadingDoppler frequency)的衰落都卜勒頻率估計裝置。

【背景技術】
[0002] 在移動通信中，為了通過高效地使用有限的無線資源來實現高質量通信，提出了 各種通信控制技術。這些通信控制技術大多根據移動終端的移動速度進行控制。例如，根 據移動終端的移動速度來確定用以降低接收信號中所包含的信號幹涉的影響的自適應均 衡所使用的參數。此外，在發送功率根據移動終端的接收狀況而改變的功率控制中、以及在 根據移動終端的接收狀況來選擇編碼調製方案的自適應調製中，使用移動終端的移動速度 來估計接收狀況。因此，需要精確地估計移動終端的移動速度，從而實現高質量通信。
[0003] 作為表示移動終端的移動速度的指標，通常使用衰落都卜勒頻率。由於建築物等 所引起的信號反射，在基站和移動終端之間形成了多個通信信號傳播信道。在移動終端或 基站處接收併合成通過多個傳播信道傳輸的信號時，這些信號的幅度和相位隨時間而改 變。該現象稱為衰落。作為用以測量衰落的時間變化率的尺度，可以使用衰落都卜勒頻率。 由於衰落的時間變化是因移動終端的移動而產生的，移動終端的移動速度與衰落都卜勒頻 率相對應。
[0004] 作為用於估計衰落都卜勒頻率的方法，已知有使用作為示出無線信道的信道特性 的信道估計值的標準化協方差的信道時間相關值的方法。在該方法中，基站或移動終端基 於接收信號來按一定間隔獲取信道估計值，並且基於所獲取到的信道估計值來估計信道時 間相關值。由於已知信道時間相關值和衰落都卜勒頻率是通過零階Bessel(貝塞爾）函數 相關聯的，基站或移動終端利用該關係，根據所估計出的信道時間相關值來估計衰落多普 勒頻率（參見專利文獻1)。
[0005] 由於可以通過精確地估計衰落都卜勒頻率來精確地估計移動速度，執行適當的通 信控制成為可能。然而，在接收信號的信號水平低的情況下，信道估計值中所包含的噪聲成 分的比例變大，使得信道時間相關值趨於被估計得比實際值小。結果，發生衰落都卜勒頻率 的估計精度下降的問題。
[0006] 為了解決該問題，提出了如下方法，該方法通過基於接收信號中所包含的真實信 號成分的功率和噪聲成分的功率的比、即信噪比（Signal-to-NoiseRatio:以下將縮寫為 SNR)校正信道時間相關值，來抑制衰落都卜勒頻率的估計精度的下降（參見非專利文獻 1)。
[0007]現有摶術t?獻
[0008]專利t?獻
[0009] 專利文獻1 :日本專利4358686
[0010] 非專利t?獻
[0011]非專利文獻 1:"TimeCorrelationBasedMaximumDopplerFrequency EstimatorforW-CDMA,"IEEEVTC2001Fall，pp. 2626-2629
【發明內容】

[0012] 發明要解決的問是頁
[0013] 然而，由於難以基於接收信號來測量真實信號成分的功率，在實際測量SNR中，使 用包含噪聲成分的接收信號的功率（以下稱為信道功率）作為真實信號成分的功率。
[0014] 在這種情況下，噪聲成分的比例越大，信道功率相對於真實信號成分的功率的偏 差越大，因而所測量到的SNR相對於實際SNR的誤差也變大。
[0015] 由於該原因，非專利文獻1所述的技術引起了如下問題：噪聲成分的比例越大，校 正信道時間相關值的精度越低，由此衰落都卜勒頻率的估計精度降低。
[0016] 本發明的目的是提供可以提高衰落都卜勒頻率的估計精度的衰落都卜勒頻率估 計裝置和衰落都卜勒頻率估計方法。
[0017] 用於解決問題的方案
[0018] 根據本發明的一種衰落都卜勒頻率估計裝置，包括：信道估計部，用於基於經由無 線信道所接收到的接收信號來估計表示所述無線信道的信道特性的信道估計值；相關值 計算部，用於基於所述信道估計值來計算表示所述無線信道的時間相關性的信道時間相關 值；信道功率計算部，用於基於所述信道估計值來計算所述接收信號的功率作為信道功率； 噪聲功率計算部，用於計算所述接收信號中所包含的噪聲成分的功率作為噪聲功率；校正 部，用於基於所述噪聲功率來校正所述信道功率，並且基於所述噪聲功率和校正後的所述 信道功率來校正所述信道時間相關值；以及衰落都卜勒頻率估計部，用於基於校正後的所 述信道時間相關值來估計衰落都卜勒頻率。
[0019] 根據本發明的一種衰落都卜勒頻率估計方法，包括以下步驟：基於經由無線信道 所接收到的接收信號來估計表示所述無線信道的信道特性的信道估計值；基於所述信道估 計值來計算表示所述無線信道的時間相關性的信道時間相關值；基於所述信道估計值來計 算所述接收信號的功率作為信道功率；計算所述接收信號中所包含的噪聲成分的功率作為 噪聲功率；基於所述噪聲功率來校正所述信道功率；基於校正後的所述信道功率來校正所 述信道時間相關值；以及基於所述噪聲功率和校正後的所述信道時間相關值來估計衰落多 普勒頻率。
[0020] 發明的效果
[0021] 根據本發明，可以提高衰落都卜勒頻率的估計精度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 圖1是示出根據本發明的第一實施例的衰落都卜勒頻率估計裝置的功能結構的 框圖。
[0023] 圖2是示出根據本實施例的信道時間相關值估計部的詳細結構的框圖。
[0024] 圖3是用於說明根據本實施例的衰落都卜勒頻率估計裝置所執行的用於估計衰 落都卜勒頻率的處理的流程圖。
[0025] 圖4是用於說明在累計相加次數為相關值計算用樣本數N以上的情況下的處理的 流程圖。
[0026] 圖5是示出根據本發明的第二實施例的衰落都卜勒頻率估計裝置的功能結構的 框圖。
[0027] 圖6是用於說明根據本實施例的衰落都卜勒頻率估計裝置所執行的用於估計衰 落都卜勒頻率的處理的流程圖。

【具體實施方式】
[0028] 現在將參考附圖來說明本發明的實施例。在以下的說明中，可以通過將相同的附 圖標記分配至具有相同功能的組件來省略重複說明。
[0029] 第一實施例
[0030] 接著，將說明第一實施例。
[0031] 圖1是示出根據本發明的第一實施例的衰落都卜勒頻率估計裝置的功能結構的 框圖。衰落都卜勒頻率估計裝置10是用於進行移動通信的通信裝置，並且可理解為包括諸 如基站或移動終端等的通信站（未示出）。
[0032] 圖1所示的衰落都卜勒頻率估計裝置10包括信道時間相關值估計部100和衰落 都卜勒頻率估計部200。
[0033] 信道時間相關值估計部100基於通信站的天線（未示出）所接收到的接收信號來 估計表示無線信道的時間相關性的信道時間相關值。信道時間相關值估計部1〇〇基於SNR 來校正所估計出的信道時間相關值。信道時間相關值估計部1〇〇將校正後的信道時間相關 值輸入至衰落都卜勒頻率估計部200。後面將說明信道時間相關值估計部100的詳細結構。
[0034] 衰落都卜勒頻率估計部200基於從信道時間相關值估計部100輸入的信道時間相 關值來估計衰落都卜勒頻率。已知利用零階Bessel函數來表示信道時間相關值和衰落多 普勒頻率之間的關係。因此，衰落都卜勒頻率估計部200可以保持表示上述關係的信息，並 且通過使用該信息來根據信道時間相關值估計衰落都卜勒頻率。
[0035] 接著，將說明信道時間相關值估計部100的詳細結構。圖2是示出根據本實施例的 信道時間相關值估計部的詳細結構的框圖。圖2所示的信道時間相關值估計部100包括信 道估計部101、信道功率計算部102、信道時間相關值計算部103、噪聲功率計算部104、SNR 估計部106和相關值校正部107。
[0036] 信道估計部101基於經由無線信道接收到的接收信號來獲取表示無線信道的信 道特性的信道估計值。信道估計部101還從接收信號獲取噪聲成分。信道估計部101將所 獲取到的信道估計值輸入至信道功率計算部102和信道時間相關值計算部103,並且將噪 聲成分輸入至噪聲功率計算部104。
[0037] 信道功率計算部102計算作為接收信號的功率的信道功率。具體地，信道功率計 算部102通過將從信道估計部101輸入的信道估計值的平方值累計相加N次（N表示相關 值計算用樣本數）來計算信道功率。信道功率計算部102將所計算出的信道功率輸入至信 道時間相關值計算部103和SNR估計部106。
[0038] 信道時間相關值計算部103基於從信道估計部101輸入的信道估計值來計算表示 無線信道的時間相關性的信道時間相關值。具體地，信道時間相關值計算部103存儲信道 估計值，計算此次所存儲的本次信道估計值和上次所存儲的前次信道估計值之間的復乘積 (complexproduct)，並且對所計算出的復乘積進行N次累計相加（N表示相關值計算用樣 本數）。然後，信道時間相關值計算部103將通過對復乘積進行累計相加所得的值除以從信 道功率計算部102輸入的信道功率，以計算信道時間相關值。信道時間相關值計算部103 將所計算出的信道時間相關值輸入至相關值校正部107。這裡，通過以下的表達式（1)來表 示信道時間相關值計算部103所計算出的信道時間相關值。
[0039]數學式1

【權利要求】
1. 一種衰落都卜勒頻率估計裝置，包括： 信道估計部，用於基於經由無線信道所接收到的接收信號來估計表示所述無線信道的 信道特性的信道估計值； 相關值計算部，用於基於所述信道估計值來計算表示所述無線信道的時間相關性的信 道時間相關值； 信道功率計算部，用於基於所述信道估計值來計算所述接收信號的功率作為信道功 率； 噪聲功率計算部，用於計算所述接收信號中所包含的噪聲成分的功率作為噪聲功率； 校正部，用於基於所述噪聲功率來校正所述信道功率，並且基於所述噪聲功率和校正 後的所述信道功率來校正所述信道時間相關值；以及 衰落都卜勒頻率估計部，用於基於校正後的所述信道時間相關值來估計衰落都卜勒頻 率。
2. 根據權利要求1所述的衰落都卜勒頻率估計裝置，其中，所述校正部通過從所述信 道功率計算部所計算出的信道功率中減去所述噪聲功率，來校正所述信道功率。
3. 根據權利要求1或2所述的衰落都卜勒頻率估計裝置，其中，所述校正部計算表示校 正後的所述信道功率相對於所述噪聲功率的比率的信號噪聲功率比，並且基於所述信號噪 聲功率比來校正所述信道時間相關值。
4. 根據權利要求1至3中任一項所述的衰落都卜勒頻率估計裝置，其中，還包括： 多個信道時間相關值估計部，其各自包含所述信道估計部、所述相關值計算部、所述信 道功率計算部、所述噪聲功率計算部和所述校正部； 分配部，用於將多個天線各自接收到的個體接收信號作為所述接收信號分配至任一個 所述信道時間相關值估計部；以及 合成相關值計算部，用於將所述多個信道時間相關值估計部各自的所述校正部校正後 的多個信道時間相關值進行合成，以計算出合成相關值， 其中，所述衰落都卜勒頻率估計部基於所述合成相關值來估計所述衰落都卜勒頻率。
5. -種衰落都卜勒頻率估計方法，包括以下步驟： 基於經由無線信道所接收到的接收信號來估計表示所述無線信道的信道特性的信道 估計值； 基於所述信道估計值來計算表示所述無線信道的時間相關性的信道時間相關值； 基於所述信道估計值來計算所述接收信號的功率作為信道功率； 計算所述接收信號中所包含的噪聲成分的功率作為噪聲功率； 基於所述噪聲功率來校正所述信道功率； 基於校正後的所述信道功率來校正所述信道時間相關值；以及 基於所述噪聲功率和校正後的所述信道時間相關值來估計衰落都卜勒頻率。
【文檔編號】G01R23/14GK104412115SQ201380036062
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2013年4月25日 優先權日:2012年7月6日
【發明者】打田良介, 木全昌幸 申請人:日本電氣株式會社