CN102209332A - 基于终端移动速度的控制策略配置方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于终端移动速度的控制策略配置方法和装置。该方法首先估计移动终端的移动速度，接着根据预设的多个速度等级，确定该移动终端的移动速度所处的速度等级，其中每一速度等级对应至少一组与移动终端数据接收和处理有关的控制策略，每组控制策略包含一个或多个控制策略。然后根据该移动终端的速度等级，对该移动终端配置一组控制策略。这种基于终端移动速度的方法可针对终端不同的速度环境，分别可以找到各自最理想的控制策略，保证终端在低速或高速环境下，都能达到标准要求的数据速率和高的通话性能。

Description

基于终端移动速度的控制策略配置方法和装置

技术领域

本发明涉及移动终端的数据接收和处理，尤其是涉及基于终端移动速度采用不同控制策略来进行数据接受和处理的方法和装置。

背景技术

为了进一步提升现有3G网络的性能，也为了与新兴的一些移动通信技术如WiMAX竞争。2004年底，3GPP提出了3G的长期演进，即3G LTE(LongTerm Evolution)。3GPP LTE对终端移动性的技术需求是同时支持终端低速和高速移动(如高铁、磁悬浮等)，具体是为0～15km/h低速移动优化，15～120km/h高速移动下实现高性能，在120～350km/h(在某些频段甚至应支持500km/h)下能够保持蜂窝网络的移动性。

在移动环境下，终端不得不解决多径效应引起的频率选择性衰落、多普勒效应、快速切换、以及用户向小区边缘靠近时SNR(信噪比)急剧下降等难题。为了更有效地对抗频率选择性衰落，LTE采用正交频分多址接入技术(OFDMA，orthogonal frequency divided multiple access)，OFDMA技术利用频率之间的正交性作为区分用户的方式，将用户的信息承载在相互正交的不同的载波上。由于OFDM系统把数据分散到许多个子载波上，大大降低了各子载波的符号速率，从而减弱多径传播的影响，还可以通过各子载波的联合编码，进一步增强抗衰落能力，若再通过采用加循环前缀作为保护间隔的方法，甚至可以完全消除符号间干扰。

但是OFDM系统中过小的子载波间隔会对多普勒频移和相位噪声很敏感。多普勒频移和相位噪声与系统的载波频率和支持的移动速度有关，终端移动越快，则无线信道特性变化越快，由此产生的多普勒频移带来的频偏会对接收数据产生相位偏转，尤其会对高阶调制造成显著的影响。并且，频偏越大，相位偏转越严重，OFDM系统子载波之间的正交性破坏越严重，从而导致子信道间的信号互相干扰(ICI)，对系统的相干解调性能的影响就越明显。为了克服频偏的影响，终端通常会采用一些频偏校准算法，但由于测量存在误差，通常终端会采取一些平滑或平均的策略以获得更准确的频偏测量值用于校准。

在现有技术中，终端采用恒定的测量、平滑、校准和快速控制策略，而没有考虑控制策略对速度的适应性。但是在移动环境下，由于终端移动速度不同，频偏变化速度也不同，因而相同的平滑或平均的时间会带来不同的准确性。可以理解，很多测量也存在和频偏测量类似的问题，即需要考虑在多长的时间内进行平滑或平均比较合理。

此外，由于终端移动和无线信道的特点，终端还需要使用一些快速控制算法以保证信号接收质量，这些快速控制算法主要包括自动频率控制(AFC)等。可以理解，频率的变化是和终端移动速度密切相关的，这也就意味着对于不同终端移动速度，相同的快速控制算法所取得的性能或效果是有区别的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种控制策略配置方法和装置，其基于终端的移动速度，对控制策略进行适应性的配置，以达到更有更佳的性能。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提出一种基于终端移动速度的控制策略配置方法，包括以下步骤。首先，估计移动终端的移动速度，然后根据预设的多个速度等级，确定该移动终端的移动速度所处的速度等级，其中每一速度等级对应至少一组与移动终端数据接收和处理有关的控制策略，每组控制策略包含一个或多个控制策略，之后，根据该移动终端的速度等级，对该移动终端配置一组控制策略。

在本发明的一实施例中，上述的控制策略可包括：频偏校准、频偏跟踪、测量值的平滑算法。

在本发明的一实施例中，上述的估计移动终端的移动速度的方法包括：测量多谱勒扩展值，并根据下述公式来获知终端的速度：

$f_d=\frac{v}{\mathrm{\λ}}=\frac{v\·f_c}{c},$

其中f_d表示最大多普勒扩展值，v表示终端移动速度，λ表示载波的波长，f_c表示载波频率，c表示电磁波传播速度。

在本发明的一实施例中，上述的估计移动终端的移动速度的方法包括估计频率偏移或者统计终端切换、重选的频率。

在本发明的一实施例中，上述的多个速度等级包括第一速度等级和第二速度等级，其中第一等级的速度低于第二速度等级，且第一速度等级和第二等级之间的临界值为120km/h。

本发明提出另一种基于终端移动速度的控制策略配置方法，包括以下步骤。首先，估计与移动终端的与移动速度关联的指标，接着，根据该指标的多个预设的等级，确定该移动终端的与移动速度关联的指标所处的等级，其中每一等级对应至少一组与移动终端数据接收和处理有关的控制策略，每组控制策略包含一个或多个控制策略，然后，根据该移动终端的与移动速度关联的指标所处的等级，对该移动终端配置一组控制策略。

本发明还一种基于终端移动速度的控制策略配置装置，包括速度估计模块、门限判决模块、第一控制策略模块和第二控制策略模块。速度估计模块用来估计移动终端的移动速度。门限判决模块根据预设的门限值，确定该移动终端的移动速度所处的速度等级，当该移动终端的移动速度处于第一速度等级时，使能第一控制策略模块，当该移动终端的移动速度处于第二速度等级时，使能第二控制策略模块；其中每一速度等级对应一组与移动终端数据接收和处理有关的控制策略，每组控制策略包含一个或多个控制策略。第一控制策略模块使用与该第一速度等级对应的与移动终端数据接收和处理有关的第一控制策略组对该移动终端进行配置。第二控制策略模块使用与该第二速度等级对应的与移动终端数据接收和处理有关的第二控制策略组对该移动终端进行配置。

本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，可针对终端不同的速度环境，分别可以找到各自最理想的控制策略，由此可保证终端在低速或高速环境下，都能达到标准要求的数据速率和高的通话性能。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1示出根据本发明一实施例的方法流程图。

图2示出根据本发明另一实施例的方法流程图。

图3示出根据本发明一实施例的装置结构框图。

具体实施方式

概要地说，本发明所提出的方案是先通过适当的方法估计终端速度，然后通过门限值比较确定终端速度处于何种等级或者范围。如果终端速度处于第一速度等级，例如较低速的等级，则终端对应地采用较低速环境下的控制策略(例如参数和算法)配置；如果终端速度处于速度更高的第二速度等级，则终端对应地采用较高速环境下的控制策略配置，从而同时实现高速和低速的性能优化。

在本发明的实施例中，以所谓“实时”的方式估计终端速度，使得终端能够及时感知自身移动速度的变动，从而能够令控制策略进行适应性变化。“控制策略”可包含与终端的数据接收和处理有关的算法及其参数，通常包括频偏校准、频偏跟踪、测量值的平滑算法及其参数，但是本领域技术人员可以根据需要加入更多的算法和/或参数。

参照图1，其示出根据本发明一实施例的方法流程图，首先于步骤S1，估计终端当前的移动速度。终端速度的估计算法有很多种，举例来说，可以估计频率偏移，如果相同时间内，频率偏移变化很快，则说明终端处于高速运动环境，反之则说明终端处于低速运动环境。另一个算法是统计切换、重选的频率，切换、重选越频繁，说明终端速度越快。较佳地，可以通过估计多普勒扩展值来获取终端移动速度。由于终端速度决定了终端的控制策略，因此所估计的终端速度需要准确、实时的要求。下面示例利用前述策略多普勒扩展值来估计终端移动速度的算法。

由多谱勒扩展和终端速度间满足下述关系式(1)，可以通过测量多谱勒扩展来获知终端的速度。

$f_d=\frac{v}{\mathrm{\λ}}=\frac{v\·f_c}{c},---\left(1\right)$

其中f_d表示最大多普勒扩展，v表示终端移动速度，λ表示载波的波长，f_c表示载波频率，c表示电磁波传播速度(固定假设为3×10⁸m/s)。

接着于步骤S2，根据预设的多个速度等级，确定该移动终端的移动速度所处的速度等级。每一速度等级代表一个速度范围，并以一个标记来标识，例如“高速”、“中速”、“低速”，或者“等级1”、“等级2”等。一个简化的例子是，0-120km/h的移动速度被确定为“低速”，而高于120km/h的移动速度被确定为“高速”。每一速度等级可对应至少一组与移动终端数据接收和处理有关的控制策略，表明当移动速度落入该速度等级时，移动终端应采取的相关策略。每组控制策略可由移动终端预存的控制策略中的一个或多个控制策略组成。

终端速度等级的确定通常采用门限比较的方法，若以“高速”和“低速”两个等级为例，若终端速度小于门限值，表明终端处于低速环境；否则，表明终端处于高速环境。在一实施例中，门限值作为“高速”和“低速”之间的临界值，可通过具体环境下的仿真或实际测试确定。例如，先在高速场景(如300km/h)、低速场景(如典型的EVA5、ETU70信道)下按照高、低速控制策略通过仿真分别确定两套参数和因子。并将这两套参数和因子分别作为高速校准算法和低速校准算法的配置参数。然后按照初步确定的配置参数，分别仿真高、低速场景下不同速度时的性能，找出两种策略各自较优的速度区间，在这些速度区间中某一种控制策略相比另一种控制策略保持更优的性能。然后我们将不同信道下这些速度区间的边界值综合，得到预先设定的门限。

然后于步骤S3，根据移动终端的速度等级，对该移动终端配置一组控制策略。仍以“高速”和“低速”两个等级为例，“低速”等级下采取的控制策略可包括：

频偏校准：低速时频偏小，可以采用稍长的平滑时间。

频偏跟踪：低速环境下频偏变化相对慢，跟踪速度可以稍慢。

测量值的平滑算法：不同的终端速度下，由仿真确定最理想的平滑参数值。

另外，“高速”等级下采取的控制策略可包括：

频偏校准：高速时下频偏大，平滑时间应较低速时短。

频偏跟踪：高速时下频偏变化相对快，应该提高跟踪速度。

测量值的平滑算法：不同的终端速度下，由仿真确定最理想的平滑参数值。

可以理解，高、低速下的控制策略不局限于以上三种，在本发明教导的基础上，本领域技术人员完全可以将找到其它的优化方案应用到上述实施例中。

作为上述实施例的等效方法，在步骤S1中，只估计与终端移动速度相关联的指标。虽然该指标可经处理而进一步导出移动速度，但是在此不进行这样的处理。取而代之的是，在步骤S2中根据该指标的多个预设的等级，确定该移动终端的与移动速度关联的指标所处的等级。例如当指标为多普勒扩展值时，直接根据预设多普勒扩展值门限的确定多普勒扩展值的等级。类似地，也可使用频偏值和切换频率为上述的与终端移动速度相关联的指标。

下面参照图2描述根据上述步骤的本发明中的一个实例，该实施例针对高速和低速环境分别使用了不同的频偏校准算法。

首先，于步骤S11测量多普勒扩展得出终端的多普勒扩展值。在本实施例中，每个LTE(Long Term Evolution)下行接收子帧测量一次终端多普勒扩展。并且，为了保证测量的准确性，还可以对测得的多普勒扩展测量进行平滑处理。

然后，在步骤S12，将测量得到的多普勒扩展值和设定的门限值进行比较，如果大于门限值则使用高速频偏校准算法，否则使用低速频偏校准算法。在本发明的较佳实施例中，设定的终端移动速度门限通过仿真确定，其确定方法为，分别仿真得到高速频偏校准算法以及低速频偏校准算法在各种速度下的性能，从而得到两种算法性能接近的终端移动速度取值，该值则为设定的门限。由此速度门限可得到多普勒扩展值。

在步骤S13，如果使用高速频偏校准算法，则在时域和频域两级分别进行频偏校准。本领域的技术人员可以理解，此时终端频偏变化较大，虽然存在自动频率跟踪(AFC)，但仍然会存在较大的残留频偏，由于残留频偏会影响OFDM的正交性，如果首先在时域进行频偏校准，然后将信号变换到频域后，再基于更准确的频域测量值进一步进行频偏校准，则可以提高接收性能。

在步骤S14，如果使用低速频偏校准算法，则仅在频域进行频偏校准。本领域的技术人员可以理解，此时终端频偏变化相对较慢，AFC可以较好的跟踪频偏，残留频偏相对较小，此时仅需要基于更准确的频域测量值进一步进行频偏校准就可以保证接收性能。

图3示出根据本发明一实施例的装置结构框图。参照图3所示，装置10可包括速度估计模块12、门限判决模块14、第一控制策略模块16、以及第二控制策略模块18。速度估计模块12连接到门限判决模块14，门限判决模块14分别连接到第一控制策略模块16和第二控制策略模块18。

速度估计模块12可估计移动终端的移动速度，估计的方法可包括前述实施例中描述的通过估计频率偏移、统计终端切换、重选的频率、估计多普勒扩展等方式来推导出终端移动速度。

门限判决模块14，根据预设的门限值，确定移动终端的移动速度所处的速度等级。当移动终端的移动速度处于第一速度等级时，使能第一控制策略模块16，而当移动终端的移动速度处于第二速度等级时，使能第二控制策略模块18。

当第一控制策略模块16被使能时，使用与第一速度等级对应的与移动终端数据接收和处理有关的第一控制策略组对移动终端进行配置。

当第二控制策略模块18被使能时，使用与第二速度等级对应的与移动终端数据接收和处理有关的第二控制策略组对移动终端进行配置。

通过上述实施例所描述的方法和装置，可针对终端不同的速度环境，分别可以找到各自最理想的控制策略(包括使用的算法、AFC的调整步长、平滑的参数值)。因此本发明相比现有技术，能够保证低速和高速环境下，多普勒频移对系统的影响都较小，并且保证终端在低速或高速环境下，都能达到标准要求的数据速率和高的通话性能。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (9)

1.一种基于终端移动速度的控制策略配置方法，包括以下步骤：

估计移动终端的移动速度；

根据预设的多个速度等级，确定该移动终端的移动速度所处的速度等级，其中每一速度等级对应至少一组与移动终端数据接收和处理有关的控制策略，每组控制策略包含一个或多个控制策略；

根据该移动终端的速度等级，对该移动终端配置一组控制策略。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制策略包括：频偏校准、频偏跟踪、测量值的平滑算法。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，估计移动终端的移动速度的方法包括：

测量多谱勒扩展值，并根据下述公式来获知终端的速度：

$f_d=\frac{v}{\mathrm{\λ}}=\frac{v\·f_c}{c},$

其中f_d表示最大多普勒扩展值，v表示终端移动速度，λ表示载波的波长，f_c表示载波频率，c表示电磁波传播速度。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，估计移动终端的移动速度的方法包括估计频率偏移。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，估计移动终端的移动速度的方法包括统计终端切换、重选的频率。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个速度等级包括第一速度等级和第二速度等级，其中第一等级的速度低于第二速度等级，且第一速度等级和第二等级之间的临界值为120km/h。

7.一种基于终端移动速度的控制策略配置方法，包括以下步骤：

估计与移动终端的与移动速度关联的指标；

根据该指标的多个预设的等级，确定该移动终端的与移动速度关联的指标所处的等级，其中每一等级对应至少一组与移动终端数据接收和处理有关的控制策略，每组控制策略包含一个或多个控制策略；

根据该移动终端的与移动速度关联的指标所处的等级，对该移动终端配置一组控制策略。

8.一种基于终端移动速度的控制策略配置装置，包括：

速度估计模块，估计移动终端的移动速度；

门限判决模块，根据预设的门限值，确定该移动终端的移动速度所处的速度等级，当该移动终端的移动速度处于第一速度等级时，使能第一控制策略模块，当该移动终端的移动速度处于第二速度等级时，使能第二控制策略模块；其中每一速度等级对应一组与移动终端数据接收和处理有关的控制策略，每组控制策略包含一个或多个控制策略；

第一控制策略模块，使用与该第一速度等级对应的与移动终端数据接收和处理有关的第一控制策略组对该移动终端进行配置；以及

第二控制策略模块，使用与该第二速度等级对应的与移动终端数据接收和处理有关的第二控制策略组对该移动终端进行配置。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述控制策略包括：频偏校准、频偏跟踪、测量值的平滑算法。

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