CN102414987A - 用于时间跟踪环路和频率跟踪环路的自适应跟踪步长 - Google Patents

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Abstract

提供了一种无线通信方法。该方法包括分析来自无线通信的一个或多个信道状况，并参照信道状况来自动地调整频率跟踪环路增益或时间跟踪环路增益。

Description

用于时间跟踪环路和频率跟踪环路的自适应跟踪步长
要求优先权
本申请要求享受2009年3月10日提交的题为ADAPTIVE TRACKINGSTEPS FOR TIME AND FREQUENCY TRACKING LOOPS的美国临时专利申请No.61/158,836的权益，故通过引用的方式将其内容并入本文。
技术领域
概括地说，下面的描述涉及无线通信系统，具体地说，涉及用于对无线通信系统中的时间跟踪和频率跟踪的自适应控制的方法。
背景技术
无线通信系统被广泛地部署以提供诸如语音、数据等各种类型的通信内容。这些系统可以是能够通过共享可用的系统资源(例如，带宽和发射功率)来支持与多个用户进行通信的多址系统。这种多址系统的例子包括码分多址(CDMA)系统、时分多址(TDMA)系统、频分多址(FDMA)系统、包括E-UTRA的3GPP长期演进(LTE)系统以及正交频分多址(OFDMA)系统。
正交频分多址(OFDM)通信系统有效地将整个系统带宽划分成多个(NF个)子载波，这些子载波还可以称为频率子信道、音调或频段。对于OFDM系统，首先用特定的编码方案来编码要发送的数据(即，信息比特)以生成编码比特，并将编码比特进一步分成多比特符号，然后将多比特符号映射到调制符号。每个调制符号对应于由用于数据传输的特定的调制方案(例如，M-PSK或M-QAM)定义的信号星座中的点。在可以由每个频率子载波的带宽决定的每个时间间隔上，可以在每个频率子载波上发送调制符号。从而，OFDM可以用于对抗由频率选择性衰落导致的符号间干扰(ISI)，ISI是由跨越系统带宽上的不同衰减量来表征的。
通常，无线多址通信系统能够同时支持针对经由前向和反向链路上的传输与一个或多个基站进行通信的多个无线终端的通信。前向链路(或下行链路)指的是从基站到终端的通信链路，而反向链路(或上行链路)指的是从终端到基站的通信链路。这种通信链路可以通过单输入单输出、多输入单输出或多输入多输出(MIMO)系统来建立。
上述系统和协议常常受制于极端的状况变化。这种状况包括“城区峡谷”情形，其中在城市的一部分中状况可能是理想的而当移动到建筑物后面时状况可能很差。在许多这种系统中曾将固定的跟踪增益或非优化的跟踪增益用于跟踪环路。例如，固定跟踪的问题在于：时间跟踪和/或频率跟踪对于城区峡谷而言太慢，或对于高等几何状况、站点线/视线范围内(lineof site/line of sight)静止的因特网连接而言太快且抖动。因而，单一跟踪步长/增益对任一种情形而言都不是最优的。虽然次优的解决方案对于语音连接是可能的，但对于因特网(例如，流传送类、下载类)连接会加剧无法实现的明显容量增益。传统的频率跟踪环路/时间跟踪环路(FTL/TTL)结构采用固定的环路增益，而不考虑信道状况。然而，这种环路增益是针对极低等几何状况下的最差情形而设计的。在高等几何状况或良好的信号状况下，最差情形下对环路增益的固定设置对这类状况而言不是最优的。
发明内容
为了提供对所要求保护的主题的某些方面的基本理解，下面给出了简要的发明内容。这种发明内容并非泛泛的概述，且并非旨在确定关键的/重要的要素或者描述所要求保护的主题的范围。其唯一目的是以简化的形式给出一些概念，以作为对稍后给出的更加详细的描述的前奏。
系统和方法为无线通信装置中的时间跟踪环路和频率跟踪环路提供了自适应跟踪步长。信号状况被自动地分析以确定针对设备的给定位置的当前的信号质量。例如，可以确定：设备处于给定的高等几何状况位置，并且时间环路或频率环路各自的跟踪增益能够自动地减小。在信号状况被检测为较差的低等几何状况情形下，时间环路增益或频率环路增益能够自动地增大。这种对检测到的状况的自适应调整是通过自适应步长控制以平滑和递增的方式来控制的。这种类型的控制使得对于检测到的状况能够自动地跟踪时间环路增益或频率环路增益，并同时参照检测到的状况而最小化过冲(例如，超过期望的增益位置)并最优化无线接收机。
为了实现上述和有关的目的，在本文中结合下面的描述和附图对某些说明性方面进行描述。然而，这些方面仅指示了可以采用所要求保护的主题的原理的方式中的少数方式，并且所要求保护的主题旨在包括所有的这些方面及其等价物。根据结合附图考虑的下面的详细描述，其它优点和新颖特征将变得显而易见。
附图说明
图1是为无线通信网络中的时间跟踪环路和频率跟踪环路提供自适应跟踪的系统的高层框图。
图2是在其中能够将自适应跟踪用于无线系统的示例性电路的高层框图。
图3是在其中能够将自适应跟踪用于无线系统的另一示例性电路的高层框图。
图4-7示出了表明如何选择并确定自适应跟踪步长的图。
图8示出了使用自适应跟踪的示例性通信装置。
图9示出了使用自适应跟踪的多址无线通信系统。
图10和11示出了使用自适应跟踪的示例性通信系统。
图12是用于无线通信系统的自动化自适应跟踪的流程图。
图13示出了用于自适应跟踪的示例性逻辑模块。
图14示出了用于在无线通信系统中设置时间跟踪环路增益和频率跟踪环路增益的方法。
具体实施方式
提供了用以促进无线通信的系统和方法。在一个方面，提供了无线通信方法。该方法包括分析来自无线通信的一个或多个信道状况参数，并参照该信道状况参数来自动地调整频率跟踪环路增益或时间跟踪环路增益。信道状况参数可以基于例如导频码片的能量与噪声及总干扰之比参数(Ecp/Nt)。
应注意的是，在本文描述的一个或多个示例性实施例中，所描述的功能可以在硬件、软件、固件或其任意组合中实现。如果在软件中实现，则可以将这些功能作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上或通过计算机可读介质传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质二者，通信介质包括有助于计算机程序从一个位置转移到另一个位置的任意介质。存储介质可以是能够由计算机存取的任意可用介质。通过举例而非限制的方式，这种计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储器、磁盘存储器或其它磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望程序代码并能够由计算机进行存取的任何其它介质。此外，任何连接可以适当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤光缆、双绞线、数字用户线(DSL)或者诸如红外线、无线和微波之类的无线技术从网站、服务器或其它远程源发送的，则同轴电缆、光纤光缆、双绞线、DSL或者诸如红外线、无线和微波之类的无线技术包括在介质的定义中。本文使用的磁盘和光盘包括压缩光盘(CD)、激光光盘、光盘、数字通用光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘，其中，磁盘通常磁性地复制数据，而光盘用激光光学地复制数据。上述各项的组合也应该包括在计算机可读介质的范围中。
现在参考图1，系统100为无线通信网络110的时间跟踪环路和频率跟踪环路提供自适应跟踪。系统100包括一个或多个基站120(也称为节点、演进型节点B-eNB、服务eNB、目标eNB、毫微微站、微微站)，其可以是能够在无线网络110上与各个设备130通信的实体。例如，每个设备130可以是接入终端(也称为终端、用户装置、移动性管理实体(MME)或移动设备)。设备130可以包括：自适应跟踪组件140(或多个这样的组件)，其分析几何参数或信道状况150以促进针对接收的无线信号的变化进行自动化的步长调整。用户装置130可以在当前位置上以及在该装置从一个位置运动到另一位置期间分析几何状况154。应注意的是，虽然未示出，但基站120(或网络100上的其它无线节点)还可以包括自适应跟踪。如图所示，基站120经由下行链路160与站130通信并经由上行链路170接收数据。这种对上行链路和下行链路的指定是任意的，因为设备130也可以经由下行链路发送数据并经由上行链路信道接收数据。应注意的是，虽然示出了两个组件120、130，但在网络110上可以采用两个以上的组件，其中这些另外的组件也可以适用于本文描述的信号处理。
通常，系统100为无线通信装置130中的时间跟踪环路和频率跟踪环路提供自适应跟踪步长。信号状况被自动地分析以确定针对设备的给定位置的当前的信号质量。例如，可以确定：设备处于给定的高等几何状况位置，并且时间环路或频率环路各自的跟踪增益能够自动地减小。在信号状况被检测为较差的低等几何状况情形下，时间环路增益或频率环路增益能够自动地增大。对检测到的状况的这种自适应调整是通过自适应步长控制以平滑和递增的方式来控制的。这种类型的控制能够使得对于检测到的状况能够自动地跟踪时间环路增益或频率环路增益，并同时参照检测到的状况而最小化过冲(例如，超过期望的增益位置)并最优化无线接收机。
在一个方面，系统100根据检测到的信道状况来动态地改变频率跟踪环路/时间跟踪环路(FTL/TTL)增益。例如，可以采用Ecp/Nt作为信道状况的度量，并且可以调整针对FTL/TTL增益的自动化的改变。应注意的是，Ecp/Nt被用于囊括小区负载影响，并且只是能够被分析以动态地调整增益的多种参数之一。
通常，移动设备130不断地遭受某种类型的衰落。当语音或数据呼叫被激活时，所述设备很少是静止的。即便设备130用于免提模式，车辆正在移动或者周围环境正在移动并从而环境持续地改变。然而，在使用因特网的情形下，当周围环境相对静止时，越来越多的移动电话可以进入准静止模式。这提升了对于当电话或设备130由于其在基站120的邻近以及静止连接而享受高容量时的极端情形进行最优化的需要。如下面将更详细地示出的，针对这种场景，增益步长大小应保持在最小以便实现最大益处。另一常见的运行环境是城区峡谷，在城区峡谷中动态环境支持较大的跟踪步长。高的多普勒参数也落在类似的类别中。
系统100能够考虑DL(下行链路)功率、跟踪环路误差(当且如果可用时)、Ecp/Nt、Ec/Io、多普勒参数(当且若果可用时)等，以针对下一时隙或帧时间来自动地确定用于跟踪环路的最优步长大小。虽然该系统可以用于无线业务处理，但该系统也可以被集成到搜索器组件中，如下面将详细描述的。信噪比(SNR)参数可以被用作驱动自适应跟踪组件140中的最优化机制的度量。两种常见的SNR度量Ecp/Nt和Ecp/Io略有不同。根据定义，Ecp/Nt是导频能量与噪声加干扰之比，而Ecp/Io是导频能量与总接收能量之比。Ecp/Nt更偏向于指示容量，而Ecp/Io更偏向于指示当前传输效率，并且这两个参数对于最优系统设计和改进都是有用的度量。
在另一方面，系统100可以用于实现无线通信方法。这包括分析来自无线通信的一个或多个几何参数，并部分地基于该几何参数来确定一个或多个信道状况。这还包括参照确定的信道状况或几何参数来自动地调整无线接收机中的频率跟踪环路增益或时间跟踪环路增益。例如，信道状况部分地基于导频码片的能量与总接收能量之比参数(Ecp/Io)、信噪比(SNR)，或者可以基于导频能量与噪声加干扰之比(Ecp/Nt)。信道状况或几何参数还可以基于下行链路功率、上行链路功率、跟踪环路误差、检测到的城区状况或多普勒参数。
该方法包括部分地基于信道状况或几何参数来递增地增大或减小步长增益参数。这包括根据解调器组件自动地调整频率跟踪环路增益或时间跟踪环路增益。类似地，该方法包括根据搜索器组件自动地调整频率跟踪环路增益或时间跟踪环路增益。在另一方面，该方法或系统包括根据rake单元(rake)、均衡器或指峰组件来自动地调整频率跟踪环路增益或时间跟踪环路增益。这可以包括分析运行状况(包括高等几何状况、低等几何状况或静止状况)，并参照该运行状况来最优化rake单元或均衡器中的增益。另一方面包括分析信道状态指示符(CSI)以最优化多输入多输出(MIMO)系统的反馈率。这还可以包括分析几何状况以确定最优的时间跟踪环路增益，或者分析几何状况以确定最优的频率跟踪环路增益。该方法包括分析时间偏差或频率偏差以确定最优的环路增益，或者调整时间跟踪环路以减轻rake单元定时波动，或者调整频率跟踪环路以最优化信道脉冲响应(CIR)。如可以意识到的，还可以根据本文描述的可自适应的步长增益来最优化其它组件或参数。
在继续描述之前，应注意的是，系统100可以用于接入终端或移动设备，并且可以是(例如)诸如SD卡、网卡、无线网卡之类的模块、计算机(包括膝上型计算机、桌上型计算机、个人数字助理(PDA))、移动电话、智能电话、或能够用于接入网络的任意其它适当的终端。终端通过接入组件(未示出)接入网络。在一个示例中，终端和接入组件之间的连接本质上可以是无线的，其中接入组件可以是基站而移动设备是无线终端。例如，终端和基站可以通过任何适当的无线协议来通信，这些适当的无线协议包括但不限于时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)、频分多址(FDMA)、正交频分复用(OFDM)、FLASH OFDM、正交频分多址(OFDMA)或任何其它适当的协议。
接入组件可以是与有线网络或无线网络相关联的接入节点。为此，接入组件可以是例如路由器、交换机等。接入组件可以包括一个或多个接口(例如，通信模块)以用于与其它网络节点进行通信。此外，接入组件可以是蜂窝型网络中的基站(或无线接入点)，其中，基站(或无线接入点)可以用以向多个用户提供无线覆盖区域。这种基站(或无线接入点)可被安排成向一个或多个蜂窝电话和/或其它无线终端提供相邻的覆盖区域。
现在参考图2，图2示出了在其中能够使用自适应跟踪的示例性高级系统200。为了简单起见，并未详细描述系统200中的每一组件。在方框214处示出了多天线输入210、212，其中各个输入和相关联的处理可以包括RF/模拟前端216、218，基带/接收机滤波器组件220、222，自动增益控制电路224、226，以及信号采样存储器228、230。Rake单元组件240可以包括指峰组件242、244，均衡器246，以及组合器248。Rake单元组件240是用于本文所描述的自适应跟踪的一个可能的位置。用于自适应跟踪的另一可能的位置包括搜索器组件250。系统200中的其它组件包括解交织器组件260、解码器262、缓冲器264以及介质层处理电路266。
例如，通过系统信息的提取，移动设备能够将运行状况确定为高等几何状况或低等几何状况、动态状况或相对静止状况。该信息有助于最优化Rake单元性能以及均衡器性能。其还能充当MIMO系统的较佳且高效的CSI(信道状态指示符)反馈率。可以对本文描述的系统进行误差评级以提供类似于回声消除的自适应步长大小或者提供归一化的步长大小或增益。例如，这改善了Rake单元性能和均衡器性能两者。因而，本申请主题的系统和方法专注于容量，而不考虑环境。例如，本文描述的系统在城区峡谷状况下在从用户装置到节点B的距离相当近但掉话(drop-off)剧烈时运行良好。城区峡谷状况和其它状况导致交替出现的低等几何状况场景和高等几何状况场景并加快了运行环境的快速变化，在这种情形下参照这种状况而采用自适应跟踪以达到最佳的总体性能。
转至图3，示出了能够使用自适应跟踪的另一电路示例300。电路300示出了能够使用自适应跟踪的示例性调制器结构/解调器结构。在一个方面，自适应跟踪组件(频率跟踪组件和/或时间跟踪组件)可以位于DemFront 310(解调器前端)DFE中，DemFront 310包括FFE(指峰前端)312和CPP(公共导频处理器)314。FFE 312通过旋转器和解扰单元来处理Pn位置和时间跟踪、频率误差校正。CPP 314处理诸如导频滤波之类的公共导频信号处理功能、用于旋转器的频率跟踪环路(FTL)、时间跟踪环路(TTL)以及接收信号强度指示符(RSSI)滤波。
CPP 314还向诸如调制解调器数字信号处理器(MDSP)316之类的其它DemFront 310部分馈送经滤波的输出，以使得能够进行解调、CQI估计、指峰管理等。自适应跟踪步长通过最优化TTL性能和FTL性能来提升接收机总体性能和信道效率，从而也提升用户体验。如可以意识到的，例如，其它组件可以将自适应跟踪特性集成到诸如搜索器组件320中。例如，电路300中的其它组件包括射频(RF)处理器330、低噪放大器332、D/A转换器334和A/D转换器336、接收机前端338、自动增益控制340、发射机组件350、其它解调器组件360以及诸如高级RISC(精简指令集)机器(ARM)370之类的通用处理器。
在另一方面，电路300可以被提供作为通信装置。该装置包括解调器组件(例如，DemFront 310)以确定来自无线通信的一个或多个信道状况参数。该装置包括指峰组件(例如，FFE 312)以根据信道状况参数来分析时间跟踪参数或频率误差参数。该装置还包括公共导频处理器(例如，CPP314)以参照时间跟踪参数、频率误差参数或信道状况参数来自动地调整无线接收机中的频率跟踪环路增益或时间跟踪环路增益。例如，公共导频处理器可以操作地耦合到具有经滤波的输出的调制解调器数字信号处理器(MDSP)，在这种情形下MDSP能够进行解调、信道质量估计或指峰管理。该通信装置可以包括搜索器组件(例如，320)以调整无线接收机中的频率跟踪环路增益或时间跟踪环路增益。该通信装置还可以包括射频(RF)处理器(例如，330)、低噪放大器(例如，332)、自动增益控制(例如，340)、发射机组件(例如，350)或通用处理器(例如，370)以调整无线接收机中的频率跟踪环路增益或时间跟踪环路增益。
图4-7示出了表明可以如何选择和确定自适应跟踪步长的图。如在仿真和实验室测试中所表明的，发现了定时抖动(以标准偏差测量的)和时间跟踪环路(TTL)TC(时间常量)之间的关系。分别针对高等几何状况和低等几何状况取两个测量点以导出最佳曲线。在定时抖动的标准偏差和时间常量(TC)之间存在折衷。图4示出了几何状况非常低等(即，-11dB)时的这种情形。基于这种分析，已将默认增益设置为4096(＝2^12)。现在，如果将相同的逻辑应用到15dB的高等几何状况，则生成图5中的图形。
应注意的是，与低等几何状况情形相比，该定时抖动是非常低的。基于图4和图5，选择在维持与低等几何状况情形中的时间常量相近的时间常量的同时尽可能使定时抖动最小化的TTL环路增益。例如，在这种信道状况下选择256(＝2^8)。可以将两种几何状况之间及周围的最佳时间常量进行外插和内插以适用于运行中的几何状况。例如，类似的分析导致针对-11dB的几何状况选择FTL环路增益1024以及针对15dB的几何状况选择FTL环路增益64。在内插和外插中提供类似的过程以适用于运行中的几何状况。先前的分析是针对-11dB的几何状况和15dB的几何状况的。在下面的段落中，从-11dB到15dB对几何状况进行扫描并计算适当的环路增益。下面的准则用于确定适当的环路增益。
环路增益选择准则(准则1)：选择在满足下列条件的同时尽可能使时间抖动/频率抖动最小化的环路增益：
·在TTL的情形下：定时抖动的标准偏差＜0.04码片，时间常量＜10ms。
·在FTL的情形下：定时抖动的标准偏差＜40Hz，时间常量＜3.7ms。
可以在FTL和TTL中使用不同的准则以与先前的默认环路增益一致。
图6示出了基于上面的准则1组合并计算出的TTL/FTL增益的线610，其中环路增益被限定于2的整数次幂。应注意的是，在线610的任意部分上，都将FTL增益设为TTL增益的1/4(例如，如果在线610上将TTL增益设为4096，那么在线610的相同点处将FTL增益设为1024)。由于实现偏好，使用线性方程而非查找表。在对数-对数域中这种关系被证明具有很好的线性(这在图7中示出)，其中点状线710表示TTL增益而短划线720表示FTL增益。使用MMSE准则，这两条曲线可以由以下式子近似：
TTL：log2(TTL增益)＝-0.3341*(Ecp/Io)+4.5560
FTL：log2(FTL增益)＝-0.3330*(Ecp/Io)+2.4077，其中Ecp/Io以dB为单位。
事实上，可根据信道质量指示符(CQI)算法得到10*log10(9*(2^11)*Ecp/Io)。将其表示为X。然后，根据上面的关系，将该表实现为：
对于TTL：TTL增益＝2^(19-Gaussian(X/3))
对于FTL：FTL增益＝2^(17-Gaussian(X/3))，其中，[A]是不大于A的整数。为了健壮性，对TTL/FTL增益的动态范围做如下限制。
[128，32]＜＝[TTL，FTL]＜＝[4096，1024]
可以将较低的TTL环路增益应用于Rake单元以避免定时抖动。TTL通常在Rake单元中发挥比在均衡器中更加重要的作用。可以将较低的FTL环路增益应用于均衡器以改善CIR估计，从而减少FTL抖动，而TTL是不相关的。当在高等几何状况下运行时，最优步长大小使得接收机性能有所改变。3G网络的主要益处在于容量，因为其允许在高等几何状况下且通过高数据率进行下载。在用户体验以及信道效率上有显著的改进。例如，对于像诸如音频、视频或电视之类的流媒体递送一样的应用而言，这种改进尤其显著。
图8示出了通信装置800，其可以是例如诸如无线终端之类的无线通信装置。另外或作为另一种选择，通信装置800可以驻留在有线网络内。通信装置800可以包括存储器802，存储器802能够保存用于在无线通信终端中执行信号分析的指令。此外，通信装置800可以包括处理器804，处理器804可以执行存储器802中的指令和/或从另一网络设备接收的指令，其中，指令可以涉及对通信装置800或相关的通信装置进行配置或操作。
参考图9，图9示出了多址无线通信系统900。多址无线通信系统900包括多个小区，包括小区902、904和906。在系统900的方面，小区902、904和906可以包括节点B，节点B包括多个扇区。多个扇区可以由天线组形成，其中每个天线负责与小区的一部分中的UE通信。例如，在小区902中，天线组912、914和916可以各自对应于不同的扇区。在小区904中，天线组918、920和922各自对应于不同的扇区。在小区906中，天线组924、926和928各自对应于不同的扇区。小区902、904和906可以包括若干无线通信设备(例如，用户装置或UE)，这些无线通信设备能够与每个小区902、904或906中的一个或多个扇区进行通信。例如，UE 930和932可以与节点B 942通信，UE 934和936可以与节点B 944通信，UE 938和940可以与节点B 946通信。
现在参考图10，图10示出了根据一个方面的多址无线通信系统。接入点1000(AP)包括多个天线组，一个天线组包括1004和1006，另一天线组包括1008和1010，而再一天线组包括1012和1014。在图10中，对于每个天线组仅示出了两个天线，然而，对于每个天线组可以利用更多或更少的天线。接入终端1016(AT)与天线1012和1014通信，其中，天线1012和1014在前向链路1020上向接入终端1016发送信息，并在反向链路1018上从接入终端1016接收信息。接入终端1022与天线1006和1008通信，其中，天线1006和1008在前向链路1026上向接入终端1022发送信息，并在反向链路1024上从接入终端1022接收信息。在FDD系统中，通信链路1018、1020、1024和1026可以使用不同的频率进行通信。例如，前向链路1020可以使用与反向链路1018所使用的频率不同的频率。
每组天线和/或其被设计成在其中进行通信的区域常称为接入点的扇区。每个天线组均被设计成与由接入点1000所覆盖的区域的扇区中的接入终端进行通信。在前向链路1020和1026上的通信中，接入点1000的发射天线利用波束成形以针对不同的接入终端1016和1024提升前向链路的信噪比。另外，与通过单个天线向其所有接入终端进行发送相比，使用波束成形向随机散布在其覆盖区域的接入终端进行发送的接入终端对邻近小区中的接入终端造成较小的干扰。接入点可以是用于与终端进行通信的固定站，并且还可以称为接入点、节点B或某个其它术语。接入终端还可以称为接入终端、用户装置(UE)、无线通信设备、终端、接入终端或某个其它术语。
参考图11，系统1100示出了MIMO系统1100中的发射机系统1110(也称为接入点)和接收机系统1150(也称为接入终端)。在发射机系统1110处，从数据源1112向发射(TX)数据处理器1114提供多个数据流的业务数据。在各自的发射天线上发送每个数据流。TX数据处理器1114基于为每个数据流选择的特定的编码方案来对该数据流的业务数据进行格式化、编码和交织以提供编码的数据。
可以使用OFDM技术将每个数据流的编码数据与导频数据进行复用。导频数据通常是以已知的方式进行处理的已知的数据模式，并且可以在接收机系统处用来估计信道响应。然后，基于为每个数据流选择的特定的调制方案(例如，BPSK、QSPK、M-PSK或M-QAM)对该数据流的经复用的导频和编码数据进行调制(即，符号映射)以提供调制符号。可以通过由处理器1130执行的指令来确定每个数据流的数据速率、编码和调制。
然后，将所有数据流的调制符号提供给TX MIMO处理器1120，TXMIMO处理器1120可以进一步处理该调制符号(例如，针对OFDM的)。然后，TX MIMO处理器1120将NT个调制符号流提供给NT个发射机(TMTR)1122a至1122t。在某些实施例中，TX MIMO处理器1120将波束成形权重应用到该数据流的符号以及从其发送该符号的天线。
每个发射机1122接收并处理各自的符号流以提供一个或多个模拟信号，并进一步调节(例如，放大、滤波以及上变频)该模拟信号以提供适合于在MIMO信道上进行传输的经调制的信号。然后，将来自发射机1122a至1122t的NT个经调制的信号分别从NT个天线1124a至1124t发射。
在接收机系统1150处，由NR个天线1152a至1152r接收发射的经调制的信号，并将来自每个天线1152的接收的信号提供给各自的接收机(RCVR)1154a至1154r。每个接收机1154调节(例如，滤波、放大以及下变频)各自接收的信号，数字化经调节的信号以提供采样，并进一步处理该采样以提供对应的“接收的”符号流。
然后，RX数据处理器1160从NR个接收机1154接收NR个接收的符号流，并基于特定的接收机处理技术对其进行处理以提供NT个“经检测的”符号流。然后，RX数据处理器1160对每个经检测的符号流进行解调、解交织以及解码，以恢复该数据流的业务数据。由RX数据处理器1160进行的处理与发射机系统1110处由TX MIMO处理器1120和TX数据处理器1114所执行的处理互补。
处理器1170周期性地确定要使用哪个预编码矩阵(在下面进行讨论)。处理器1170生成包括矩阵索引部分和秩值部分的反向链路消息。反向链路消息可以包括关于通信链路和/或接收的数据流的各种类型信息。然后，反向链路消息由TX数据处理器1138(其还从数据源1136接收多个数据流的业务数据)进行处理，由调制器1180进行调制，由发射机1154a至1154r进行调节，并被发送回发射机系统1110。
在发射机系统1110处，来自接收机系统1150的经调制的信号由天线1124进行接收，由接收机1122进行调节，由解调器1140进行解调，并由RX数据处理器1142进行处理，以提取由接收机系统1150发送的反向链路消息。然后，处理器1130确定将哪个预编码矩阵用于确定波束成形权重，然后处理所提取的消息。
现在参考图12，示出了无线通信方法1200。虽然为了简要说明的目的，将该方法表示并描述为一系列动作，但应理解和意识到的是，该方法不限于动作的顺序，因为根据一个或多个实施例，一些动作可以按照与本文所示出和描述的顺序不同的顺序发生和/或与其它动作并发地发生。例如，本领域的技术人员将理解并意识到的是，方法可以被替代地表示为一系列相互关联的状况或事件，诸如在状况图中所示。然而，可以不必利用所有示出的动作就实现根据所要求保护的主题的方法。
前进至1210，对导频码片的能量进行分析。这还可以包括对基本上任何类型的诸如信噪比等之类的信号质量参数的分析。在1220处，确定干扰参数。如先前所提到的，根据在1210和1220处确定的参数，可以在1230处确定信道状况，诸如对Ecp的估计，其中Ecp是码片导频能量与干扰之比。如能够意识到的，可以处理其它信号质量比。在1240处，参照在1230处分析的所确定的信道状况，来自动地调整跟踪和/或频率环路(例如，调高或调低环路增益)。如先前所提到的，这种跟踪环路可以包括时间跟踪环路和/或频率跟踪环路。
如先前所提到的，可以针对无线通信网络中的时间跟踪环路和频率跟踪环路来自动地或动态地调整自适应跟踪步长。信号状况被自动地分析以确定针对设备的给定位置的当前信号质量。例如，可以确定：设备处于给定的高等几何状况位置，并且时间环路或频率环路各自的跟踪增益可以被自动地减小。在信号状况被检测为很差的低等几何状况情形下，可以按递增方式或逐步方式自动地增大时间环路增益或频率环路增益(例如，以1db或2db的增量来增大增益)。这种对检测到的状况的自适应调整是通过自适应步长控制以平滑和递增的方式来控制的。这种类型的控制使得对于检测到的状况能够自动地跟踪时间环路增益或频率环路增益，并同时参照该检测到的状况而最小化过冲(例如，超过期望的增益位置)并最优化无线接收机。
本文描述的技术处理可以由各种方式来实现。例如，这些技术可以在硬件、软件或其组合中实现。对于硬件实现，处理单元可以在一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、设计成执行本文描述的功能的其它电子单元、或其组合中实现。对于软件，可以通过执行本文描述的功能的模块(例如，过程、函数等)来实现。软件代码可以存储在存储器单元中并由处理器来执行。
现在转到图13，提供了涉及无线信号处理的系统。该系统表示为一系列相互关联的功能框，这些功能框可以表示由处理器、软件、硬件、固件、或其任意适当的组合实现的功能。
参考图13，提供了无线通信系统1300。系统1300包括用于处理来自无线通信的一个或多个几何参数的逻辑模块1302或单元。这包括用于部分地基于几何参数分析一个或多个信道状况的逻辑模块1304或单元。这还包括用于参照所确定的信道状况或几何参数来选择无线接收机中的频率跟踪环路增益或时间跟踪环路增益的逻辑模块1306或组件。
图14示出了用于设置无线通信系统中的时间跟踪和频率跟踪环路增益的方法1400。如上面提到的，发现在定时抖动(以标准偏差测量的)和时间跟踪环路(TTL)TC(时间常量)之间存在关系。前进至动作1410，选择在维持与低等几何状况情形下的时间常量相近的时间常量的同时尽可能使定时抖动最小化的TTL环路增益。例如，在这种信道状况下选择256(＝2^8)。可以将两种几何状况之间及周围的最佳时间常量进行外插和内插以适用于运行中的几何状况。例如，类似的分析导致针对-11dB的几何状况选择FTL环路增益1024以及针对15dB的几何状况选择FTL环路增益64。在内插和外推中提供类似的过程以适用于运行中的几何状况。先前的分析是针对-11dB的几何状况和15dB的几何状况的。例如，从-11dB到15dB对几何状况进行扫描并计算适当的环路增益。下面的准则用于确定适当的环路增益。
在动作1420和1430处的环路增益选择准则(准则1)：选择在满足下列条件的同时尽可能使时间抖动/频率抖动最小化的环路增益：
·在动作1420处在TTL的情形下：确定定时抖动的标准偏差＜0.04码片，时间常量＜10ms。
·在动作1430处在FTL的情形下：确定定时抖动的标准偏差＜40Hz，时间常量＜3.7ms。可以在FTL和TTL中使用不同的准则以与先前的默认环路增益一致。
在动作1440处，环路增益可以用Ecp/Io通过以下式子来近似：
TTL：log2(TTL增益)＝-0.3341*(Ecp/Io)+4.5560
FTL：log2(FTL增益)＝-0.3330*(Ecp/Io)+2.4077，其中，Ecp/Io以dB为单位。
事实上，可根据信道质量指示符(CQI)算法得到10*log10(9*(2^11)*Ecp/Io)。将其表示为X。然后根据上面的关系，在动作1450处用Gaussian函数将该表实现为：
对于TTL：TTL增益＝2^(19-Gaussian(X/3))
对于FTL：FTL增益＝2^(17-Gaussian(X/3))，
为了健壮性，对TTL/FTL增益的动态范围做如下限制。
[128，32]＜＝[TTL，FTL]＜＝[4096，1024]
在另一方面，提供一种通信装置。其包括：存储器，其保存用于执行以下操作的指令：分析来自无线通信的一个或多个几何参数，部分地基于几何参数来处理一个或多个信道状况，以及参照所确定的信道状况或几何参数来自动地调整无线接收机中的频率跟踪环路增益或时间跟踪环路增益；以及处理器，其执行所述指令。信道状况部分地基于导频码片的能量与总接收能量之比参数(Ecp/Io)、信噪比(SNR)或导频能量与噪声加干扰比(Ecp/Nt)。
在另一方面，提供了包括计算机可读介质的计算机程序产品，该计算机可读介质包括用于自适应步长控制的代码，该代码包括：用于使得计算机监测来自无线通信的多个几何参数的代码；用于使得计算机部分地基于该多个几何参数处理一个或多个信道状况的代码；以及用于使得计算机参照所确定的信道状况或所述多个几何参数来调整无线接收机中的频率跟踪环路增益或时间跟踪环路增益的代码。这还可以包括分析针对多输入多输出(MIMO)系统的一个或多个信道状况参数。
在一个方面，逻辑信道被分类成控制信道和业务信道。逻辑控制信道包括广播控制信道(BCCH)，其为用于广播系统控制信息的DL信道。寻呼控制信道(PCCH)是用于传送寻呼信息的DL信道。多播控制信道(MCCH)是用于发送一个或若干个MTCH的多媒体广播和多播服务(MBMS)调度与控制信息的点对多点DL信道。通常，在建立RRC连接之后，该信道仅由接收MBMS(注意：老式的MCCH+MSCH)的UE使用。专用控制信道(DCCH)是发送专用控制信息的点对点双向信道，并且由具有RRC连接的UE使用。逻辑业务信道包括专用业务信道(DTCH)，其为专用于一个UE用于用户信息的传送的点对点双向信道。另外，多播业务信道(MTCH)为用于发送业务数据的点对多点DL信道。
传输信道被分类成DL和UL。DL传输信道包括广播信道(BCH)、下行链路共享数据信道(DL-SDCH)和寻呼信道(PCH)，其中，PCH支持UE省电(由网络向UE指示DRX循环)，其在整个小区上广播并映射到能够用于其它控制/业务信道的PHY资源。UL传输信道包括随机接入信道(RACH)、请求信道(REQCH)、上行链路共享数据信道(UL-SDCH)以及多个PHY信道。该PHY信道包括一组DL信道和UL信道。
例如，DL PHY信道包括：公共导频信道(CPICH)、同步信道(SCH)、公共控制信道(CCCH)、共享DL控制信道(SDCCH)、多播控制信道(MCCH)、共享UL分配信道(SUACH)、确认信道(ACKCH)、DL物理共享数据信道(DL-PSDCH)、UL功率控制信道(UPCCH)、寻呼指示符信道(PICH)和负载指示符信道(LICH)。
例如，UL PHY信道包括：物理随机接入信道(PRACH)、信道质量指示符信道(CQICH)、确认信道(ACKCH)、天线子集指示符信道(ASICH)、共享请求信道(SREQCH)、UL物理共享数据信道(UL-PSDCH)和宽带导频信道(BPICH)。
其它术语/组成部分包括：3G(第三代)、3GPP(第三代合作伙伴计划)、ACLR(邻近信道泄露比)、ACPR(邻近信道功率比)、ACS(邻近信道选择性)、ADS(高级设计系统)、AMC(自适应调制和编码)、A-MPR(附加最大功率降低)、ARQ(自动重复请求)、BCCH(广播控制信道)、BTS(基站收发机)、CDD(循环延迟分集)、CCDF(互补累积分布函数)、CDMA(码分多址)、CFI(控制格式指示符)、Co-MIMO(协作式MIMO)、CP(循环前缀)、CPICH(公共导频信道)、CPRI(通用公共无线接口)、CQI(信道指示符)、CRC(循环冗余校验)、DCI(下行链路控制指示符)、DFT(离散傅里叶变换)、DFT-SOFDM(离散傅里叶变换扩展OFDM)、DL(下行链路，基站到用户的传输)、DL-SCH(下行链路共享信道)、D-PHY(500Mbps物理层)、DSP(数字信号处理)、DT(开发工具集)、DVSA(数字向量信号分析)、EDA(电子设计自动化)、E-DCH(增强型专用信道)、E-UTRAN(演进型UMTS陆地无线接入网)、eMBMS(演进型多媒体广播多播服务)、eNB(演进型节点B)、EPC(演进型分组核心)、EPRE(每资源元素的能量)、ETSI(欧洲电信标准协会)、E-UTRA(演进型UTRA)、E-UTRAN(演进型UTRAN)、EVM(误差向量幅值)以及FDD(频分双工)。
其它术语还包括：FFT(快速傅里叶变换)、FRC(固定参考信道)、FS1(帧结构类型1)、FS2(帧结构类型2)、GSM(全球移动通信系统)、HARQ(混合自动重传请求)、HDL(硬件描述语言)、HI(HARQ指示符)、HSDPA(高速下行链路分组接入)、HSPA(高速分组接入)、HSUPA(高速上行链路分组接入)、IFFT(逆FFT)、IOT(互操作测试)、IP(因特网协议)、LO(本地振荡器)、LTE(长期演进)、MAC(介质访问控制)、MBMS(多媒体广播多播服务)、MBSFN(单频网络上的多播/广播)、MCH(多播信道)、MIMO(多输入多输出)、MISO(多输入单输出)、MME(移动性管理实体)、MOP(最大输出功率)、MPR(最大功率降低)、MU-MIMO(多用户MIMO)、NAS(非接入层)、OBSAI(开放基站架构接口)、OFDM(正交频分复用)、OFDMA(正交频分多址)、PAPR(峰均功率比)、PAR(峰均比)、PBCH(物理广播信道)、P-CCPCH(主公共控制物理信道)、PCFICH(物理控制格式指示符信道)、PCH(寻呼信道)、PDCCH(物理下行链路控制信道)、PDCP(分组数据汇聚协议)、PDSCH(物理下行链路共享信道)、PHICH(物理混合ARQ指示符信道)、PHY(物理层)、PRACH(物理随机接入信道)、PMCH(物理多播信道)、PMI(预编码矩阵指示符)、P-SCH(主同步信号)、PUCCH(物理上行链路控制信道)以及PUSCH(物理上行链路共享信道)。
其它术语包括：QAM(正交振幅调制)、QPSK(正交相移键控)、RACH(随机接入信道)、RAT(无线接入技术)、RB(资源块)、RF(射频)、RFDE(RF设计环境)、RLC(无线链路控制)、RMC(参考测量信道)、RNC(无线网络控制器)、RRC(无线资源控制)、RRM(无线资源管理)、RS(参考信号)、RSCP(接收信号码功率)、RSRP(参考信号接收功率)、RSRQ(参考信号接收质量)、RSSI(接收信号强度指示符)、SAE(系统架构演进)、SAP(服务接入点)、SC-FDMA(单载波频分多址)、SFBC(空频块编码)、S-GW(服务网关)、SIMO(单输入多输出)、SISO(单输入单输出)、SNR(信噪比)、SRS(探测参考信号)、S-SCH(辅同步信号)、SU-MIMO(单用户MIMO)、TDD(时分双工)、TDMA(时分多址)、TR(技术报告)、TrCH(传输信道)、TS(技术规范)、TTA(电信技术协会)、TTI(传输时间间隔)、UCI(上行链路控制指示符)、UE(用户装置)、UL(上行链路，用户到基站的传输)、UL-SCH(上行链路共享信道)、UMB(超移动宽带)、UMTS(通用移动电信系统)、UTRA(通用陆地无线接入)、UTRAN(通用陆地无线接入网)、VSA(向量信号分析器)、W-CDMA(宽带码分多址)。
应注意的是，在本文中结合终端对各个方面进行了描述。终端还可以称为系统、用户设备、用户单元、用户站、移动站、移动设备、远程站、远程终端、接入终端、用户终端、用户代理或用户装置。用户设备可以是蜂窝电话、无绳电话、会话发起协议(SIP)电话、无线本地环路(WLL)站、PDA、具有无线连接能力的手持设备、终端中的模块、能够附属于或集成到主机设备中的卡(例如，PCMCIA卡)或连接到无线调制解调器的其它处理设备。
然而，可以使用标准编程和/或工程技术将所要求保护的主题的各个方面实现为方法、装置或制品，以产生用于控制计算机或计算组件来实现所要求保护的主题的各个方面的软件、固件、硬件或其任意组合。如本文所使用的术语“制品”旨在包含可从任何计算机可读设备、载波或介质访问的计算机程序。例如，计算机可读介质可以包括但不限于磁存储设备(例如，硬盘、软盘、磁带……)、光盘(例如，压缩光盘(CD)、数字多功能光盘(DVD)……)、智能卡以及闪存设备(例如，卡、棒、钥匙驱动器……)。此外应意识到的是，载波可以用于携带计算机可读电子数据，诸如用于发送和接收语音邮件或用于接入诸如蜂窝网络之类的网络的那些数据。当然，本领域的技术人员将认识到，在不背离本文所描述的内容的范围和精神的前提下，可以对此配置进行许多修改。
如在本申请中使用的，术语“组件”、“模块”、“系统”、“协议”等意指与计算机相关的实体，而无论其是硬件、硬件和软件的组合、软件、执行中的软件。例如，组件可以是但不限于在处理器上运行的处理过程、处理器、对象、可执行文件、执行的线程、程序和/或计算机。通过说明的方式，在服务器上运行的应用和该服务器两者均可以是组件。一个或多个组件可以驻留在过程和/或执行的线程内，并且组件可以位于一台计算机上或者分布在两台或更多台计算机之间。
上面已描述的内容包括一个或多个实施例的例子。当然，不可能出于描述上述实施例的目的而描述每一种可想象到的组件组合或方法组合，但是本领域的普通技术人员可以认识到的是，各种实施例的许多进一步的组合和排列都是可行的。因此，所描述的实施例旨在包含落入所附权利要求的精神和范围内的所有这种变更、修改和变化。就说明书或权利要求书中使用的“包含”一词而言，该词的涵盖方式类似于“包括”一词，就如同“包括”一词在权利要求中用作衔接词所解释的那样。

Claims (33)

1.一种无线通信方法，包括：
分析来自无线通信的一个或多个信道状况参数；
部分地基于所述信道状况参数来确定一个或多个信道状况；以及
参照所述信道状况参数来自动地调整无线接收机中的频率跟踪环路增益或时间跟踪环路增益。
2.根据权利要求1所述的方法，所述信道状况参数部分地基于导频码片的能量与总接收能量之比参数(Ecp/Io)。
3.根据权利要求1所述的方法，所述信道状况参数基于信噪比(SNR)。
4.根据权利要求1所述的方法，所述信道状况参数基于导频能量与噪声加干扰之比(Ecp/Nt)。
5.根据权利要求1所述的方法，所述信道状况参数基于下行链路功率、上行链路功率、跟踪环路误差、检测出的城区状况或多普勒参数。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括部分地基于所述信道状况参数来递增地增大或减小步长增益参数。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括根据解调器组件来自动地调整所述频率跟踪环路增益或所述时间跟踪环路增益。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括根据搜索器组件来自动地调整所述频率跟踪环路增益或所述时间跟踪环路增益。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括根据rake单元、均衡器或指峰组件来自动地调整所述频率跟踪环路增益或所述时间跟踪环路增益。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括：分析包括高等几何状况、低等几何状况或静止状况的运行状况，并参照所述运行状况来最优化rake单元或均衡器中的增益。
11.根据权利要求10所述的方法，分析信道状态指示符(CSI)以最优化多输入多输出(MIMO)系统的反馈率。
12.根据权利要求1所述的方法，还包括分析几何状况以确定最优的时间跟踪环路增益。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括分析几何状况以确定最优的频率跟踪环路增益。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括分析时间偏差或频率偏差以确定最优的环路增益。
15.根据权利要求1所述的方法，还包括调整时间跟踪环路以减轻rake单元定时波动或者调整频率跟踪环路以最优化信道脉冲响应(CIR)。
16.一种通信装置，包括：
存储器，其保存用于以下操作的指令：分析来自无线通信的一个或多个几何参数，部分地基于所述几何参数来处理一个或多个信道状况，以及参照所述信道状况或几何参数来动态地调整无线接收机中的频率跟踪环路增益或时间跟踪环路增益；以及
处理器，其执行所述指令。
17.根据权利要求16所述的通信装置，所述信道状况部分地基于导频码片的能量与总接收能量之比参数(Ecp/Io)、信噪比(SNR)或导频能量与噪声加干扰之比(Ecp/Nt)。
18.根据权利要求16所述的通信装置，所述信道状况或几何参数基于下行链路功率、上行链路功率、跟踪环路误差、检测出的城区状况或多普勒参数。
19.根据权利要求18所述的通信装置，还包括部分地基于所述信道状况或所述几何参数来递增地增大或减小步长增益参数。
20.根据权利要求16所述的通信装置，还包括根据解调器组件、搜索器组件、rake单元、均衡器或指峰组件来自动地调整所述频率跟踪环路增益或所述时间跟踪环路增益。
21.根据权利要求16所述的通信装置，还包括分析包括高等几何状况、低等几何状况或静止状况的运行状况，并参照所述运行状况最优化rake单元或均衡器中的增益。
22.根据权利要求21所述的通信装置，分析信道状态指示符(CSI)以最优化多输入多输出(MIMO)系统的反馈率。
23.根据权利要求21所述的通信装置，还包括分析几何状况以确定最优的时间跟踪环路增益或频率跟踪环路增益。
24.根据权利要求23所述的通信装置，还包括分析时间偏差或频率偏差以确定最优的环路增益。
25.根据权利要求24所述的通信装置，还包括调整时间跟踪环路以减轻rake单元定时波动或者调整频率跟踪环路以最优化信道脉冲响应(CIR)。
26.一种通信装置，包括：
用于处理来自无线通信的一个或多个几何参数的模块；
用于部分地基于所述几何参数来分析一个或多个信道状况的模块；以及
用于参照所述信道状况或几何参数来选择无线接收机中的频率跟踪环路增益或时间跟踪环路增益的模块。
27.根据权利要求26所述的通信装置，所述信道状况部分地基于导频码片的能量与总接收能量之比参数(Ecp/Io)、信噪比(SNR)或导频能量与噪声加干扰之比(Ecp/Nt)。
28.一种计算机程序产品，包括：
计算机可读介质，其包括用于自适应步长控制的代码，所述代码包括：
用于使得计算机监测来自无线通信的多个几何参数的代码；
用于使得计算机部分地基于所述多个几何参数来处理一个或多个信道状况的代码；以及
用于使得计算机参照所述信道状况或所述多个几何参数来调整无线接收机中的频率跟踪环路增益或时间跟踪环路增益的代码。
29.根据权利要求28所述的计算机程序产品，所述信道状况部分地基于导频码片的能量与总接收能量之比参数(Ecp/Io)、信噪比(SNR)或导频能量与噪声加干扰之比(Ecp/Nt)。
30.一种通信装置，包括：
解调器组件，其用以确定来自无线通信的一个或多个信道状况参数；
指峰组件，其用以根据所述信道状况参数来分析时间跟踪参数或频率误差参数；以及
公共导频处理器，其用以参照所述时间跟踪参数、所述频率误差参数或所述信道状况参数来自动地调整无线接收机中的频率跟踪环路增益或时间跟踪环路增益。
31.根据权利要求30所述的通信装置，所述公共导频处理器操作地耦合到调制解调器数字信号处理器(MDSP)，其中所述MDSP能够实现解调、信道质量估计或指峰管理。
32.根据权利要求30所述的通信装置，还包括：搜索器组件，其用以调整所述无线接收机中的所述频率跟踪环路增益或所述时间跟踪环路增益。
33.根据权利要求30所述的通信装置，还包括：射频(RF)处理器、低噪放大器、自动增益控制、发射机组件或通用处理器，其用以调整所述无线接收机中的所述频率跟踪环路增益或所述时间跟踪环路增益。
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