CN101057468A

CN101057468A - 检测移动终端的高移动状态的方法和装置及有关设备

Info

Publication number: CN101057468A
Application number: CN200580038890.4A
Authority: CN
Inventors: 叶冠华; 戴延中
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2004-11-15
Filing date: 2005-11-02
Publication date: 2007-10-17
Anticipated expiration: 2025-11-02
Also published as: CN101057468B

Abstract

本发明提供一种检测移动终端是否处于高移动状态的方法，包括步骤：根据接收信号样值，估计信道脉冲响应；根据接收信号样值和所估计的信道脉冲响应，进行信道均衡；根据已均衡的信号样值，计算相关时隙中特定区域的至少一个特征值；以及判断至少一个特征值是否满足预定条件，以检测移动终端是否处于高移动状态。本发明还提供相应的装置，包括：一个信道估计器；一个信道均衡器；一个计算装置，用于根据已均衡的信号样值计算相关时隙中特定区域的至少一个特征值；以及一个判断装置，用于判断至少一个特征值是否满足预定条件，以检测移动终端是否处于高移动状态。本发明仅根据接收信号即可检测是否存在高移动性状态。

Description

检测移动终端的高移动状态的方法和装置及有关设备

技术领域

本发明一般涉及移动通信系统，并且更具体地涉及对移动终端的移动状态进行检测的方法及装置。

背景技术

在常规的移动通信系统中，通信质量仍然受多径分散和通信信道时变性的影响。移动终端处于高移动状态时，产生更多的多径分散和更大的通信信道时变性，使得通信质量进一步恶化。已经公开了多种提高通信质量的技术。为了处理移动终端在高移动状态时产生的多径分散和通信信道时变性，需要特别的过程和额外的处理。但是，现有移动通信系统缺少检测移动终端是否处于高移动状态的简单而方便的方法和设备。通常，在不知道移动终端是否处于高移动状态的情况下，为了提高通信质量，采用各种特别的过程和额外的处理。由于缺少关于移动终端是否处于高移动状态的信息，现有的移动通信系统常常造成电力和计算资源的浪费，并延缓了通信过程。

具体地说，TD-SCDMA系统中的移动无线信道容易受到多径分散并具有时变性。为消除多径分散引起的码间干扰(ISI)的不利影响，在接收机的实现中，常常利用均衡器进行信道均衡。在执行信道均衡处理之前，必须首先完成信道脉冲响应(CIR)估计。在TD-SCDMA系统中，能够利用训练序列(中间码midamble)估计CIR。训练序列在一个时隙中包括若干个已知训练码元。除了作为训练序列一部分的训练码元之外，时隙中还包括两个数据域和一个保护周期，如图1所示。严格地说，如此估计的CIR，只在接收训练序列期间有效。然而，信道均衡器一般将如此估计的CIR也用于对数据域的信道均衡。这里无疑假定信道的时间性较小，从而认为在执行信道均衡的时隙上CIR是恒定的。在大多数通信情况下，发射机和/或接收机是静止的或在低速移动，所以上述假定是合理的。但是，当发射机或接收机在高速移动时，一个时隙上的CIR是显著变化的，所以上述假定有明显不足，降低了均衡器的性能，并且在数据解调阶段产生了大量错误。

H.Ishii和T.Ishiguro在美国专利申请2003/0185165A1中公开了一种采用基于时隙的发送方案(包括TD-SCDMA系统)，为移动通信系统更精确地估计CIR。该专利申请名称为“System and Method ofInterference Suppression”，公开日为2003年10月2日，转让于NTT都科摩公司。现将该专利申请的全文引用在此作为参考。该现有技术提出了一种更精确的过程：根据连续时隙的训练序列，估计各时隙的CIR，然后进行插值，获得数据域的瞬态CIR。尽管可以为数据域获得更精确的CIR估计，并实现更好的系统性能，但是，这种过程需要执行额外的插值步骤，从而消耗了额外的电力。另外，在TD-SCDMA系统的数据传输中，分配给用户的时隙可以并不位于连续的时隙中。在这种情况下，需要对未载有该用户数据的邻近时隙估计CIR，增加了接收机的电力消耗。基于这些原因，即使美国专利申请2003/0185165A1有可能在高移动性情况下提高系统性能，但是为了省电的目的，在移动终端处于低移动状态时也最好省略这种额外的插值步骤。特别是在接收机位于移动终端中时，更有必要省略这种额外的插值步骤，因为对于移动终端来说省电是至关重要的。

由于以上原因，显然有必要检测移动终端是否处于高移动状态。

发明内容

然而，现有技术中没有提到检测移动终端是否处于高移动状态的必要性，更没有公开任何用于检测移动终端是否处于高移动状态的方法或装置。并且，接收机一般也不具备关于其移动速度的信息。

为了解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案。

本发明提供一种检测移动终端是否处于高移动状态的方法，包括以下步骤：

根据接收信号样值，估计信道脉冲响应；

根据所述接收信号样值和所估计的信道脉冲响应，进行信道均衡；

根据已均衡的信号样值，计算相关时隙中特定区域的至少一个特征值；以及

判断所述至少一个特征值是否满足为移动终端处于高移动状态而设定的预定条件，以检测所述移动终端是否处于高移动状态。

本发明还提供一种检测移动终端是否处于高移动状态的装置，包括：

一个信道估计器，用于根据接收信号样值估计信道脉冲响应；

一个信道均衡器，用于根据所述接收信号样值和所估计的信道脉冲响应进行信道均衡；

一个计算装置，用于根据已均衡的信号样值计算相关时隙中特定区域的至少一个特征值；以及

一个判断装置，用于判断所述至少一个特征值是否满足为移动终端处于高移动状态而设定的预定条件，以检测所述移动终端是否处于高移动状态。

本发明还提供一种接收机，包括：

一个接收装置，用于接收信号并产生接收信号样值；

一个判断装置，用于判断所述至少一个特征值是否满足为接收机处于高移动状态而设定的预定条件，以检测所述接收机是否处于高移动状态。

本发明还提供一种移动终端，包括一个接收机，所述接收机包括：

一个接收装置，用于接收信号并产生接收信号样值；

根据本发明的方法和装置，可以仅仅根据接收信号来检测移动终端是否处于高移动状态。如果检测到移动终端处于高移动状态，则可以接通或关闭移动终端接收机中的某些装置，从而更有效地利用电力和网络资源。在移动通信系统中，更有效地利用网络响应可以使接收机更快地接收和处理信号，改进系统性能。另一方面，如果检测到移动终端处于低移动状态，则可以关闭移动终端中的主要用于高移动状态的装置，从而节省移动终端的电力。主要用于高移动状态的装置，例如可以是美国专利申请2003/0185165A1中公开的装置，或者是基于双天线接收的装置。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他目的、特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是TD-SCDMA系统中的时隙结构图；

图2是根据本发明第一实施例检测移动终端是否处于高移动状态的方法的流程图；

图3是根据本发明第二实施例检测移动终端是否处于高移动状态的方法的流程图；

图4是根据本发明第三实施例检测移动终端是否处于高移动状态的方法的流程图；

图5是根据本发明第四实施例检测移动终端是否处于高移动状态的装置的示意结构图。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明的具体实施例。

本发明适用于时分双工(TDD)移动通信系统。每个时隙包括对接收机可知的多个数据段。例如，这种数据段可以是训练序列。移动通信系统可以包括TD-SCDMA系统，这已在3G移动通信系统中采用。为了方便起见，基于TD-SCDMA系统描述本发明的实施例。但是，本领域熟练技术人员显然可以将这里所公开的内容用于任何其他的时分双工通信系统中。

图1是TD-SCDMA系统中的时隙结构图。关于图1所示的时隙结构，可参阅3GPP TS 25.221 V4.0.0，“Physical Channels and Mappingof Transport Channels into Physical Channels(TDD)”。

如图1所示，一个时隙分为对于两个数据域的时间周期、一个中间码(midamble)和一个保护周期。尽管载有实时业务数据的两个数据域对于接收机来说是事先不知道的，但是接收机知道中间码(中间码含有已知的训练码元序列)，并且知道保护周期上传送的数据。根据中间码周期中获得的接收信号，进行信道估计。并使用信道均衡使接收信号中存在的ISI最小，然后输出与原始发送信号尽可能接近的信号。

在移动终端处于高移动状态时，CIR在一个时隙上是显著变化的。因而，当使用根据中间码获得的CIR估计值时，信道均衡不能有效地减少保护周期区域中的ISI，甚至因为误匹配CIR而引入更多干扰。因此，保护周期区域的信干比(SIR)在信道均衡后是低的。

在移动终端处于低移动状态时，在保护周期区域中，ISI被最小化，从而相应的SIR是高的。

因为保护周期载有已知的数据，所以计算SIR是可能的。例如，参见T.Türkboylari和G.L.Stüber在1998年6月《IEEE Transactionson Communications》第46卷第728-731页中的文章“An efficientalgorithm for estimating the signal-to-interference ratio in TDMAcellular systems”(在TDMA蜂窝系统中估计信干比的有效算法)。

根据本发明的检测移动终端是否处于高移动状态的方法包括以下步骤：

首先，根据接收信号样值，估计CIR；

然后，根据接收信号样值和估计的CIR，进行信道均衡；

接着，根据已均衡的信号样值，计算相关时隙中特定区域的至少一个特征值。这一步骤可以通过以下子步骤实现：

提取已均衡信号中处于保护周期区域中的样值，构成一个适当的矩阵(如以下将参照图2和图3描述的第一实施例或第二实施例)或多个适当的矩阵(如以下将参照图4描述的第三实施例)；

对矩阵进行处理，产生一个矩阵指标(如第一实施例中的SIR，或第二实施例中的干信比)或多个矩阵指标(如第三实施例中的干扰功率和期望信号功率)。将这些矩阵指标作为相关时隙中保护周期区域的特征值。

最后，判断上述一个或多个特征值是否满足预先为移动终端处于高移动状态而设定的预定条件。如果上述一个或多个特征值满足预先为移动终端处于高移动状态而设定的预定条件，则检测到移动终端处于高移动状态，并进行有关的处理。

上述提取已均衡信号样值构成矩阵的步骤，以及处理矩阵产生矩阵指标的步骤，可以采用现有技术中任何可行的技术来实现。

图2是根据本发明第一实施例检测移动终端是否处于高移动状态的方法的流程图。处理开始后，在步骤S202，根据接收信号样值，估计CIR。在步骤S203，根据接收信号样值和估计的CIR，进行信道均衡。在步骤S204，根据已均衡的信号样值，计算当前时隙保护周期区域的SIR。

上述步骤S202、S203和S204可以利用现有技术中任何可行的技术来实现。实现步骤S202、S203和S204的不同技术，不构成对本发明的限制。

接着，在步骤S205，判断SIR是否大于第一阈值。移动终端处于高移动状态时，保护周期区域的SIR值应该是低的。所以，例如可以通过仿真实验等手段，确定移动终端处于高移动状态时保护周期区域SIR值的上限，作为第一阈值。这样，当保护周期区域的SIR值低于该第一阈值时，即可认为移动终端处于高移动状态；否则，可认为移动终端处于低移动状态。

如果步骤S205的判断结果为“是”，别处理进行到步骤S206。在步骤S206，针对移动终端处于低移动状态的情况进行相关处理。

如果步骤S205的判断结果为“否”，则处理进行到步骤S207。在步骤S207，针对移动终端处于高移动状态的情况进行相关处理。

前述针对低移动状态进行的相关处理以及针对高移动状态进行的相关处理可以是现有技术中的任何处理。例如，在步骤S206中，可以暂停如美国专利申请2003/0185165A1中所述的对连续时隙估计CIR时的插值步骤。

图3是根据本发明第二实施例检测移动终端是否处于高移动状态的方法的流程图。处理开始后，在步骤S302，根据接收信号样值，估计CIR。在步骤S303，根据接收信号样值和估计的CIR，进行信道均衡。在步骤S304，根据已均衡的信号样值，计算当前时隙保护周期区域的干信比，即信干比SIR的倒数。

上述步骤S302、S303和S304可以利用现有技术中任何可行的技术来实现。实现步骤S302、S303和S304的不同技术，不构成对本发明的限制。

接着，在步骤S305，判断干信比是否小于第二阈值。移动终端处于高移动状态时，保护周期区域的干信比应该是高的。所以，例如可以通过仿真实验等手段，确定移动终端处于高移动状态时保护周期区域干信比的下限，作为第二阈值。这样，当保护周期区域的干信比高于该第二阈值时，即可认为移动终端处于高移动状态；否则，可认为移动终端处于低移动状态。

如果步骤S305的判断结果为“是”，则处理进行到步骤S306。在步骤S306，针对移动终端处于低移动状态的情况进行相关处理。

如果步骤S305的判断结果为“否”，则处理进行到步骤S307。在步骤S307，针对移动终端处于高移动状态的情况进行相关处理。

前述针对低移动状态进行的相关处理以及针对高移动状态进行的相关处理可以是现有技术中的任何处理。例如，在步骤S306中，可以暂停如美国专利申请2003/0185165A1中所述的对连续时隙估计CIR时的插值步骤。

在接收机中，计算干信比有时比计算SIR更容易实现。所以，上述第二实施例比第一实施例更容易地应用在接收机中。

图4是根据本发明第三实施例检测移动终端是否处于高移动状态的方法的流程图。处理开始后，在步骤S402，根据接收信号样值，估计CIR。在步骤S403，根据接收信号样值和估计的CIR，进行信道均衡。在步骤S404，根据已均衡的信号样值，计算当前时隙保护周期区域中已均衡信号的期望信号功率和干扰功率。

上述步骤S402、S403和S404可以利用现有技术中任何可行的技术来实现。实现步骤S402、S403和S404的不同技术，不构成对本发明的限制。另外，如何计算期望信号功率和干扰功率是本领域中普通技术人员的常识，在此不做详细描述。

接着，在步骤S405，判断干扰功率是否小于期望信号功率与第三阈值的乘积。当移动终端处于高移动状态时，干扰功率应该大于期望信号功率的若干分之一。所以，例如可以通过仿真实验等手段，确定移动终端处于高移动状态时干扰功率与期望信号功率比值的下限，作为第三阈值。这样，当保护周期区域的干扰功率高于期望信号功率与该第三阈值的乘积时，即可认为移动终端处于高移动状态；否则，可认为移动终端处于低移动状态。

如果步骤S405的判断结果为“是”，则处理进行到步骤S406。在步骤S406，针对移动终端处于低移动状态的情况进行相关处理。

如果步骤S405的判断结果为“否”，则处理进行到步骤S407。在步骤S407，针对移动终端处于高移动状态的情况进行相关处理。

前述针对低移动状态进行的相关处理以及针对高移动状态进行的相关处理可以是现有技术中的任何处理。例如，在步骤S406中，可以暂停如美国专利申请2003/0185165A1中所述的对连续时隙估计CIR时的插值步骤。

在接收机中，上述第三实施例实现起来比第一实施例和第二实施例更为简单。

图5是根据本发明第四实施例用于检测移动终端是否处于高移动状态的装置的示意结构图。如图5所示，用于检测高移动性状态的装置100包括信道估计器110、信道均衡器120、矩阵计算装置130和判断装置140。

用于检测高移动性状态的装置100首先接收时隙中的输入移动通信信号，然后将接收信号样值输入到信道估计器110和信道均衡器120。信道估计器110对接收信号样值进行处理，产生信道脉冲响应(CIR)估计值，并将CIR估计值输出给信道均衡器120。可选的是，信道估计器110也可以产生信道估计误差。信道估计误差的作用将在下文描述。

信道均衡器120，利用CIR估计值和接收信号样值，进行信道均衡操作，产生已均衡信号样值的序列，并将已均衡信号样值的序列输出给矩阵计算装置130，用于计算至少一个特征值。

矩阵计算装置130从已均衡信号样值的序列中提取处于相关时隙的保护周期区域时间段内的已均衡信号样值，形成一个或多个矩阵。矩阵计算装置130然后对所形成的一个或多个矩阵进行矩阵计算，产生一个或多个矩阵指标(即，一个或多个特征值)，并将计算出的一个或多个矩阵指标输出给判断装置140。

关于一个或多个矩阵的说明，以及一个或多个矩阵指标的例子，可参照前文对第一实施例、第二实施例、第三实施例的描述。

判断装置140根据矩阵指标代表的状态进行各种检查，产生并输出高移动性指示信号。判断装置140还接收另一个输入参数，即控制参数。例如，控制参数可以是前文所述的第一阈值、第二阈值或第三阈值。

例如，如果矩阵指标是信干比(SIR)，则控制参数可以是第一阈值，并且判断装置140可以是一个检查SIR是否大于第一阈值的比较器。如果SIR小于第一阈值，则接收机处于高移动状态。否则，处于低移动状态。该状态是由高移动性指示信号指示的。

另一个例子是，如果多个相关矩阵包括期望信号功率和干扰功率，则控制参数可以是第三阈值，并且判断装置140可以是一个检查干扰功率是否小于期望信号功率与第三阈值的乘积的比较器。如果干扰功率大于期望信号功率与第三阈值的乘积，则接收机处于高移动状态。否则，处于低移动状态。该状态是由高移动性指示信号指示的。

用于检测高移动性状态的装置100，输出高移动性指示信号给接收机的其他部分，以便进行针对低移动状态进行的相关处理或针对高移动状态进行的相关处理。

在接收机的日常操作中，某些环境条件可能对接收机确定是否处于高移动状态的精确性造成不利影响。这种环境条件可以包括信号功率过低和/或信道估计误差过大。这样，确定移动终端是否处于高移动状态将是不可靠的。在这种情况下，为了省电，最好关闭矩阵计算装置130和判断装置140。前文所述的信道估计误差可用于此目的。也就是说，如果信道估计误差过大，则可关闭矩阵计算装置130和判断装置140。

一种替代的方式是，提供一个外部允许/禁止信号，以便允许或禁止检测移动终端是否处于高移动状态，从而用户可以选择对矩阵计算装置130和判断装置140的工作/不工作状态进行控制。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域内熟练的技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变形或修改。

Claims

1.一种检测移动终端是否处于高移动状态的方法，包括以下步骤：

根据接收信号样值，估计信道脉冲响应；

2.根据权利要求1的方法；其中所述至少一个特征值包括保护周期区域的信干比，并且所述预定条件包括所述信干比小于第一阈值。

3.根据权利要求1的方法；其中所述至少一个特征值包括保护周期区域的干信比，并且所述预定条件包括所述干信比大于第二阈值。

4.根据权利要求1的方法；其中所述至少一个特征值包括保护周期区域的期望信号功率和干扰功率，并且所述预定条件包括所述干扰功率大于所述期望信号功率与第三阈值的乘积。

5.一种检测移动终端是否处于高移动状态的装置，包括：

6.根据权利要求5的装置，其中所述至少一个特征值包括保护周期区域的信干比，并且所述判断装置在所述信干比小于第一阈值时判断移动终端处于高移动状态。

7.根据权利要求5的装置，其中所述至少一个特征值包括保护周期区域的干信比，并且所述判断装置在所述干信比大于第二阈值时判断移动终端处于高移动状态。

8.根据权利要求5的装置，其中所述至少一个特征值包括保护周期区域的期望信号功率和干扰功率，并且所述判断装置在所述干扰功率大于所述期望信号功率与第三阈值的乘积时判断移动终端处于高移动状态。

9.根据权利要求5的装置，其中所述信道估计器还产生信道估计误差，并且在所述信道估计误差大于一定值时，所述计算装置和所述判断装置不工作。

10.根据权利要求5的装置，还包括一个用于提供允许/禁止信号的装置，以便控制所述计算装置和所述判断装置的工作/不工作状态。

11.一种接收机，包括：

一个接收装置，用于接收信号并产生接收信号样值；

12.根据权利要求11的接收机，其中所述至少一个特征值包括保护周期区域的信干比，并且所述判断装置在所述信干比小于第一阈值时判断所述接收机处于高移动状态。

13.根据权利要求11的接收机，其中所述至少一个特征值包括保护周期区域的干信比，并且所述判断装置在所述干信比大于第二阈值时判断所述接收机处于高移动状态。

14.根据权利要求11的接收机，其中所述至少一个特征值包括保护周期区域的期望信号功率和干扰功率，并且所述判断装置在所述干扰功率大于所述期望信号功率与第三阈值的乘积时判断所述接收机处于高移动状态。

15.根据权利要求11的接收机，其中所述信道估计器还产生信道估计误差，并且在所述信道估计误差大于一定值时，所述计算装置和所述判断装置不工作。

16.一种移动终端，包括一个接收机，所述接收机包括：

一个接收装置，用于接收信号并产生接收信号样值；

17.根据权利要求16的移动终端，其中所述至少一个特征值包括保护周期区域的信干比，并且所述判断装置在所述信干比小于第一阈值时判断所述移动终端处于高移动状态。

18.根据权利要求16的移动终端，其中所述至少一个特征值包括保护周期区域的干信比，并且所述判断装置在所述干信比大于第二阈值时判断所述移动终端处于高移动状态。

19.根据权利要求16的移动终端，其中所述至少一个特征值包括保护周期区域的期望信号功率和干扰功率，并且所述判断装置在所述干扰功率大于所述期望信号功率与第三阈值的乘积时判断所述移动终端处于高移动状态。

20.根据权利要求16的移动终端，其中所述信道估计器还产生信道估计误差，并且在所述信道估计误差大于一定值时，所述计算装置和所述判断装置不工作。