CN101795491A - 一种估计终端速度的方法及装置、终端和基站 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种估计终端速度的方法及装置、终端和基站，该方法应用于无线通信系统中，包括：分别记录相邻时隙的信道冲击响应估计数据；计算所述相邻时隙的信道冲击响应估计数据在相同采样位置的相关值；将计算出的所述相关值与预存的相邻时隙信道冲击响应相关值与终端移动速度对应关系表中设定的相关值门限进行比对，估计出相应终端当前的速度。根据本发明能够在保证估计终端速度结果准确性的同时，大大减少了运算复杂度。

Description

一种估计终端速度的方法及装置、终端和基站

技术领域

本发明涉及一种无线移动通信技术，特别是涉及一种估计终端移动速度的方法及装置、终端和基站。

背景技术

无线通信系统中用户终端(即移动终端)与基站之间地信号是通过无线信道传播的，无线信道性质较为恶劣，存在衰落、多径等诸多干扰，而信道衰落的波动速度与用户终端的移动速度有着密切的关系，而且移动通信系统始终处于动态变化的环境中，用户终端可能从静止状态到高速移动状态，也可能从市区环境到郊区环境移动等，都需要稳定的通信。

在无线移动通信系统中，信道环境、用户终端与基站间的距离以及用户终端与基站的同步等问题，都与用户终端的移动速度密切相关。如果可以准确地估计用户终端的移动速度，无线资源管理中的切换控制与功率控制等算法将会更加有效。无线移动通信系统中，用户不同的移动速度可反应不同的信道环境，如对于功率控制而言，如果可以准确的估计用户终端的移动速度，就可以更加准确有效地根据环境地变化动态地改变功率控制的参数，包括功率控制的步长、周期、目标值等。又如对于切换控制而言，如果可以准确地估计用户终端的移动速度，在测量、搜索相邻小区时就可以缩小测量、搜索的范围，同时也可以缩短切换的执行时间。

因此解决上述问题的有效措施之一就是分辨用户终端的移动速度，从而合理选择智能天线、功率控制等算法极其参数。一种解决方法是可以在用户终端上增加如GPS一类技术成熟的定位装置，在基站上相应设备的配合下准确地对移动终端进行定位，但与此同时也增加了用户终端设备地复杂性和成本，不利于推广使用。

华为技术有限公司的马涛在2002年12月12日申请的中国申请号为CN02156255的专利中提出了一种无线通信系统中估计速度的装置及其方法。该专利提出的方案是为：提取无线通信系统的导频信道中的导频信号，并进行多径导频信号的功率谱处理；然后，根据功率谱处理结果，进行多径导频信号的最大多普勒频率计算；最后，根据最大多普勒频率计算结果进行无线通信系统中速度的估计。该方法的工作原理为多普勒效应，主要利用频率的差值与用户径向移动速度的线性对应关系，但由于该方法只能对用户终端的径向移动速度提供估计，而且其估计精度取决于用户终端对于频率偏差的测量精度，因此该方法计算复杂度高，估计结果误差较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种估计终端速度的方法及装置、终端和基站，能够在保证估计终端速度结果准确性的同时，大大减少了运算复杂度。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种估计终端速度的方法，应用于无线通信系统中，包括：

分别记录相邻时隙的信道冲击响应估计数据；

计算所述相邻时隙的信道冲击响应估计数据在相同采样位置的相关值；

将计算出的所述相关值与预存的相邻时隙信道冲击响应相关值与终端移动速度对应关系表中设定的相关值门限进行比对，估计出相应终端当前的速度。

进一步地，上述方法具有下面特点：

所述计算出相关值之后还包括：利用历史保存的相关值对所述计算得到的相关值进行滤波处理，

根据滤波处理后的相关值与预存的相邻时隙信道冲击响应相关值与终端移动速度对应关系表中设定的相关值门限进行比对，估计出相应终端当前的速度。

进一步地，上述方法具有下面特点：

所述滤波处理后的相关值

为： ${\stackrel{\‾}{R}}_{t+1}=(1-\mathrm{\α}){\stackrel{\‾}{R}}_t+\mathrm{\α}{R}_H,$

其中，

为历史保存的前一时隙经滤波处理的相关值，α为平滑滤波因子，且0＜α≤1，，R_H为所述计算得到的相关值。

本发明还提供一种估计终端速度的装置，应用于无线通信系统中，其中：包括，

记录模块，记录相邻时隙的信道冲击响估计数据，将所记录的信道冲击响估计数据输出给计算模块。

计算模块，接收到记录模块的输出信号后，计算相邻时隙的信道冲击响估计数据在相同采样位置的相关值，将计算得到的相关值输出给速度估计模块；

速度估计模块，接收到计算模块的输出信号后，将计算出相关值与预存的相邻时隙CIR相关值与终端移动速度对应关系表中设定的相关值门限进行比对，估计出相应终端当前的速度。

进一步地，上述装置还具有下面特点：

所述计算模块，还用于利用历史保存的相关值与所述计算得到的相关值进行滤波处理，将滤波处理后的相关值输出给速度估计模块；

速度估计模块，接收到计算模块的输出信号后，将所述滤波处理后的相关值与预存的相邻时隙CIR相关值与终端移动速度对应关系表中设定的相关值门限进行比对，估计出相应终端当前的速度。

本发明还提供一种终端，包括上述的估计终端速度的装置，

所述装置，用于分别记录相邻下行时隙的信道冲击响应估计数据；计算所述相邻下行时隙的信道冲击响应估计数据在相同采样位置的相关值；将计算出的所述相关值与预存的相邻下行时隙信道冲击响应相关值与终端移动速度对应关系表中设定的相关值门限进行比对，估计出相应终端当前的速度。

进一步地，上述终端还具有下面特点：

所述装置，计算出相关值之后还用于，利用历史保存的相关值对所述计算得到的相关值进行滤波处理；将滤波处理后的相关值与预存的相邻下行时隙信道冲击响应相关值与终端移动速度对应关系表中设定的相关值门限进行比对，估计出相应终端当前的速度。

进一步地，上述终端还具有下面特点：

所述装置，还用于将估计出的终端速度发送给基站。

本发明还提供一种基站，包括上述的估计终端速度的装置，

所述装置，用于分别记录相邻上行时隙的信道冲击响应估计数据；计算所述相邻上行时隙的信道冲击响应估计数据在相同采样位置的相关值；将计算出的所述相关值与预存的相邻下行时隙信道冲击响应相关值与终端移动速度对应关系表中设定的相关值门限进行比对，估计出相应终端当前的速度。

进一步地，上述基站还具有下面特点：

所述装置，计算出相关值之后还用于，利用历史保存的相关值对所述计算得到的相关值进行滤波处理；将滤波处理后的相关值与预存的相邻上行时隙信道冲击响应相关值与终端移动速度对应关系表中设定的相关值门限进行比对，估计出相应终端当前的速度。

本发明提供的一种估计终端速度的方法及装置、终端和基站，采用根据前后相邻时隙链路估计出的信道冲击响应数据的相关值，通过比对相关门限的方法，估计出该移动台当前移动速度的方案，在保证估计结果准确性的同时，大大减少了运算复杂度，非常利于工程实现，进一步地，采用相邻时隙信道数据求相关的方法，并引入滤波平滑机制，有效提高算法判断精度，并且本发明的方案适应各种不同的信道环境。

附图说明

图1为本发明实施例的无线通信系统中估计速度的装置的示意图；

图2为本发明实施例的无线通信系统中估计速度的方法的流程图。

具体实施方式

本发明的核心主要是：针对在无线通信系统(特别是CDMA(码分多址)无线通信系统)中，利用前后相邻时隙链路估计出的信道冲击响应(Impulse response of channel，简称CIR)数据的相关值，通过比对相关门限估计出该终端当前移动速度的方法。

基于上述思想本发明提供了一种无线通信系统中估计速度的装置，该装置尤其适用于估计移动台的移动速度，也可以适用于估计无线通信系统中与移动台移动方式相似的其它移动设备的移动速度。

本发明实施例的无线通信系统中估计速度的装置的示意图如图1所示，包括：

记录模块，记录相邻时隙的CIR估计数据，将所记录的CIR估计数据输出给计算模块。

计算模块，接收到记录模块的输出信号后，计算相邻时隙的CIR估计数据在相同采样位置的相关值，将计算得到的相关值输出给速度估计模块；进一步地，计算模块将计算得到的相关值与历史保存的相关值进行滤波处理，得到链路相邻时隙信道估计数据的相关值大小。

速度估计模块，接收到计算模块的输出信号后，将计算出的相邻时隙的CIR估计数据的相关值与预存的相邻时隙CIR相关值与移动台移动速度估计对应关系表中的设置的门限进行比对，例如，相邻时隙CIR相关值小于0.3时，对应移动终端移动的速度为大于120km/h；相邻时隙CIR相关值在0.3至0.6之间时，对应移动终端移动的速度在60km/h至120km/h之间；相邻时隙CIR相关值在0.6至0.9之间时，对应移动终端移动的速度在10km/h至60km/h之间；相邻时隙CIR相关值大于0.9时，对应移动终端移动的速度小于10km/h，这样可以根据相邻时隙CIR相关值与移动台移动速度估计对应关系估计出相应移动台当前的移动速度。

在控制CDMA系统中功控等闭环控制的步长等方面，只需要给出终端移动速度的大概范围即可。实际中相邻时隙CIR相关值与移动台移动速度估计对应关系需要进行仿真及测试来决定。

本实施例的装置可以应用于移动终端上，也可以应用于基站上。

若移动终端中包括有本实施例的装置，则当本实施例的装置利用前后相邻下行时隙链路估计出的CIR数据的相关值，根据该相关值估计出该移动终端当前的移动速度后，移动终端将将估计出的移动速度上报给基站，然后基站将根据移动终端上报的速度自适应地调整下行功率控制及切换控制等算法。

若基站中包括有本实施例的装置，则当本实施例的装置利用前后相邻上行时隙链路估计出的CIR数据的相关值，根据该相关值估计出相应移动终端当前的移动速度后，基站将根据估算出的移动速度自适应地调整下行功率控制及切换控制等算法。

本发明实施例提供的估计终端速度的方法为基于上述装置实现的一种方法，如图2所示，本实施例的方法包括下述步骤：

S101、分别记录相邻时隙的CIR估计数据；

CIR估计数据是利用系统给定已知的导频发射信号和接收信号，对未知的无线信道进行估计而得到。具体的信道估计方法有很多种，均属于本领域公知事实，与本发明思想无关，这里就不再详述。

具体地，可以记录前一下行时隙从终端侧得到CIR估计数据H₁；记录当前下行时隙从终端侧得到CIR估计数据H₂。

S102、计算相邻时隙的信道冲击响应估计数据在相同采样位置的相关值R_H。

S103、进一步地，可以利用历史保存的相关值对当前计算得到的相关值进行滤波处理。

具体处理如下：

${\stackrel{\‾}{R}}_{t+1}=(1-\mathrm{\α}){\stackrel{\‾}{R}}_t+\mathrm{\α}{R}_H.$

其中，

为当前时隙滤波处理过的相关值、为前一时隙滤波处理过的相关值、α为平滑滤波因子，且0＜α≤1。

S104、查找预存的CIR相关值与速度的对应关系表，根据相关值R_H或

估计出移动终端当前的移动速度。

下面以CDMA无线通信系统为例，假设其UE(终端)采用Ka根天线。针对CDMA无线通信系统，第t个下行时隙第k个用户经过信道后处理的信道冲激响应估计矩阵表示为

式中，K_a表示UE的天线数，CDMA无线通信系统中的终端的天线数一般是1，写成K_a是为了具有普遍性。W为估计窗的长度，根据不同的无线信道，多径数目和位置W会有所不同。

h_W ^(k，Ka)(t)中的上标(k，ka)中的k表示第k个用户，ka表示第ka根天线。因此h_W ^(k，Ka)(t)表示时间t时第k个用户在第W条多径上的信道系数，一般为复数。

而第t+1个下行时隙第k个用户的CIR估计矩阵表示为：

以H_t与H_t+1对应采样点的CIR估计数据计算其相关值R_H，计算公式如下式所示：

$R_H=\frac{1}{W}\underset{i=1}{\overset{W}{\mathrm{\Σ}}}\left|\frac{\underset{\mathrm{ka}=1}{\overset{\mathrm{Ka}}{\mathrm{\Σ}}}{h_i}^{(k,\mathrm{ka})}\left(t\right).*{h_i}^{(k,\mathrm{ka})}{(t+1)}^{*}}{\sqrt{\underset{\mathrm{ka}=1}{\overset{\mathrm{Ka}}{\mathrm{\Σ}}}{\left|{h_i}^{(k,\mathrm{ka})}\left(t\right)\right|}^2*\underset{\mathrm{ka}=1}{\overset{\mathrm{Ka}}{\mathrm{\Σ}}}{\left|{h_i}^{(k,\mathrm{ka})}(t+1)\right|}^2}}\right|$

式中i＝1，2，…，W。

进一步地，可以对上述得到的相关值R_H与历史保存的相关值

进行平滑滤波，得到当前下行链路相邻时隙信道估计数据的相关值

，以降低噪声，在实际应用中效果较好，具体如下式所示：

${\stackrel{\‾}{R}}_{t+1}=(1-\mathrm{\α}){\stackrel{\‾}{R}}_t+\mathrm{\α}{R}_H$

其中，

为当前时隙滤波处理过的相关值、为前一时隙滤波处理过的相关值、α为平滑滤波因子，且0＜α≤1，具体地可通过仿真或测试获得平滑滤波因子α。

然后，根据相关值R_H或

估计出移动终端当前的移动速度。具体地，查找相邻时隙CIR相关值与移动台移动速度的估计对应关系表中的相关值门限，从而估计出该移动台当前的移动速度大小，具体的门限值可通过仿真或测试获得。

最后将估计出的速度上报给基站，基站则根据上报的终端速度自适应调整下行功率控制及切换控制等算法。

本发明所提供的一种改进的识别用户终端移动速度的方法，采用根据前后相邻时隙链路估计出的信道冲击响应数据的相关值，通过比对相关门限的方法，估计出该移动台当前移动速度的方案，在保证估计结果准确性的同时，大大减少了运算复杂度，非常利于工程实现，进一步地，采用相邻时隙信道数据求相关的方法，并引入滤波平滑机制，有效提高算法判断精度，并且本发明的方案适应各种不同的信道环境。

但应当理解的是，本发明的上述针对较佳实施例的描述较为具体，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种估计终端速度的方法，应用于无线通信系统中，包括：

分别记录相邻时隙的信道冲击响应估计数据；

计算所述相邻时隙的信道冲击响应估计数据在相同采样位置的相关值；

将计算出的所述相关值与预存的相邻时隙信道冲击响应相关值与终端移动速度对应关系表中设定的相关值门限进行比对，估计出相应终端当前的速度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述计算出相关值之后还包括：利用历史保存的相关值对所述计算得到的相关值进行滤波处理，

根据滤波处理后的相关值与预存的相邻时隙信道冲击响应相关值与终端移动速度对应关系表中设定的相关值门限进行比对，估计出相应终端当前的速度。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：

所述滤波处理后的相关值

为： ${\stackrel{\‾}{R}}_{t+1}=(1-\mathrm{\α}){\stackrel{\‾}{R}}_t+\mathrm{\α}{R}_H,$

其中，

为历史保存的前一时隙经滤波处理的相关值，α为平滑滤波因子，且0＜α≤1，R_H为所述计算得到的相关值。

4.一种估计终端速度的装置，应用于无线通信系统中，其特征在于：包括，

记录模块，记录相邻时隙的信道冲击响估计数据，将所记录的信道冲击响估计数据输出给计算模块。

计算模块，接收到记录模块的输出信号后，计算相邻时隙的信道冲击响估计数据在相同采样位置的相关值，将计算得到的相关值输出给速度估计模块；

速度估计模块，接收到计算模块的输出信号后，将计算出相关值与预存的相邻时隙信道冲击响应相关值与终端移动速度对应关系表中设定的相关值门限进行比对，估计出相应终端当前的速度。

5.如权利要求4所述的估计终端速度的装置，其特征在于：

所述计算模块，还用于利用历史保存的相关值与所述计算得到的相关值进行滤波处理，将滤波处理后的相关值输出给速度估计模块；

速度估计模块，接收到计算模块的输出信号后，将所述滤波处理后的相关值与预存的相邻时隙信道冲击响应相关值与终端移动速度对应关系表中设定的相关值门限进行比对，估计出相应终端当前的速度。

6.一种终端，其特征在于，包括权利要求4或5所述的估计终端速度的装置，

所述装置，用于分别记录相邻下行时隙的信道冲击响应估计数据；计算所述相邻下行时隙的信道冲击响应估计数据在相同采样位置的相关值；将计算出的所述相关值与预存的相邻下行时隙信道冲击响应相关值与终端移动速度对应关系表中设定的相关值门限进行比对，估计出相应终端当前的速度。

7.如权利要求6所述的终端，其特征在于：

所述装置，计算出相关值之后还用于，利用历史保存的相关值对所述计算得到的相关值进行滤波处理；将滤波处理后的相关值与预存的相邻下行时隙信道冲击响应相关值与终端移动速度对应关系表中设定的相关值门限进行比对，估计出相应终端当前的速度。

8.如权利要求6或7所述的终端，其特征在于：

所述装置，还用于将估计出的终端速度发送给基站。

9.一种基站，其特征在于，包括权利要求4或5所述的估计终端速度的装置，

所述装置，用于分别记录相邻上行时隙的信道冲击响应估计数据；计算所述相邻上行时隙的信道冲击响应估计数据在相同采样位置的相关值；将计算出的所述相关值与预存的相邻下行时隙信道冲击响应相关值与终端移动速度对应关系表中设定的相关值门限进行比对，估计出相应终端当前的速度。

10.如权利要求9所述的基站，其特征在于：

所述装置，计算出相关值之后还用于，利用历史保存的相关值对所述计算得到的相关值进行滤波处理；将滤波处理后的相关值与预存的相邻上行时隙信道冲击响应相关值与终端移动速度对应关系表中设定的相关值门限进行比对，估计出相应终端当前的速度。

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