CN102138309A - 动态控制通过时间反转而预均衡的信号的会聚的方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于在当前时刻动态控制由源通信实体(EC1)的源天线(A1)与目的通信实体(EC2)的目的天线(A2)之间的所估计的传播信道的时间反转而预均衡的信号的会聚的方法,所述方法包括以下步骤:由所述目的通信实体评估与在会聚点(FO)处的质量相比的由所述源天线发送并且由所述目的天线接收的预均衡信号的相对会聚质量(Q(n)),并且所评估的相对会聚质量是否不满足预定准则,由所述目的通信实体请求修改针对所述源通信实体的会聚点,以用于后续时刻。
Description
技术领域
本发明的领域是电信领域,更具体地说,在各通信实体之间的无线电通信技术领域。更具体地说,本发明涉及在两个通信实体之间基于时间反转技术的信号的传输质量。
背景技术
通信实体的天线所发送的无线电信号根据源点(定义在源天线的输出处)与目的点(定义在目的通信实体的天线的输入处)之间的传播条件而经历变形。为了限制这些变形,首先通过根据在这两根天线之间的传播信道的特性而应用预均衡系数来使得信号失真。因此,必须表征这种传播信道。
在现有各种预均衡方法当中,基于时间反转的方法因它们的减少的复杂性、它们的性能以及它们的用于在接收天线上会聚无线电波的固有能力而出类拔萃。通过在时间和空间上会聚接收到的信号的能量,时间反转使得有可能明显减少传播信道的时间散射(time scattering)。
时间反转是一种波会聚技术,典型地用于声波,其依赖于波动方程的时间反转的不变性。因而,时间上反转的波在时间上像回去的直达波那样得以传播。从源点发送的简短脉冲在传播介质中传播。目的点所接收到的该波的一部分受时间反转,之后在传播介质中返回。波朝向源点会聚,在所述源点处重塑简短脉冲,并且波的能量会聚在源点上。在源点上通过时间反转而会聚的信号在其形式上几乎与在源点处发送的初始信号相同。因而在源点处存在时间再压缩。具体地说,当传播介质复杂时,返回的波全都更加精确地收敛。
时间反转技术因而应用于无线电通信网络,以显著地通过减少信道的扩展来消除传播信道对信号的效应,并且简化在通过信道之后接收到的码元的处理。通过应用根据源通信实体的天线所发送的信号必须通过的传播信道的冲击响应的时间反转而获得的系数,该信号因此被预均衡。应用于信号的传播信道的时间反转使得有可能消除在来自源点的适时预失真的信号的传输期间该信道的影响,并且将信号会聚在目的天线上。实现时间反转因而需要源通信实体对传播信道的知识。
然而,当通信实体在移动时,因为通信实体的移动性,所以由通信实体在给定时刻进行的信道估计可能在后续时刻证明出错。这种错误关于定义为从目的通信实体观测到的源通信实体的位移速度的函数的相对运动而受限。对于明显相对运动,在对于信号的预失真而应用的传播信道的估计与信号实际经历的传播信道之间存在去相关性。
因而,一方面,信号的预失真是不足的,而另一方面,信号在目的天线上的会聚并未得以实现。时间反转的预均衡技术因此对于正快速移动的通信实体给出不良性能。
信号的发散实际上是因为相对运动而且还有潜伏时延而导致的。潜伏时延是总体时延,其包括测量传播信道与发送所会聚的信号之间的处理时延、以及发送与接收所会聚的信号之间的传播时延。
相对于应用于预均衡信号的传播信道的估计的目的天线的位置定义会聚点。会聚点因而对应于在潜伏时延已经逝去之前目的天线相对于源天线的位置。换句话说,会聚点与用于静态通信实体的并且在缺少潜伏时延的情况下的波的收敛点对应。于在潜伏时延期间一个或两个通信实体的位移的情况下,目的天线相对于源天线处于与会聚点的位置不同的位置,因此会聚点未被观测。
当未实现信号的会聚时,服务质量降级。服务质量是例如所提供的比特率、或另外关于信号所传达的数据的误码率。因而,目的通信实体和/或源通信实体一运动,服务质量就降级。当源通信实体相对于目的通信实体的相对运动增加时,这种降级性增加,这种移动出现在潜伏时间期间。换句话说,当在潜伏时间期间相对运动增加时,在目的天线上接收的功率减少。此外,这种降级性是预均衡信号的载波频率的函数。
因此,源通信实体必须采用与信号的会聚有关的传输参数,显著地作为通信实体的相对运动的函数,以确保服务质量,所述服务质量可以是例如所提供的比特率、或另外关于所传达的数据的误码率。传输参数是例如所发送的信号的载波频率或潜伏时延。通信实体也可以选取为:在一个且同一无线电通信系统内,改变带宽,并且因此改变载波频率,或者另外切换到在分离带宽中操作的分离无线电通信系统。
因此,需要一种方法,用于动态控制通过时间反转而预均衡的信号的会聚,以适用通过时间反转而预均衡的信号的传输参数。
发明内容
本发明适合于具有至少一根发送天线和至少一根接收天线的通信实体。通信实体可以是移动终端、无线电接入点、地面或卫星基站、或装配有通信卡的任何设施。
这种解决方案也适合于具有多根发送天线和/或多根接收天线的通信实体,例如MIMO(多入多出)、SIMO(单入多出)或MISO(多入单出)类型的无线电通信系统。
为了实现该目的,本发明提出一种方法,用于在当前时刻动态控制由源通信实体的源天线与目的通信实体的目的天线之间的所估计的传播信道的时间反转而预均衡的信号的会聚。所述方法包括以下步骤:
-由所述目的通信实体评估与在会聚点处的质量相比的由所述源天线发送并且由所述目的天线接收的预均衡信号的相对会聚质量,并且所评估的相对会聚质量是否不满足预定准则,
-由所述目的通信实体请求修改针对所述源通信实体的会聚点,以用于后续时刻。
该方法因而使得有可能根据所述目的通信实体所传递的相对会聚质量指示来动态改动通过时间反转而预均衡的信号的传输参数。服务质量因而由从目的通信实体所接收到的信号确定的相对会聚质量来表示。相对会聚质量的估计(其利用通过时间反转的预均衡的技术的空时特性)允许对传输参数的适当的修改的简单快速评估。该方法因而使得有可能动态调整传输参数,显著地作为各通信实体之一或二者的位移的函数。
注意,作为目的天线与会聚点之间的距离的函数,相对会聚质量是根据接收功率曲线的归一化表示确定的,该表示是距离的递减函数,并且在会聚点具有最大值。
会聚质量因而是相对于将在会聚点实现的最大质量而非取决于载波频率的绝对质量而表示的。会聚点对应于在潜伏时延已经逝去之前目的天线相对于源天线的位置。接收功率曲线的归一化表示使得有可能对于不同传输参数而进行性能比较,并且因而选择用于下一时刻的更偏好的配置,以获得目标服务质量。
所述修改请求步骤包括:
-估计在当前时刻的目的天线与和目标相对会聚质量对应的位置之间的距离,
-发送包括所述距离的估计的针对所述源通信实体的修改请求。
因而,所述目的通信实体简单地评估目的天线和与目标相对会聚质量对应的位置之间的距离偏差,而不对信号使用复杂处理(这将导致额外的处理时间)。该简单偏差数据于是使得源通信实体能够调整传输参数,并且从而减少或者消除这种偏差。
所述修改请求步骤也可以包括:
-估计在所述当前时刻评估的相对会聚质量值与目标相对会聚质量值之间的偏差,
-发送包括所述偏差的估计的针对所述源通信实体的修改请求。
因而,目的通信实体的复杂度受限于计算相对会聚质量,并且受限于与目标相对会聚质量有关的偏差。该简单偏差数据于是使得源通信实体能够调整传输参数,并且从而减少或者消除这种偏差。
所述修改请求步骤也可以包括:
-估计在当前时刻的目的天线和与目标相对会聚质量对应的位置之间的距离,
-选择从载波频率和潜伏时延选取的至少一个参数的值,以用于下一时刻,
-发送针对所述源通信实体的请求,包括对所述至少一个所选择的参数的值的参考。
因而,所述目的通信实体简单地评估所述目的天线和与目标相对会聚质量对应的位置之间的偏差。于是可以选择使得能够实现所述目标相对会聚质量或者朝向所述目标相对会聚质量而收敛的传输参数,并且将其选择发送到所述源通信实体。所述源通信实体于是可以要么根据接收到的请求来修改所述参数,要么在修改所述参数之前改变选择。
可以由各通信实体中的一个或多个进行所述选择,使得有可能例如分配更高的频率载波频率,以用于快速位移速度。所述选择也可以包括与例如载波频率的占用有关的约束,其使得有可能根据所述通信实体的相对运动而优化载波频率的分配。所述选择也可以观测需要减少的潜伏时延的实时服务约束。所述选择也可以考虑无线电传输系统的改变。
所述修改请求步骤也可以包括:
-在所述相对会聚质量的估计与目标相对会聚质量之间进行比较,
-确定变化指数作为所述比较的结果的函数,
-发送包括所述变化指数的针对所述源通信实体的修改请求。
因而,通信实体的复杂度受限于相对会聚质量的计算,并且受限于与目标相对会聚质量有关的比较。取决于所获得的比较结果,所述目的通信实体简单地请求朝向所述会聚点的收敛或者远距所述会聚点。该简单比较结果数据于是使得所述源通信实体能够调整传输参数,以在连续迭代期间从会聚点一步一步地朝向自身收敛或者离开自身。
一旦接收所述修改请求,所述源通信实体修改从载波频率和潜伏时延选取的至少一个参数的值,以用于下一时刻,
所述源通信实体修改例如所述载波频率和/或所述潜伏时延,以用于下一迭代。这种修改是在由所述源通信实体进行传输参数的选择之后或者另外在由所述目的通信实体进行选择之后进行的。
本发明还涉及一种用于目的通信实体的设备,用于在当前时刻动态控制通过源通信实体的源天线与目的通信实体的目的天线之间的所估计的传播信道的时间反转而预均衡的信号的会聚。所述设备包括:
-用于评估相对于在会聚点处的质量的由所述源天线发送并且由所述目的天线接收的预均衡信号的相对会聚质量的装置,
-用于请求针对所述源通信实体以用于后续时刻的会聚修改的装置。
本发明还涉及一种用于源通信实体的设备,用于在当前时刻动态控制通过源通信实体的源天线与目的通信实体的目的天线之间的所估计的传播信道的时间反转而预均衡的信号的会聚。所述设备包括:
-用于接收由所述目的通信实体发送的会聚修改请求的装置,
-用于修改从载波频率和潜伏时延选取的至少一个参数的值的装置。
本发明还涉及一种无线电通信系统的通信实体,其包括根据本发明的用于动态控制会聚的所述各设备中的至少一个。
本发明还涉及一种无线电通信系统,其包括根据本发明的至少一个通信实体。
所述设备、所述通信实体和所述系统提供与前述设备、通信实体和系统相似的优点。
附图说明
本发明的其它特征和优点将据阅读本发明特定实施例以及给定为简单说明性非限定性示例的关联通信实体还有附图的以下描述而变得更加清除易懂,其中:
-图1是根据本发明的源通信实体与目的通信实体进行通信的示意性框图,
-图2表示作为目的天线与会聚点之间的距离的函数的接收功率曲线的示例,
-图3表示作为目的天线与会聚点之间的距离的函数的接收功率曲线的归一化表示的示例,
-图4表示根据第一实施例的用于动态控制通过时间反转而预均衡的信号的会聚的方法的步骤,
-图5表示根据第二实施例的用于动态控制通过时间反转而预均衡的信号的会聚的方法的步骤,
-图6表示根据第三实施例的用于动态控制通过时间反转而预均衡的信号的会聚的方法的步骤,
-图7表示根据第四实施例的用于动态控制通过时间反转而预均衡的信号的会聚的方法的步骤。
具体实施方式
参照图1,通信实体EC1能够通过无线电通信网络(图中未示出)与目的实体EC2进行通信。
例如,所述无线电通信网络是3GPP(第三代合作伙伴项目)规范组织所定义的UMTS(全球移动通信系统)类型的蜂窝无线电通信网络,并且其开发包括3GPP-LTE(长期演进)或WIMAX(全球互通微波存取)类型的无线电通信网络。
所述通信实体可以是移动终端、地面或卫星基站、接入点、或装配有通信卡的任何设施。
为了简明,对于从通信实体EC1到通信实体EC2的数据信号的单向传输而描述本发明。本发明还涉及双向传输,并且还涉及包括多根发送天线或接收天线的通信实体。
源通信实体EC1能够将数据信号从天线A1发射到目的通信实体EC2。
目的通信实体EC2被布置为接收数据信号,并且从在天线A2上接收到的信号恢复数据。
通过应用时间反转后的估计冲击响应的系数来对数据信号进行预先滤波。冲击响应表示源通信实体A1的天线(称为源天线)与目的通信实体A2的天线(称为目的天线)之间的传播信道C(E1→E2)。
于在TDD模式下传输的情况下,在不同时刻对于一个且同一载波频率执行第一方向(例如从源通信实体到目的通信实体)上的传输以及第二方向(所述第一方向的反方向)上的传输。传统上,由源通信实体基于在第二方向上的传输信号的分析来完成传播信道的冲击响应的估计。
于在FDD模式下传输的情况下,第一方向上的传输和相反方向上的传输是在分离的频带中进行的。可以例如通过传送目的通信实体所进行的传播信道的估计来获得源通信实体对于与第一发送方向对应的传播信道的知识。
根据所关注的传输模式,源通信实体或目的通信实体因而布置为执行传播信道的估计。如果该估计是由目的通信实体进行的,则目的通信实体能够将估计传送到源通信实体,或者传送通过估计的时间反转而获得的预均衡系数。
图1仅示出包括于涉及本发明的源通信实体EC1和目的通信实体EC2中的这些装置。
源通信实体EC1和目的通信实体EC2还包括中央控制单元(未示出),所包括的装置链接至所述中央控制单元,并且所述中央控制单元目的是控制这些装置的操作。
所述源通信实体包括:
-接收机REC1,布置为:接收目的通信实体所发送的会聚修改请求,
-选择器SEL1,布置为:修改用于数据信号的传输的载波频率和/或潜伏时延。潜伏时延定义为:将传播信道的冲击响应的估计与该估计的通过时间反转而预均衡的信号的接收分离的可配置时间间隔。
目的通信实体包括:
-评估器EVAL2,布置为:相对于会聚点处的质量,根据目的天线所接收到的信号评估相对会聚质量,
-发射机EMET2,布置为:请求针对源通信实体的会聚修改。
通过描述用于控制通过时间反转而预均衡的信号的会聚的方法而在下文中详述上文中介绍的各装置的操作。
具体地说,参照图2和图3描述评估器EVAL2,其用于根据目的通信实体EC2所接收到的信号来评估相对会聚质量。
评估器EVAL2评估接收功率曲线的归一化表示的,目的天线A2上接收到的信号相对于会聚点的质量值的相对会聚质量。还结合图2和图3描述作为目的天线与会聚点之间的距离的函数的接收功率曲线的归一化表示。
目的天线A2上接收到的预均衡信号的功率确定信号的质量,并且因而确定服务质量,所述服务质量可以是例如所提供的比特率或是另外关于数据的误码率。在没有源通信实体EC1相对于目的通信实体EC2的相对运动v的情况下,并且在没有任何潜伏时延DL的情况下,通过时间反转而预均衡的信号的功率在波收敛点(称为会聚点,其位于目的天线处)是最大的。潜伏时延DL应理解为将传播信道的冲击响应的估计与该估计的通过时间反转而预均衡的信号的接收分离的可配置时间间隔。会聚点因而对应于在潜伏时延已经逝去之前目的天线相对于源天线的位置。
一旦通信实体在潜伏时间期间运动,就不再观测到会聚点。这种犯规(transgression)表示为潜伏时延DL以及源通信实体相对于目的通信实体的相对运动v的函数。目的天线与会聚点之间的距离因而由相对运动v(例如以速度的形式)与潜伏时间的乘积而给出:
L=v.DL。
相对运动v下文中应理解为是从目的通信实体看见的源通信实体的位移。
当目的天线远距于会聚点时(例如对于不适当的潜伏时延),或者在一个或两个通信实体的位移期间,功率不再是最大的。图2因而表示作为目的天线与会聚点之间的距离的函数的接收功率曲线的两个示例性表示。与在载波频率f1上发送的预均衡信号的传输对应的函数focal_1在会聚点FO处最大,并且作为对会聚点的距离L的函数而单调减少。
对于在距会聚点距离L处的目的天线的位置PA2,接收功率P1小于在会聚点处的接收功率PFO.1。
接收功率曲线的范围和形式取决于传播信道,并且显著取决于信号的载波频率。当载波频率下降时,接收功率曲线的表示扩展。因而,与低于载波频率f2的频率f1对应的函数focal_1具有比函数focal_2更大的范围。
以上特性例如展示于题为″Signal Frequency and Bandwidth Effects on the Performance of UWB Time-Reversal Technique″的文章中,其作者是A.Khaleghi和G.El Klein,提交于2007年的″Loughborough Antennas and Propagation Conference″,第97到100页。
在通常情况下,会聚质量的鉴定可以取决于接收功率曲线的表示。这种表示将质量的变化表达为对会聚点的距离的函数,并且取决于信号的载波频率。所述表示如下:
-其最大值是在会聚点达到的,
-其作为目的天线与会聚点之间的距离的函数而单调递减。
还有可能考虑对于所有载波频率最大值相同的所谓的接收功率曲线的归一化表示。归一化表示是对会聚点的距离的单调递减函数,从而对于目的天线与会聚点之间的给定距离,如果Q1和Q2是对于各个载波频率f1和f2(f1小于f2)的两个相对会聚质量值,则Q1大于Q2。因而,对于在距会聚点的距离L处的目的天线的位置PA2,与载波频率f1的预均衡信号的传输对应的相对会聚质量值Q1大于与载波频率f2的预均衡信号的传输对应的相对会聚质量值Q2。
图3示出接收功率曲线的归一化表示,曲线QUAL1对应于在频率f1发送的预均衡信号的传输,曲线QUAL2对应于在频率f2上发送的预均衡信号的传输,从而频率f1小于频率f2。
在目的天线上接收到的信号的相对会聚质量因而根据信号的载波频率结合归一化表示的值而得以评估。
通过归一化表示满足上述特性的以下示例来以非限定性的方式示出相对会聚质量评估。
因而,相对会聚质量是由评估器EVAL2据相对运动v的测量以确定目的天线与会聚点的距离L而评估的。该距离L因而是由潜伏时延DL和相对运动v(例如以速度的形式)的估计的乘积而确定的,如下:
L=v.DL。
相对会聚质量Qv于是根据源天线所发送的预均衡信号的载波频率fp的波长λ而得以表达,其中,λ=c/fp,c表示光速,从而:
也可以根据通过0阶贝塞尔函数对接收功率曲线进行建模而评估相对会聚质量QBessel,如下:
也可以根据接收到的信号的时间对称性的估计来评估相对会聚质量。为此,对于分配给目的实体的带宽BEC的任何载波频率fk,评估器EVAL2评估所谓的信号对称性指数参数,由以下给出:
其中,Rek和Imk分别是接收到的数据信号s(t)的频率表示S(fK)的实部和虚部。相对会聚质量Qsym因而给出如下:
其中,Nf指定频带BEC中分配给目的通信实体EC2的载波频率的数量。
也可以根据接收到的信号的时间和功率对称性的估计而评估相对会聚质量。目的通信实体EC2的评估器EVAL2确定接收到的信号的N个时间对称性值Symt(n),用于相对于在与最高值采样s(tmax)对应的时刻tmax接收到的信号的采样的不同的时间偏差:
其中,E是接收到的信号的能量,并且τ是接收到的信号的估计时间扩展因子,n从1至N变化。
对称性值的数量N是目的通信实体的可配置参数,对于相对会聚质量的评估的精度随N而增加。
此外,目的通信实体的评估器EVAL2确定接收到的信号的功率的N个对称性值SymP(n),用于在时刻tmax相对于信号的采样的不同时间偏差,如下:
相对会聚质量Qsymp因而给出如下:
其中,atan指定反正切运算符。
也可以根据接收到的信号的时间扩展因子相对于参照会聚点的信号的时间扩展的估计而评估相对会聚质量。信号的时间扩展因子也一般在文献中指代为术语“时延扩展”。为此,源通信实体EC1将脉冲发送到目的通信实体EC2。后者因而接收在源天线与目的天线之间的传播信道的冲击响应hc(t)。目的通信实体的评估器EVAL2根据接收到的脉冲来构建基准信号ref(t),所述接收到的脉冲被应用了用于对信号进行预均衡的传播信道的冲击响应hrt(t)的估计的时间反转。在频域中,基准信号因而给出如下:
REF(f)=Hrt(f)*Hc(f).
相对会聚质量QDS于是由基准信号的时间扩展因子DSref与数据信号的扩展因子DSsig之间的比率给出:
也可以根据接收到的信号的功率与基准信号的功率之间的比率而评估相对会聚质量。该功率比率表示传播信道的自相关的估计。
为此,源通信实体将脉冲或导频信号发送到目的通信实体。目的通信实体EC2的评估器EVAL2估计源通信实体与目的通信实体之间的传播信道的冲击响应hc(t),或者以等同方式,估计传播信道的传递函数Hc(f)。
评估器EVAL2确定传播信道的功率。例如,传播信道的功率Pc是根据本领域技术人员公知的任何功率评估方法相对于信号的带宽B和带宽的大小W(B)而评估的:
评估器EVAL2还确定等效信道的功率Peq。等效信道是通过与用于对信号进行会聚的冲击响应对应的传播信道的传递函数Hrt(f)的共轭与传递函数Hc(f)的乘积而获得的。
Heq(f)=Hrt(f)*Hc(f)
相对会聚质量QEQ于是由功率比率给出如下:
也可以通过组合先前所描述的不同评估来获得相对会聚质量的评估。因而,考虑到根据相对运动和波长、根据相对运动和贝塞尔函数、根据接收到的信号的时间对称性的估计、根据时间和功率对称性的估计、根据时间扩展因子、以及根据信道的自相关而分别定义的评估Qv、QBessel、Qsym、Qsymp、QDS、QEQ,通过应用评估Qv、QBessel、Qsym、Qsymp、QDS和QEQ的单调递增组合来获得相对会聚质量。
现参照图4描述用于动态控制通过源天线A1和目的天线A2之间的传播信道的估计的时间反转而预均衡的信号的会聚的方法的第一实施例。
该方法是根据可配置迭代频率Fiter而反复迭代的。在从源通信实体EC1到目的通信实体EC2的数据传输时间期间,可以例如根据获得有效信道估计的频率来确定迭代频率。迭代是由具有指数n的迭代步骤IT以符号来表示的。基本初始化步骤INIT对应于指数n=1。
在初始化步骤INIT期间,源通信实体选择载波频率fp(1)和潜伏时延DL(1),以用于由时间反转预均衡的数据信号的传输。与该方法的第n迭代对应的载波频率和潜伏时延分别表示为fp(n)和DL(n)。
在步骤E1-1中,源通信实体确定待应用于数据信号的预均衡系数。通过源天线A1与目的天线A2之间的传播信道Cn(EC1→EC2)的估计出的冲击响应hrt,n(t)的时间反转来获得在当前时刻发送的应用于数据或基准信号的预均衡系数。
可以例如通过以下操作来进行该确定:由源通信实体发送脉冲或导频信号,接着由源通信实体或目的通信实体分别根据FDD传输模式或TDD传输模式分别估计传播信道。在目的实体进行估计的情况下,目的实体将估计传递到源通信实体。
在步骤E1-2中,源通信实体从源天线A1发送在通过在步骤E1-1期间确定的预均衡系数进行预先滤波之后所获得的预均衡数据信号sn(t)。
在步骤E1-3中,目的通信实体的评估器EVAL2例如依据先前描述的各方法之一根据接收到的信号来评估相对会聚质量Q(n)。
在步骤E1-4中,按照相对会聚质量Q(n),目的通信实体EC2确定是否需要关于会聚修改而询问源通信实体EC1。所应用的一个准则可以例如并且以非限定性方式对应于相对会聚质量Q(n)与目标相对会聚质量Qtarget的比较。如果相对会聚质量与目标相对会聚质量之间的偏差小于可配置阈值,则目的通信实体不请求任何会聚修改。
如果不需要请求会聚修改,则不执行迭代E1-5至E1-10。
在变形方式中,目的通信实体不应用任何准则,并且迭代E1-5以及后续迭代得以有系统地执行。
在步骤E1-5中,目的通信实体在当前时刻估计目的天线与会聚点之间的距离L(n)。该会聚点对应于在潜伏时延已经逝去之前在第n迭代上目的天线相对于源天线的的位置。
可以例如从读取相对会聚质量表来进行距离L(n)的估计。可配置质量表包含用于目的天线的各个位置的测量点。可以通过在由目的通信实体进行的学习时段期间进行的相对会聚质量评估或仿真来预先进行这些测量。
在如上所述根据0阶贝塞尔函数评估相对会聚质量的情况下,也可以基于贝塞尔函数来执行距离的评估,如下:
Bessel(L(n))=Q(n).
在步骤E1-6中,目的通信实体估计目的天线与对应于目标相对会聚质量Qtarget的位置Ptarget之间的距离ΔL(n)。
距离ΔL(n)的估计可以例如从读取先前所描述的相对质量表而进行,使得有可能评估位置Ptarget与会聚点之间的目标距离Ltarget。于是根据L(n)与Ltarget之间的差获得距离ΔL(n)。
在如上所述根据0阶贝塞尔函数的相对会聚质量的评估的情况下,也可以据贝塞尔函数进行目标距离Ltarget的评估,从而:
Bessel(Ltarget)=Qtarget
在变形中,也可以据目的通信实体中存储的值Ltarget进行距离ΔL(n)的估计。
在步骤E1-7中,目的通信实体的发射机EMET2将会聚修改请求发送到源通信实体。
该请求对应于包含在步骤E1-6期间确定的距离ΔL(n)的估计的请求的传输。
在步骤E1-8中,源通信实体的接收机REC1接收会聚修改请求,并且提取该请求中所包含的距离ΔL(n)的估计。
在步骤E1-9中,源通信实体选择从载波频率和潜伏时延选取的至少一个参数的值。
该选择是基于图3所示的接收功率曲线的归一化表示的特性而进行的,其如下:
-一方面,其作为距离对会聚点的函数并且因此作为相对运动v与潜伏时延DL的乘积的函数是减少的,
-并且另一方面,其为如此:对于目的天线与会聚点之间的给定距离L(n),如果Q1和Q2是各个载波频率f1和f2(f1小于f2)的两个相对会聚质量值,则Q1大于Q2。
源通信实体可以因而选择新的载波频率,或者选择新的潜伏时延,或者甚至选择载波频率和潜伏时延二者,以兑现会聚修改请求。因而通过比较不同载波频率的接收功率曲线的不同归一化表示来进行选择。这些归一化接收功率曲线表示例如以质量表的形式预先存储于源通信实体中。
可以通过从一个且同一频带而且还有分离频带选取载波频率或者甚至通过选取另一无线电通信系统而进行选择。
在步骤E1-10中,源通信实体的选择器SEL1修改在步骤E1-9期间选择的传输参数。于是以这一对新的参数fp(n+1)、DL(n+1)而反复迭代该方法的各步骤。
可以在由源通信实体进行通知之后由目的通信实体或者另外由本领域技术人员公知的盲类型时间和频率同步方法来考虑这些新的参数。
现参照图5描述用于动态控制通过源通信实体EC1与目的通信实体EC2之间的时间反转而预均衡的信号的会聚的方法的第二实施例。
该方法是根据可配置迭代频率Fiter而反复迭代的。在从源通信实体到目的通信实体的数据传输时间期间,可以例如将迭代频率确定为获得有效信道估计的频率函数。迭代是由具有指数n的迭代步骤IT以符号来表示的。基本初始化步骤INIT对应于指数n=1。
在初始化步骤INIT期间,源通信实体选择载波频率fp(1)和潜伏时延DL(1),以用于由时间反转预均衡的数据信号的传输。与该方法的第n迭代对应的载波频率和潜伏时延分别表示为fp(n)和DL(n)。
在步骤E2-1中,源通信实体确定待应用于数据信号的预均衡系数。通过源天线A1与目的天线A2之间的传播信道Cn(EC1→EC2)的估计出的冲击响应hrt,n(t)的时间反转来给出在当前时刻发送的应用于数据或基准信号的预均衡系数。
可以例如通过以下操作来进行该确定:由源通信实体发送脉冲或导频信号,接着由源通信实体或目的通信实体分别根据FDD传输模式或TDD传输模式分别估计传播信道。在目的实体进行估计的情况下,目的实体将估计传递到源通信实体。
在步骤E2-2中,源通信实体从源天线A1发送在通过在步骤E2-1期间确定的预均衡系数进行预先滤波之后所获得的预均衡数据信号sn(t)。
在步骤E2-3中,目的通信实体的评估器EVAL2例如依据先前描述的各方法之一根据接收到的信号来评估相对会聚质量Q(n)。
在步骤E2-4中,按照相对会聚质量Q(n),目的通信实体EC2确定是否需要关于会聚修改而询问源通信实体EC1。所应用的一个准则可以例如并且以非限定性方式对应于相对会聚质量Q(n)与目标相对会聚质量Qtarget的比较。如果相对会聚质量与目标相对会聚质量之间的偏差小于可配置阈值,则目的通信实体不请求任何会聚修改。
如果不需要请求会聚修改,则不执行迭代E2-5至E2-10。
在变形方式中,目的通信实体不应用任何准则,并且迭代E2-5以及后续迭代得以有系统地执行。
在步骤E2-5中,目的通信实体估计在目标相对会聚质量Qtarget与相对会聚质量Q(n)之间的相对质量偏差ΔQ(n)。
在步骤E2-6中,目的通信实体的发射机EMET2将会聚修改请求发送到源通信实体。
该请求对应于包含在步骤E2-5期间确定的相对质量偏差ΔQ(n)的估计的请求的传输。
在步骤E2-7中,源通信实体的接收机REC1接收会聚修改请求,并且从该请求提取相对质量偏差ΔQ(n)的估计。
在步骤E2-8中,目的通信实体根据值ΔQ(n)估计目的天线与对应于目标相对会聚质量Qtarget的位置Ptarget之间的距离ΔL(n)。
可以例如从读取包含作为对会聚点的距离的函数的相对会聚质量测量点的可配置相对质量表而进行距离ΔL(n)的估计。可以使用仿真来预先进行这些测量。
在通过前述0阶贝塞尔函数评估相对会聚质量的情况下,也可以从贝塞尔函数的应用来获得距离ΔL(n)的估计。
在步骤E2-9中,源通信实体选择从载波频率和潜伏时延选取的至少一个参数的值。
基于图3所示的接收信号功率曲线的归一化表示的特性而进行选择,其如下:
-一方面,其作为距离对会聚点的函数并且因此作为相对运动v与潜伏时延DL的乘积的函数是减少的,
-并且另一方面,其为如此:对于目的天线与会聚点之间的给定距离L(n),如果Q1和Q2是各个载波频率f1和f2(f1小于f2)的两个相对会聚质量值,则Q1大于Q2。
源通信实体可以因而选择新的载波频率,或者另外选择新的潜伏时延,或者甚至选择载波频率和潜伏时延二者,以兑现会聚修改请求。因而可以通过比较各个载波频率的各个归一化来进行选择。这些接收功率曲线归一化表示例如以质量表的形式预先存储于源通信实体中。
可以通过从一个且同一频带而且还有独特频带选取载波频率或者甚至通过选取另一无线电通信系统而进行选择。
在步骤E2-10中,源通信实体的选择器SEL1修改在步骤E2-9期间选择的传输参数。以这一对新的参数fp(n+1)、DL(n+1)而反复迭代该方法的各步骤。
可以在由源通信实体进行通知之后由目的通信实体或者由本领域技术人员公知的盲类型时间和频率同步方法来考虑这些新的参数。
现参照图6描述用于动态控制通过源通信实体EC1与目的通信实体EC2之间的时间反转而预均衡的信号的会聚的方法的第三实施例。
该方法是根据可配置迭代频率Fiter而反复迭代的。在从源通信实体到目的通信实体的数据传输时间期间,可以例如根据获得有效信道估计的频率来确定迭代频率。迭代是由具有指数n的迭代步骤IT以符号来表示的。基本初始化步骤INIT对应于指数n=1。
在初始化步骤INIT期间,源通信实体选择载波频率fp(1)和潜伏时延DL(1),以用于由时间反转预均衡的数据信号的传输。与该方法的第n迭代对应的载波频率和潜伏时延分别表示为fp(n)和DL(n)。
在步骤E3-1中,源通信实体确定待应用于数据信号的预均衡系数。通过源天线A1与目的天线A2之间的传播信道Cn(EC1→EC2)的估计出的冲击响应hrt,n(t)的时间反转来给出在当前时刻发送的应用于数据或基准信号的预均衡系数。
可以例如通过以下操作来进行该确定:由源通信实体发送脉冲或导频信号,接着由源通信实体或目的通信实体分别根据FDD传输模式或TDD传输模式分别估计传播信道。在目的实体进行估计的情况下,目的实体将估计传递到源通信实体。
在步骤E3-2中,源通信实体从源天线A1发送在通过在步骤E3-1期间确定的预均衡系数进行预先滤波之后所获得的预均衡数据信号sn(t)。
在步骤E3-3中,目的通信实体的评估器EVAL2例如依据先前描述的各方法之一根据接收到的信号来评估相对会聚质量Q(n)。
在步骤E3-4中,按照相对会聚质量Q(n),目的通信实体EC2确定是否需要关于会聚修改而询问源通信实体EC1。所应用的一个准则可以例如并且以非限定性方式对应于相对会聚质量Q(n)与目标相对会聚质量Qtarget的比较。如果相对会聚质量与目标相对会聚质量之间的偏差小于可配置阈值,则目的通信实体不请求任何会聚修改。
如果不需要寻求会聚修改,则不执行迭代E3-5至E3-10。
在变形方式中,目的通信实体不应用任何准则,并且迭代E3-5以及后续迭代得以有系统地执行。
在步骤E3-5中,目的通信实体估计目的天线与会聚点之间的距离L(n)。该会聚点对应于在潜伏时延已经逝去之前在第n迭代上目的天线相对于源天线的的位置。
可以例如从读取相对会聚质量表来进行距离L(n)的估计。可配置质量表包含用于目的天线的各个位置的测量点。可以通过在由目的通信实体进行的学习时段期间进行的相对会聚质量评估或仿真来预先进行这些测量。
在如上所述根据0阶贝塞尔函数评估相对会聚质量的情况下,也可以基于贝塞尔函数来进行距离的评估,如下:
Bessel(L(n))=Q(n).
在步骤E3-6中,目的通信实体估计目的天线与对应于目标相对会聚质量Qtarget的位置Ptarget之间的距离ΔL(n)。
可以例如从读取先前所描述的相对质量表而进行距离ΔL(n)的估计,其可以用于评估位置Ptarget与会聚点之间的目标距离Ltarget。于是根据L(n)与Ltarget之间的差获得距离ΔL(n)。
在如上所述根据0阶贝塞尔函数评估相对会聚质量的情况下,也可以基于贝塞尔函数来进行目标距离Ltarget的评估,如下:
Bessel(Ltarget)=Qtarget
在变形方式中,也可以基于先前配置的值Ltarget来进行距离ΔL(n)的估计。
在步骤E3-7中,目的通信实体选择从载波频率和潜伏时延选取的至少一个参数的值。该选择是基于图3所示的接收信号的功率曲线的归一化表示的特性而进行的,其如下:
-一方面,其作为距离对会聚点的函数并且因此作为相对运动v与潜伏时延DL的乘积的函数是减少的,
-并且另一方面,其为如此:对于目的天线与会聚点之间的给定距离L(n),如果Q1和Q2是各个载波频率f1和f2(f1小于f2)的两个相对会聚质量值,则Q1大于Q2。
目的通信实体可以因而选择新的载波频率,或者另外选择新的潜伏时延,或者甚至选择载波频率和潜伏时延二者,以兑现会聚修改请求。因而可以通过比较各个载波频率的各个归一化表示来进行选择。这些接收功率曲线的归一化表示例如以质量表的形式预先存储于目的通信实体中。
可以通过从一个且同一频带而且还有从独特频带选取载波频率或者甚至通过选取另一无线电通信系统而进行选择。
在步骤E3-8中,目的通信实体的发射机EMET2将会聚修改请求发送到源通信实体。
该请求对应于包含对所选频率值和或所选潜伏延迟的参考的请求的传输。
在步骤E3-9中,源通信实体的接收机REC1接收会聚修改请求,并且从该请求提取对所选频率和/或所选潜伏时延的值的参考。
在步骤E3-10中,源通信实体的选择器SEL1修改在步骤E3-9期间由目的通信实体选择的传输参数。
以这一对新的参数fp(n+1)、DL(n+1)而反复迭代该方法的各步骤。
在变形方式中,于在步骤E3-9期间源通信实体的接收机REC1已经接收到修改请求之后,源通信实体基于源通信实体所发送的参考来选择从载波频率和潜伏时延选取的至少一个参数的值。可以如在步骤E3-6中描述的那样进行该选择。
源通信实体的选择器SEL1于是修改传输参数。在此情况下,可以在由源通信实体进行通知之后由目的通信实体或者由本领域技术人员公知的盲类型时间和频率同步方法来考虑这些新的参数。
现参照图7描述用于动态控制通过源通信实体EC1与目的通信实体EC2之间的时间反转而预均衡的信号的会聚的方法的第四实施例。
该方法是根据可配置迭代频率Fiter而反复迭代的。在从源通信实体到目的通信实体的数据传输时间期间,可以例如根据获得有效信道估计的频率来确定迭代频率。迭代是由具有指数n的迭代步骤IT以符号来表示的。基本初始化步骤INIT对应于指数n=1。
在初始化步骤INIT期间,源通信实体选择载波频率fp(1)和潜伏时延DL(1),以用于由时间反转预均衡的数据信号的传输。与该方法的第n迭代对应的载波频率和潜伏时延分别表示为fp(n)和DL(n)。
在步骤E4-1中,源通信实体确定待应用于数据信号的预均衡系数。通过源天线A1与目的天线A2之间的传播信道Cn(EC1→EC2)的估计出的冲击响应hrt,n(t)的时间反转来给出在当前时刻发送的应用于数据或基准信号的预均衡系数。
可以例如通过以下操作来进行该确定:由源通信实体发送脉冲或导频信号,接着由源通信实体或目的通信实体分别根据FDD传输模式或TDD传输模式分别估计传播信道。在目的实体进行估计的情况下,目的实体将估计传递到源通信实体。
在步骤E4-2中,源通信实体从源天线A1发送在步骤E4-1期间确定的预均衡系数进行预先滤波所获得的预均衡数据信号sn(t)。
在步骤E4-3中,目的通信实体的评估器EVAL2例如依据先前描述的各方法之一根据接收到的信号来评估相对会聚质量Q(n)。
在步骤E4-4中,按照相对会聚质量Q(n),目的通信实体EC2确定是否需要关于会聚修改而询问源通信实体EC1。所应用的一个准则可以例如并且以非限定性方式对应于相对会聚质量Q(n)与目标相对会聚质量Qtarget的比较。如果相对会聚质量与目标相对会聚质量之间的偏差小于可配置阈值,则目的通信实体不请求任何会聚修改。
如果不需要请求会聚修改,则不执行迭代E4-5至E4-9。
在变形方式中,目的通信实体不应用任何准则,并且迭代E4-9以及后续迭代得以有系统地执行。
在步骤E4-5中,目的通信实体确定在步骤E4-4中评估的相对会聚质量Q(n)与目标相对会聚质量Qtarget之间的偏差ΔQ(n)。取决于接收功率曲线的特性(其作为距离对会聚点的函数而单调递减),目的实体,根据偏差ΔQ(n)的符号来确定目的天线是太靠近还是太远离会聚点,以使其能够获得相对会聚质量Qtarget。目的通信实体因而定义变化指数INDvar(n),其指示其对移动远离还是移动更接近于会聚点的期望。该变化指数可以例如并且以非限定性方式是所述符号,或者甚至是偏差ΔQ(n)的值。
在步骤E4-6中,目的通信实体的发射机EMET2将会聚修改请求发送到源通信实体。
该请求对应于包含在步骤E1-6期间确定的变化指数INDvar(n)的请求的传输。
在步骤E4-7中,源通信实体的接收机REC1接收会聚修改请求,并且提取该请求中所包含的变化指数INDvar(n)。
在步骤E4-8中,源通信实体选择从与变化指数INDvar(n)对应的载波频率和潜伏时延选取的至少一个参数的值。因而,在与请求对应的指数移动更接近于会聚点的情况下,源通信实体选择配对[fp(n+1),DL(n+1)],从而乘积fp(n+1).DL(n+1)小于乘积fp(n).DL(n)。
例如,源通信实体选择小于频率fp(n)的,或者另外通过可配置值-Δf的频偏而获得的,频率fp(n+1)。
源通信实体也可以选择小于潜伏时延DL(n)的,或者甚至通过缩减可配置时延Δt而获得的潜伏时延DL(n+1)。
源通信实体也可以组合载波频率的改变与潜伏时延的改变。也可以在一个且同一频带中、在独特频带中或甚至对于另一无线电通信系统而进行载波频率的选择。
相似地,在与请求对应的变化指数INDvar(n)移动远离于会聚点的情况下,源通信实体选择配对[fp(n+1),DL(n+1)],从而乘积fp(n+1).DL(n+1)大于乘积fp(n).DL(n)。
在步骤E4-9中,源通信实体的选择器SEL1修改在步骤E4-8期间选择的传输参数。以这一对新的参数fp(n+1)、DL(n+1)而反复迭代该方法的各步骤。
可以在由源通信实体进行通知之后由目的通信实体或者由本领域技术人员公知的盲类型时间和频率同步方法来考虑这些新的参数。
该方法也可以实现为双向传输。在特定实施例中,以信号并非同时在两个传输方向上发送的方式在两个传输方向上实现该方法。
在此描述的本发明涉及一种设备,用于动态控制目的通信实体中所实现的通过时间反转而预均衡的信号的会聚。因而,本发明还应用于计算机程序,显著地,在信息存储介质上或其中的计算机程序,适合于实现本发明。该程序可以使用任何编程语言,并且以源代码、目标代码形式,或者源代码与目标代码之间的中间代码的形式,例如具体地编译形式,或者以对于实现目的通信实体中实现的根据本发明的方法的各步骤中的操作而期望的任何其它形式。
在此描述的本发明还涉及一种设备,用于动态控制源通信实体中所实现的通过时间反转而预均衡的信号的会聚。因而,本发明还应用于计算机程序,显著地,在信息存储介质上或其中的计算机程序,适合于实现本发明。该程序可以使用任何编程语言,并且以源代码、目标代码形式,或者源代码与目标代码之间的中间代码的形式,例如具体地编译形式,或者以对于实现源通信实体中实现的根据本发明的方法的各步骤中的操作而期望的任何其它形式。
Claims (13)
1.一种用于在当前时刻动态控制由源通信实体(EC1)的源天线(A1)与目的通信实体(EC2)的目的天线(A2)之间的所估计的传播信道的时间反转而预均衡的信号的会聚的方法,
所述方法其特征在于包括以下步骤:
-由所述目的通信实体评估与在会聚点(FO)处的质量相比的由所述源天线发送并且由所述目的天线接收的预均衡信号的相对会聚质量(Q(n)),并且所评估的相对会聚质量是否不满足预定准则,
-由所述目的通信实体请求修改针对所述源通信实体的会聚点,以用于后续时刻。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,作为所述目的天线与所述会聚点之间的距离的函数,所述相对会聚质量(Q(n))是根据接收功率曲线的归一化表示(QUAL1,QUAL2)而确定的,所述表示是距离的递减函数,并且在所述会聚点处具有最大值。
3.根据权利要求1或2中的任一所述的方法,其中,所述修改请求步骤包括:
-估计在所述当前时刻的所述目的天线与对应于目标相对会聚质量(Qtarget)的位置(Ptarget)之间的距离(L(n)),
-发送包括所述距离的估计的针对所述源通信实体的修改请求。
4.根据权利要求1或2中的任一所述的方法,其中,所述修改请求步骤包括:
-估计在所述当前时刻评估的相对会聚质量值与目标相对会聚质量值(Qtarget)之间的偏差(ΔL(n)),
-发送包括所述偏差的估计的针对所述源通信实体的修改请求。
5.根据权利要求1或2中的任一所述的方法,其中,所述修改请求步骤包括:
-估计在所述当前时刻的所述目的天线与对应于目标相对会聚质量(Qtarget)的位置(Ptarget)之间的距离(L(n)),
-选择从载波频率和潜伏时延选取的至少一个参数的值,以用于下一时刻,
-发送针对所述源通信实体的请求,包括对所述至少一个所选择的参数的值的参考。
6.根据权利要求1或2中的任一所述的方法,其中,所述修改请求步骤包括:
-在所述相对会聚质量的估计与目标相对会聚质量(Qtarget)之间进行比较,
-确定变化指数INDvar(n)作为所述比较的结果的函数,
-发送包括所述变化指数的针对所述源通信实体的修改请求。
7.如权利要求1至6中的任一所述的方法,其中,在接收所述修改请求时,所述源通信实体修改从载波频率和潜伏时延选取的至少一个参数的值,以用于下一时刻。
8.一种用于目的通信实体(EC2)、用于在当前时刻动态控制由源通信实体EC1的源天线(A1)与目的通信实体(EC2)的目的天线(A2)之间的所估计的传播信道的时间反转而预均衡的信号的会聚的设备,
所述设备其特征在于它包括:
-用于评估相对于在会聚点(FO)处的质量的由所述源天线发送并且由所述目的天线接收的预均衡信号的相对会聚质量(Q(n))的装置(EVAL2),
-用于请求针对所述源通信实体以用于后续时刻的会聚修改的装置(EMET2)。
9.一种用于源通信实体(EC1)、用于在当前时刻动态控制由源通信实体(EC1)的源天线(A1)与目的通信实体(EC2)的目的天线(A2)之间的所估计的传播信道的时间反转而预均衡的信号的会聚的设备,
所述设备其特征在于它包括:
-用于接收由所述目的通信实体发送的会聚修改请求的装置(REC1),
-用于修改从载波频率和潜伏时延选取的至少一个参数的值的装置(SEL1)。
10.一种无线电通信系统的通信实体,其包括如权利要求8或9中所述的各设备中的至少一个。
11.一种无线电通信系统,其包括如权利要求10中所述的至少一个通信实体。
12.一种用于目的通信实体的计算机程序,包括用于控制当所述程序由所述目的通信实体运行时由所述实体实现如权利要求1至7中的任一所述的方法的这些步骤的软件指令。
13.一种用于源通信实体的计算机程序,包括用于控制当所述程序由所述源通信实体运行时由所述实体实现如权利要求1至7中的任一所述的方法的这些步骤的软件指令。
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