CN107071742A - 通信装置及增强具有多普勒效应的通信装置性能的方法 - Google Patents

通信装置及增强具有多普勒效应的通信装置性能的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种通信装置及增强具有多普勒效应的通信装置性能的方法。其中，所述通信装置包括：射频收发器，用于传输或接收多个无线射频信号以与第一网络装置进行通信；以及处理器，用于估计对应于与该第一网络装置进行通信的第一载波频率的第一多普勒频移值；根据该第一多普勒频移值调整该第一载波频率至调整的第一载波频率，且根据该调整的第一载波频率透过该射频收发器与该第一网络装置进行通信；或根据该第一多普勒频移值调整该第一网络装置的测量信号质量的第一值至调整的第一值。本发明提供的通信装置可减轻多普勒效应对通信装置通信的影响，实现更高的通信质量。

Description

通信装置及增强具有多普勒效应的通信装置性能的方法
技术领域
本发明有关于增强具有多普勒效应的通信装置性能的方法。
背景技术
众所周知移动车辆(移动主体)和固定在地面的基站之间的无线电传输频谱由于多普勒效应(Doppler Effect)会产生一些变化。许多3G移动系统的的多普勒效应(例如，CDMA2000,W-CDMA,TD-SCDMA)为不太受关注的问题。然而，下一代LTE系统将使用更高阶调制机制，从86到100Mbps，其对多普勒频移(Doppler frequency shift)更敏感，有可能导致通信链接的损失或高速/高多普勒频移环境中的较差带宽。
为增强高速情形中无线电传输的质量，提出增强具有多普勒效应的通信装置性能的方法。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种通信装置及增强具有多普勒效应的通信装置性能的方法。
本发明更提供一种增强具有多普勒效应的通信装置性能的方法，包括：估计对应于该通信装置使用的载波频率的多普勒频移值以与网络装置进行通信；根据该多普勒频移值调整该载波频率至调整的载波频率；以及使用该调整的载波频率以与该网络装置进行通信。
本发明还提供一种增强具有多普勒效应的通信装置性能的方法，包括：估计对应于该通信装置使用的与第一网络装置进行通信的第一载波频率的第一多普勒频移值；根据该第一多普勒频移值调整该第一网络装置的测量信号质量的第一值至调整的第一值；以及根据该调整的第一值执行小区选择程序或测量报告程序。
本发明提供的通信装置可减轻多普勒效应对通信装置通信的影响，实现更高的通信质量。
附图说明
通过参考附图阅读后面的详细描述和实施例可完全理解本发明，其中：
图1为根据本发明实施例的通信装置的模块示意图。
图2为根据本发明一个实施例的调整解调器的模块示意图。
图3为根据本发明第一实施例具有多普勒效应的通信装置的改进性能的方法流程图。
图4为根据本发明第二实施例具有多普勒效应的通信装置的改进性能的方法流程图。
图5为根据本发明一个实施例传输测量报告的消息流程图。
具体实施方式
以下描述为本发明实施的较佳实施例。以下实施例仅用来例举阐释本发明之技术特征，并非用来限制本发明的范畴。本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定的为准。
图1为根据本发明实施例的通信装置的模块示意图。通信装置100可为可携电子装置，例如移动站(Mobile Station，MS)，其也可称为用户装置(User Equipment，UE)。通信装置100可包括至少一天线模块，该天线模块包括至少一天线、射频收发器110、调制解调器120、应用处理器130、用户识别卡(subscriber identity card)140以及存储器150。该射频收发器110可透过天线模块接收无线射频信号，透过该天线模块传输无线电信号并执行RF信号处理。例如，射频收发器110可将接收的信号转换为待处理的中频(intermediatefrequency，IF)或基频信号，或从调整解调器120接收IF或基频信号并将接收的信号转换为无线射频信号以传输至网络装置。根据本发明的一个实施例，该网络装置可为网络端的小区、演进节点B、基站、移动管理实体(Mobility Management Entity，MME)等等并透过无线射频信号与该通信装置100进行通信。
射频收发器110可包括多个硬件装置以执行射频转换和RF信号处理。例如，射频收发器110可包括功率放大器以用于放大RF信号，包括滤波器以过滤RF信号中不想要的部分及/或包括混频器以执行射频转换。根据本发明的实施例，射频可为用于GSM的900MHz或1800MHz，或用于UMTS的1900MHz，或用于LTE的任意特定频带的频率等等。
调制解调器120可为蜂窝式通信调制解调器，用于蜂窝式系统通信协议操作及处理IF或传输自/至射频收发器110的基频信号。应用处理器130配置用于运行通信装置100的操作系统并运行安装在通信装置100中的应用程序。在本发明的实施例中，调制解调器120和应用处理器130可设计为具有彼此耦接的总线或硬件接口的离散芯片，或者集成为组合芯片(即片上系统(system on chip,SoC))，本发明并不限于此。
用户识别卡140可为SIM、USIM或R-UIM或CSIM卡，或诸如此类的，且通常可包括用户账号信息、IMSI及一组SIM应用组件(SIM application toolkit,SAT)命令，且可提供用于电话联系人的存储空间。存储器150可耦接至调制解调器120且应用处理器130可存储系统数据或用户数据，
请注意，为了清楚说明本发明，图1仅显示了与本发明有关的元件的简化模块图。例如，在本发明的一些实施例中，通信装置可更包括图1中未示出的一些外围装置。又例如，在本发明的一些实施例中，通信装置可更包括耦接至调制解调器120的中央控制器及应用处理器130。因此，本发明不应限于图1所示。
更要注意的是，尽管图1显示的是单卡单待应用，本发明并不应限于此。例如，在本发明的一些实施例中，通信装置可包括多个用户识别卡以支持多无线存取技术(radioaccess technology,RAT)通信。在多RAT通信应用中，调制解调器、无线收发器及/或天线模块可被多个用户识别卡共享，并具有处理多个蜂窝系统通信协议操作以及处理与多个蜂窝系统通信协议对应的RF、IF或基频信号的能力。本领域技术人员仍可在不脱离本发明范围和精神的前提下，基于上述描述做出若干变形和修改以推导包括多个视频收发器及/或多个天线模块的通信装置以支持多个RAT无线通信。因此，在本发明的一些实施例中，通过做出一些变形和修改，通信装置可设计为支持多卡多待应用。
还要注意的是，用户识别卡140可为上述的专属硬件卡，或在本发明的一些实施例中，可为专有的识别符、数字、地址等等，其可烧入对应调整解调器的内存装置中，并且可识别通信装置。因此，本发明不应限于附图所示。
图2为根据本发明一个实施例的调整解调器的模块示意图。调制解调器220可为图1中所示的调制解调器120，且至少可包括基带处理器221、处理器222及内部存储器223及网卡224。基带处理器221可从射频收发器110接收IF或基带信号并执行IF或基带信号处理。例如，基带处理器221可转换IF或基带信号为多个数字信号，并处理数字信号，反之亦可。基带处理装置221可包括多个硬件装置以执行信号处理，例如用于模拟数字转换的模数转换器以执行信号处理、用于数字模拟转换的数模转换器、用于增益调整的放大器、用于信号调制的调制器、用于信号解调的解调器、用于信号编码的编码器、用于信号解码的解码器等等。
处理器222可控制调制解调器220的操作。根据本发明的一个实施例，处理器222可设置为执行调制解调器220的对应软件模块的程序代码。处理器222可保持并执行各个任务、线程及/或协议栈以用于不同软件模块。在优选实施例中，可实现协议栈以分别处理一个RAT的多个无线活动。然而，也可实现多于一个的协议栈以同时处理一个RAT的多个无线活动，或者仅实现一个协议栈以同时处理多个一个RAT的多个无线活动，本发明并不限于此。
处理器222也可从耦接至调制解调器的用户识别卡读取数据，例如用户识别卡140，并将数据写至用户识别卡。内部存储器223可存储用于调制解调器220的系统数据和用户数据。处理器222也可存取内部存储器223。
网卡224提供用于通信装置的无线存取服务。请注意，尽管图2中所示的网卡224配置在调制解调器内部，本发明并不应限于此。在本发明的一些实施例中，通信装置也可包括配置在调制解调器外部的网卡，或者通信装置也可为耦接提供互联网存取服务的外部网卡。因此，本发明并不应限于任何特定实现方法。
更应注意的是，为了清楚说明本发明，图2显示的仅是与本发明有关的元件的简化模块图。因此，本发明不应限于图2中所示。
更要注意的是，在本发明的一些实施例中，调制解调器可包括多于一个处理器，及/或多于一个基带处理器。例如，调制解调器可包括多个处理器及/或多个基频处理装置以支持多个RAT操作。因此，本发明不应限于图2中所示。
如上所述，无线传输的频谱将由于多普勒效应遭受一些变化。因此，通信装置可能由于多普勒效应遭受通信质量的衰退。当通信装置处于高速移动的情形里(例如高速车辆行驶)中时，这种衰退将变得严重，其中，高速移动情形可例如日本新干线(320km/h)、德国ICE高铁(330km/h)、AGV Italo高铁(400km/h)及上海磁悬浮列车(430km/h)，等移动超过300km/h的情形。
随着高速环境在世界范围内的增长，在高速情形中使用无线通信服务的需求也在增长。因此，需要提出一种具有多普勒效应的通信装置的性能改进方法。
根据本发明的实施例，通信装置的处理器(例如处理器222)可估计对应于用于与网络装置进行通信的载波频率的多普勒频移值。在本发明的实施例中，处理器可根据对应网络装置的射频载波编号推导与网络装置通信的载波频率，例如绝对射频载波编号(Absolute Radio Frequency Carrier Number,ARFCN)，UTRA ARFCN(UARFCN),EUTRAARFCN(EARFCN)等等。
处理器可计算导频信号和从网络装置接收的下行链路信号之间的互相关(crosscorrelation)以估计多普勒频移值。例如，处理器通过检查该互相关结果来估计多普勒频移值以找到峰值的位置，并根据对应具有峰值的位置的频率与网络装置的载波频率之间的差值来估计多普勒频移值。
根据本发明的实施例，处理器可估计对应于一或多个网络装置的多普勒频移值。例如，在小区选择程序中，处理器可估计对应每个候选小区或每个相邻小区的多普勒频移值。又例如，当操作在闲置模式或连接模式中时，处理器可估计对应通信装置当前驻留的服务小区的多普勒频移值，且该多普勒频移值对应于一或多个相邻小区。
根据本发明的实施例，基于对应不同网络装置的多普勒频移值，处理器可确定是否通信装置处于高速移动情形中。例如，当对应两个不同网络装置的两个估计多普勒频移值之间的差距超过阈值时，处理器可确定该通信装置处于高速情形中。
当确定该通信装置处于高速情形中，处理器可确定通信装置可能遭受多普勒效应且处理器可应用具有多普勒效应的通信装置的改进性能方法。在之后的实施例中将讨论所提出的方法。
根据本发明的第一个方面，上行链路频率可被控制以补偿多普勒频移。
图3为根据本发明第一实施例具有多普勒效应的通信装置的改进性能的方法流程图。处理器可首先估计对应于通信装置所使用的与网络装置进行通信的载波频率的多普勒频移值(即，多普勒频移值对应于网络装置)(步骤302)。然后，处理器可根据多普勒频移值调整载波频率至调整的载波频率(步骤304)。接着，处理器可使用该调整的载波频率与该网络装置进行通信(步骤306)。更具体地，射频收发器110可传输振荡在调整的载波频率的无线射频信号至网络装置。
根据本发明的实施例，根据多普勒频移值被调整的该载波频率为通信装置所使用的与网络装置进行通信的上行链路载波频率。
根据本发明的实施例，当该多普勒频移值为正数值时，该处理器可将该载波频率减去一个偏移值以获取该调整的载波频率。该偏移可正相关于估计的多普勒频移值的绝对值。
根据本发明的另一个实施例，当该多普勒频移值为负数值时，该处理器可将该载波频率增加一个偏移值以获取该调整的载波频率。该偏移可正相关于估计的多普勒频移值的绝对值。
根据本发明的再一个实施例，处理器可从载波频率减去该估计的多普勒频移值以获取该调整的载波频率。
请注意，通信装置应该使用前述的从无线射频载波编号推导的载波频率以与网络装置进行通信。载波频率和射频编号是由RAT定义的。然而，在本发明的实施例中，为了补偿多普勒频移以减轻由于多普勒效应的通信质量衰减，通信装置使用调整的载波频率与网络装置进行通信，这与从射频载波编号推导的原始载波频率不同。通过此方式，由于载波频率是根据估计的多普勒频移值进行调整的，由于多普勒效应产生的多普勒频移可被补偿，且该通信装置处于高速情形时，可遭受更少的图像质量衰减。
请更注意，处理器也可应用上述的方法与多于一个网络装置进行通信。例如，处理器可能不仅调整与服务小区进行通信的载波频率，也调整与一或多个相邻小区进行通信的载波频率。
根据本发明的第二个方面，可控制小区选择程序和测量报告程序以补偿多普勒频移。
图4为根据本发明第二实施例具有多普勒效应的通信装置的改进性能的方法流程图。处理器首先用于估计对应于用于与网络装置进行通信的载波频率的多普勒频移值(步骤402)然后，处理器可根据该多普勒频移值调整该网络装置的测量信号质量的值为调整的值(步骤404)。然后，处理器可根据该调整的值执行小区选择程序或测量报告程序。
该处理器可执行周期或非周期测量以测量一或多个网络装置的信号质量并获取对应每个网络装置的测量信号质量。信号质量可根据从网络装置接收的下行链路信号、从网络装置接收的下行链路接收水平、从网络装置接收的下行链路信号的信噪比等等进行测量。
根据本发明的一个实施例，当通信装置位于移动车辆且在包括一或多个网络装置的网络环境中移动时，通信装置可根据估计的多普勒频移值确定是否其将离开或接近网络装置。当估计的多普勒频移值为正数值时，通信装置可确定其正在接近网络装置。由于通信装置正在接近网络装置，可将对应于网络装置的测量信号质量调整为高于实际测量结果的值。当估计的多普勒频移值为负数值时，通信装置可确定其正在离开网络装置。由于通信装置正在离开网络装置，可将对应于网络装置的测量信号质量调整为低于实际测量结果的值。
基于此概念，根据本发明的一个实施例，当多普勒频移值为正数值时，处理器可通过对该测量信号质量的值增加一个偏移值以获取该调整的值。该偏移可正相关于估计的多普勒频移值的绝对值。
根据本发明的一个实施例，当多普勒频移值为负数值时，处理器可通过对该测量信号质量的值减去一个偏移值以获取该调整的值。该偏移可正相关于估计的多普勒频移值的绝对值。
请注意，处理器也可应用上述的方法与多于一个网络装置进行通信。例如，处理器可能不仅调整服务小区的测量信号质量，也调整一或多个相邻小区或为小区选择候选项的候选小区的测量信号质量。
不同于传统方法，通信装置直接在测量报告中报告实际的测量结果，在提出的方法中，通信装置在测量报告中报告调整的值。此外，不同于传统方法，在小区选择程序中通信装置直接使用候选小区的实际测量结果来选择适合的小区。在提出的方法中，通信装置基于候选小区的调整的值来选择适合的小区。调整测量信号质量的原因是为了增加通信装置驻留或切换至通信装置正在接近的小区的几率。由于通信装置正在接近该小区，当通信装置成功驻留或切换至该小区时，信号质量可变得更强且通信装置会减少遭受的通信质量衰减。
图5为根据本发明一个实施例传输测量报告的消息流程图。通信装置可传输具有上述的调整值的测量报告至网络装置。一旦接收到测量报告，网络装置可根据测量报告执行资源管理。
根据本发明的实施例，在小区选择程序中，处理器可估计对应于每个候选小区或每个相邻小区的多普勒频移值。处理器可根据对应于不同小区的多普勒频移值确定是否通信装置处于高速移动情形中。
当处理器确定通信装置处于高移动速度情形中，处理器可调整一或多个候选小区或相邻小区的的测量信号质量，根据该一或多个候选小区的调整信号质量执行小区选择程序以确定哪个小区为用于通信装置驻留(camp on)的适合的网络装置(适合的小区)(例如，选择具有较佳或最佳调整信号质量的适合的网络装置(适合的小区)。并执行驻留程序以驻留在该适合的网络装置。
该选择器也可传输具有调整的值的测量报告至一或多个候选小区或相邻小区(图5中所示的网络装置)。该处理器可增加通信装置接近的小区的测量信号质量及/或减少通信装置离开的小区的测量信号质量。
通过此方式，通信装置可更佳地驻留在通信装置正接近的小区上，且通信质量可遭受更少的衰减。
根据本发明的另一个实施例，当通信装置运行在连接模式中时，处理器可估计对应于服务小区和一或多个相邻小区的多普勒频移值。处理器可根据对应于不同小区的多普勒频移值确定是否通信装置处于高速移动情形中。
当处理器确定通信装置处于高移动速度情形中且通信装置正离开服务小区并接近相邻小区时，该处理器可增加通信装置接近的相邻小区的测量信号质量及/或减少服务小区的测量信号质量，并传输具有调整的值的测量报告至服务小区(如图5中所示的网络装置)。
一旦接收测量报告，网络装置可根据测量报告确定是否触发切换程序并传输指示至通信装置。
请注意，在高移动速度的情形中，触发切换程序的时机是关键的。如果切换程序触发的太晚，由于当通信装置离开服务小区且尚未切换至目标小区，信号质量可能突然下降通信链接会断开且呼叫丢失可能会发生。
然而，在本发明的实施例中，由于测量报告中的测量信号质量已经根据估计的多普勒频移值进行调整，切换程序将比传统设计更早发生。通过此方式，通信装置可被切换至通信装置正接近的目标小区，且通信可遭受更少的衰减。
如上所述，处理器可根据对应于不同小区的多普勒频移值确定是否通信装置处于高速移动情形中。当通信装置处于高移动速度情形中，可致能采用上述方法的多普勒频移补偿功能。
请注意，在本发明的一些其他实施例中，处理器可更根据从网络装置接收的信息或根据从用户接口接收的信息确定是否通信装置处于高移动速度情形中。例如，当通信装置进入用于高速车辆的专属网络中是，网络装置可传输关于专属网络的信息至通信装置，且因此处理器可致能补偿多普勒频移的功能。又例如，当确定通信装置处于高移动速度情形中时，通信装置的用户也可人工致能补偿多普勒频移的功能。
当补偿多普勒频移的功能被致能时，可应用上述的增强具有多普勒效应的通信装置性能的方法，以减轻由于多普勒效应的通信质量衰减并增强通信链接质量。
本发明虽为说明目的以某些特定实施例揭露如上，然而本发明并不限于此。相应地，在不脱离本发明范围的前提下，当可对所描述实施例做些许的改动与修饰，以及各个特征的组合。因此，本发明的保护范围以权利要求为准。

Claims (20)

1.一种通信装置，包括：
射频收发器，用于传输或接收多个无线射频信号以与第一网络装置进行通信；以及
处理器，用于估计对应于用于与该第一网络装置进行通信的第一载波频率的第一多普勒频移值；根据该第一多普勒频移值调整该第一载波频率至调整的第一载波频率，且根据该调整的第一载波频率透过该射频收发器与该第一网络装置进行通信；或根据该第一多普勒频移值调整该第一网络装置的测量信号质量的第一值至调整的第一值。
2.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，该处理器更透过该射频收发器传输具有该调整的第一值的第一测量报告至该第一网络装置。
3.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，该第一载波频率为上行链路载波频率，且当该第一多普勒频移值为正数值时，该处理器调整该第一载波频率是通过对该第一载波频率减去一个偏移值以获取该调整的第一载波频率。
4.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，该第一载波频率为上行链路载波频率，且该第一多普勒频移值为负数值时，该处理器调整该第一载波频率是通过对该第一载波频率增加一个偏移值以获取该调整的第一载波频率。
5.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，该第一载波频率为上行链路载波频率，该处理器调整该第一载波频率是通过从该第一载波频率减去该第一多普勒频移值以获取该调整的第一载波频率。
6.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，当该第一多普勒频移值为正数值时，该处理器调整该第一网络装置的该测量信号质量的该第一值是通过对该测量信号质量的该第一值增加一个偏移值以获取该调整的第一值。
7.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，当该第一多普勒频移值为负数值时，该处理器调整该第一网络装置的该测量信号质量的该第一值是通过从该测量信号质量的该第一值减去一个偏移值以获取该调整的第一值。
8.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，该处理器更用于估计对应于用于与第二网络装置进行通信的第二载波频率的第二多普勒频移值；且根据该第二多普勒频移值调整该第二载波频率至一调整的第二载波频率，且根据该调整的第二载波频率透过该射频收发器与该第二网络装置进行通信。
9.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，该处理器更用于估计对应于用于与第二网络装置进行通信的第二载波频率的第二多普勒频移值；且根据该第二多普勒频移值调整该第二网络装置的测量信号质量的第二值为调整的第二值，其中，该处理器更根据该调整的第一值和该调整的第二值执行小区选择程序以选择具有较佳信号质量的适合的网络装置，并执行驻留程序以驻留在该适合的网络装置。
10.如权利要求3,4,6或7所述的通信装置，其特征在于，该偏移值正相关于该多普勒频移值的绝对值。
11.一种增强具有多普勒效应的通信装置性能的方法，包括：
估计对应于该通信装置使用的载波频率的多普勒频移值以与网络装置进行通信；
根据该多普勒频移值调整该载波频率至调整的载波频率；以及
使用该调整的载波频率以与该网络装置进行通信。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，该载波频率为上行链路载波频率，且当该多普勒频移值为正数值时，该根据该多普勒频移值调整该载波频率至调整的载波频率的步骤包括：对该载波频率减去一个偏移值以获取该调整的第一载波频率。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，该载波频率为上行链路载波频率，且当该多普勒频移值为负数值时，该根据该多普勒频移值调整该载波频率至调整的载波频率的步骤包括：对该载波频率增加一个偏移值以获取该调整的第一载波频率。
14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，该第一载波频率为上行链路载波频率，该根据该多普勒频移值调整该载波频率至调整的载波频率的步骤包括：从该载波频率减去该多普勒频移值以获取该调整的载波频率。
15.一种增强具有多普勒效应的通信装置性能的方法，包括：
估计对应于该通信装置使用的与第一网络装置进行通信的第一载波频率的第一多普勒频移值；
根据该第一多普勒频移值调整该第一网络装置的测量信号质量的第一值至调整的第一值；以及
根据该调整的第一值执行小区选择程序或测量报告程序。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，更包括：
传输具有该调整的第一值的第一测量报告至该第一网络装置。
17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，更包括：
估计对应于该通信装置使用的与第二网络装置进行通信的第二载波频率的第二多普勒频移值；
根据该第二多普勒频移值调整该第二网络装置的测量信号质量的第二值至调整的第二值；以及
传输具有该调整的第二值的第二测量报告至该第一网络装置。
18.如权利要求15所述的方法，其特征在于，更包括：
估计对应于该通信装置使用的与第二网络装置进行通信的第二载波频率的第二多普勒频移值；
根据该第二多普勒频移值调整该第二网络装置的测量信号质量的第二值至调整的第二值；以及
根据该调整的第一值和该调整的第二值选择具有较佳信号质量的适合的网络装置，且执行驻留程序以驻留在该适合的网络装置。
19.如权利要求15所述的方法，其特征在于，更包括：当该第一多普勒频移值为正数值时，该根据该第一多普勒频移值调整该第一网络装置的测量信号质量的第一值的步骤包括：对该测量信号质量的该第一值增加一个偏移值以获取该调整的第一值。
20.如权利要求15所述的方法，其特征在于，更包括：当该第一多普勒频移值为负数值时，该根据该第一多普勒频移值调整该第一网络装置的测量信号质量的第一值的步骤包括：对该测量信号质量的该第一值减少一个偏移值以获取该调整的第一值。
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