CN104105984A - 用于估计移动终端的速度的方法和装置 - Google Patents

Abstract

用于无线通信的系统、设备和方法包括：在观测期间从移动终端的发射机接收多个无线传输，基于接收的多个无线传输计算多个频率偏移值，基于多个频率偏移值估计速度值。在一些实施方式中，速度值被确定为计算的频率偏移测量误差的函数。实施方式可以被安排包括：基于估计的速度来估计在基站和移动终端之间通信的信道特征，基于估计的信道特征优化与移动终端通信的特性。在一些实施方式中，特性可以包括：用于在基站和移动终端之间通信的调制方案或传输调度。

Description

用于估计移动终端的速度的方法和装置

优先权声明

本专利文件及时地要求于2011年11月4日提交给美国专利和商标局且题名为“METHOD AND APPARATUS FOR ESTIMATING SPEED OF AMOBILE TERMINAL”的序列号为61/556,135的在先美国临时专利申请的优先权和所有利益，该专利申请被发明者James Peroulas在2011年11月29日转让给ZTE WISTRON TELECOM AB。

技术领域

本专利文件涉及用于估计无线通信系统中的移动终端的速度的系统、设备和技术。

背景技术

在无线移动通信系统中，发射机和接收机经常执行操作以保持或提高通信信道的特性。例如，在蜂窝网络中(例如，2G、3G、4G、CDMA、GSM、LTE等)，基站和移动终端可以周期性地估计或测量在基站和移动终端之间的信道的传输特征(或提供有用的估计数据)。获得的信道信息可以被用来优化用于网络上的传输、调度传输的调制方案等等。

然而，由于发射机和/或接收机的移动性，信道特征测量可能迅速地变化，或者可能被不精确地测量。这个不精确度可以通过估计移动终端的行进速度得到部分缓解。目前可用的技术利用多个空间上分离的天线从移动终端接收信号，并估计移动终端的行进速度。一些技术使用移动终端的行进方向的先验知识用于估计行进速度。由于各种实际原因，例如，多路径的存在，这种速度测量技术通常提供不准确的或不令人满意的结果。因此，需要估计移动终端的速度的改进的技术。

发明内容

本专利文件提供用于估计无线通信网络中的移动终端的速度的系统、设备和技术，估计的速度的信息可以被用来估计与移动中的移动终端通信的信道特征。

在一个方面，公开了一种无线通信方法。多个无线传输被接收。多个频率偏移值基于接收的多个无线传输被计算。基于多个频率偏移值，速度值被估计。

在另一个方面，无线通信设备包括：用于接收多个传输的模块，用于基于接收到的多个无线传输计算多个频率偏移值的模块和基于多个频率偏移值估计速度值的模块。

在另一个方面，公开了一种计算机程序产品，其具有在其上存储的、用于接收多个传输的代码，用于基于接收到的多个无线传输来计算多个频率偏移值的代码，用于基于多个频率偏移值来估计速度值的代码。

在又一个方面，提供一种用于无线通信网络中的用户设备和基站之间通信的通信方法，通信方法包括操作基站的一个或多个天线以从用户设备接收多个无线传输；及基于接收到的多个无线传输确定多个频率偏移值，其中每个频率偏移值与多个传输的参考符号和相应的多个接收的参考符号之间的测量角度成比例。该方法还包括基于多个频率偏移值估计用户设备的速度。该方法可以被实现为还包括：基于估计的速度估计在基站与用户设备之间通信的信道特征，基于估计的信道特征优化与用户设备通信的特性。在一些实施方式中，该特性可以包括调制方案或传输调度。

这个和其它方面和它们的实现在附图、说明书和权利要求中更详细地被描述。

附图说明

图1是表示无线通信网络的框图。

图2是表示无线通信设备的框图。

图3示出了用于估计发射机的速度的天线的布置。

图4是表示无线通信的过程的流程图。

图5是表示无线通信设备的部分的框图。

具体实施方式

本专利文件公开了用于估计无线通信系统中的移动中的移动终端的速度和估计与移动中的移动终端通信的信道特征的技术。在广域无线网络中，如长期演进(LTE)网络，基站通常是固定的，一个或多个用户设备(例如，无线蜂窝式电话、平板电脑、便携式计算机等)可以是移动的，并且可以相对于基站在其周围移动。虽然公开的技术被公开为实现在无线蜂窝网络中的基站，该技术可以同等地适用于其它的移动部署，其中移动通信设备相对于固定的基站或接入点移动，诸如例如基于802.11x标准或Wi-MAX标准等的无线局域网络。

通过在接收机处对来自于移动终端的多个接收到的传输进行测量，公开的技术可以被用来测量移动终端的速度。在接收机处的这样的测量可以被处理以提取移动终端的速度。接收机可以是，例如，网络中的基站。速度估计可以被用于将移动终端分类为多个种类中的一个，例如，为快速移动的、缓慢移动的、或者中等速度的终端。这个速度信息可以被用于调整无线网络的操作参数。这些操作参数包括，例如，为到移动终端的下行链路传输选择调制方案，确定到移动终端的参考信号传输的调度，提供到UE的应用层与网络侧的速度输入等等。

在下面提供的描述中，首先提供理论框架，公开了速度测量如何可以基于在接收机处的测量被实现。接下来，理论框架的可行的实施方式被公开，该实施方式考虑到固有的测量不准确性和限制。

图1示出了无线通信系统的例子。无线通信系统可以包括一个或多个基站(BS)105a、105b，一个或多个无线设备或移动终端110a、110b、110d、110d和接入网络125。基站105a、105b可以为一个或多个无线扇区的无线设备110a、110b、110c和110d提供无线服务。在一些实施方式中，基站105a、105b包括定向天线以产生两个或多个定向波束以在不同扇区提供无线覆盖。

接入网络125可以与一个或多个基站105a、105b进行通信。在一些实施方式中，接入网络125包括一个或多个基站105a、105b。在一些实施方式中，接入网络125与核心网络(图1中未示出)通信，该核心网络提供与其它无线通信系统和有线通信系统的连接。核心网络可以包括一个或多个服务订阅数据库以存储有关订阅的无线设备110a、110b、110c和110d的信息。第一基站105a可以基于第一无线电接入技术提供无线服务，而第二基站105b可以基于第二无线电接入技术提供无线服务。根据部署方案，基站105a和105b可设在同一地点或可以分开地安装在现场。接入网络125可以支持多个不同的无线接入技术。

可以实现本发明的技术和系统的各种无线通信系统和接入网络的例子包括基于码分多址(CDMA)的无线通信系统，例如CDMA20001x、高速分组数据(HRPD)、演进HRPD(eHRPD)、通用移动远程通信系统(UMTS)、通用陆地无线接入网(UTRAN)、演进UTRAN(E-UTRAN)、长期演进(LTE)和全球微波互联接入(WiMAX)等。在一些实施方式中，无线通信系统可以包括使用不同的无线技术的多个网络。双模式或者多模式无线设备包括可用于连接到不同的无线网络的两种或更多的无线技术。在一些实施方式中，无线设备可以支持同步语音数据操作(SV-DO)。

图2是表示无线电站205的部分的框图，无线电站可以是基站205，由基站服务的无线设备，例如移动终端。无线电站205可包括处理器电子设备210，诸如微处理器，其实现本文件中提供的一种或多种无线技术。无线电站205可以包括收发器电子设备215以通过一个或多个诸如天线220的通信接口发送和/或接收无线信号。无线电站205可包括用于传输和接收数据的其它的通信接口。无线电站205可以包括一个或多个存储器，所述存储器被配置成存储诸如数据和/或指令的信息。在一些实施方式中，处理器电子设备210可以包括收发器电子设备215的至少一部分。

如在下面更详细地讨论的，公开的技术可用于这样的通信系统，其中选择的频偏估计(FOE)算法产生频偏估计，频偏估计的方差是发射机的行进速度的函数。这种系统的例子是LTE上行链路，其中FOE算法通过比较由终端或用户设备(UE)在相邻时隙发射的参考符号产生估计。

在其中发射机或接收机处于运动中的无线通信系统中,了解运动中的终端的速度通常是有用的。此信息可被用于估计其中的一个用于调整通信信道的估计的滤波。如果已知移动终端移动得非常慢，更多估计可以被一起滤波，从而改善信道估计的质量。另一方面，如果移动终端正在非常快速地移动，有可能使信道估计的非时域滤波成为可能。

终端或者UE的速度可通过各种技术来估计。速度估计300的一个例子示于图3中，其中移动终端304(由粗箭头指示)沿着已知的路径正向右移动。当终端位于火车内部或者甚至在沿着高速公路或道路行驶的汽车中，可能是这种情况。多个接收天线302可以放置在沿着终端的已知的行进路径的已知位置以测量来自移动终端304的发射功率。在特定的天线302从移动终端接收的功率随着特定的天线302和移动中的终端之间的距离变化，当终端最接近特定的天线302时，功率到达峰值。终端的速度可以通过终端304经过每个天线302时的计时被计算出来。通过测量在天线302接收到的功率，移动终端304经过某个天线302时可以被检测到，当终端位于最接近于天线302时，该功率将到达峰值。

虽然在图3中所示的技术可以确定终端304的速度，但是它被局限于在终端304沿着固定路径行进时使用。不管终端304是否沿着预先已知的固定路径行进，能够确定终端304的速度将是有益的。

在许多无线通信网络中，多载波传输技术被用于终端304和网络之间的通信。例如，行业标准，诸如WiMAX和长期演进(LTE)使用正交频域复用(OFDM)调制，其中终端304，在本文件中也被称为用户设备UE，发送上行链路信号到基站(所谓LTE中的eNodeB)。当终端304相对于基站移动时，来自终端的传输中的子载波频率，如在接收基站接收到和感测到的，可能由于终端304的运动引起的多普勒频率偏移而发生变化。从终端304接收多个OFDM传输的基站，例如通过多个传输帧，可以能够估计从一个接收到下一个接收由终端304的相对移动引起的多普勒频率偏移。例如，LTE使用在给定的传输帧中的两个传输子帧，其中公开的技术可以使用LTE中的两个子帧来提取移动终端的速度信息。

如下文在LTE网络中的基于OFDM的通信的说明性例子中进一步讨论的，接收侧(例如，基站)可以监视在一段时间接收到的传输，保持移动平均接收的频率估计，计算频率估计距平均的估计频率的瞬时误差或偏差，从而确定UE的瞬时频率。瞬时速度估计的精度可以通过减去来自噪声项的贡献得到改善，噪声项通常将随机性添加到瞬时测量。如下面进一步描述的，这个噪音或随机性的水平可以使用经验数据测量和减除。

让N_SC代表UE被安排在其上传输的子载波的数目。假定跳频被禁用，UE在被安排传输的子帧的时隙使用相同的子载波。让P1和P2代表由UE在每个时隙中发送的参考符号，因此P1和P2都是长度为N_SC的向量。根据LTE规范，这两个向量中的所有复数元素的大小为1。

让H是代表在被UE使用的子载波之上的在UE和基站之间的信道响应的长度N_SC向量，假设信道在子帧的两个时隙之间通常是不变的。让R1和R2是代表由UE占用的子载波上的基站接收到的信号的长度N_SC向量。

长度和参考符号之间的关系可以写成：

R_i(n)＝H(n)P_i(n)+N_i(n)      式(1)

i是1或2并且N_i是长度N_SC和功率的0平均复数高斯噪声向量。

向量A的符号A(n)表示向量A的第n个元素，其中A(1)代表第一个元素。

让Y₁和Y₂是长度N_SC向量，被定义为：

$Y_i\left(n\right)=\frac{R_i\left(n\right)}{P_i\left(n\right)}$          式(2)

频率偏移被估计为代表关于相应的传输信号的接收信号的信号之间的相位差的变化。

$\hat{f}=\frac{\∠\left({Y_0}^H{Y}_1\right)}{\mathrm{\π}}*1000$        式(3)

其中“H”是埃尔米特操作。

假定通信信道在时域中可以被建模为具有添加的频率偏移的卷积，根据：

$r\left(t\right)=(h\left(t\right)\⊗s\left(t\right))e^{j2\mathrm{\πft}}+n\left(t\right)$    式(4)

其中s(t)是传输信号，h(t)是信道脉冲响应，r(t)是接收信号，n(t)是热噪声，f是频率偏移，代表卷积。

在这种情况下，测量的频率偏移可以等于实际的频率偏移f加上高斯噪声：

$\hat{f}=f+e_{\mathrm{thermal}}$       式(5)

其中e_thermal代表由热噪声引入的测量误差。在本文件中，所有损坏接收的信号的噪声源被称为“热噪声”，不管该噪声是否真正是热噪声还是任何其它噪声源的结果，例如，干扰噪声。可以表明，热噪声的均值为零并具有方差(功率)：

$\mathrm{var}\left[e_{\mathrm{theraml}}\right]={\mathrm{\σ}}_{\mathrm{thermal}}^2\≈\frac{{10}^6}{{\mathrm{\π}}^2{N}_{\mathrm{SC}}}(\frac{{\mathrm{\σ}}_n^2}{{\mathrm{\σ}}_s^2}+\frac{{\mathrm{\σ}}_n^4}{2{\mathrm{\σ}}_s^4})$    式(6)

其中是每个子载波的平均接收信号功率。也就是：

${\mathrm{\σ}}_s^2=\frac{{\left|\right|H\left|\right|}^2}{N_{\mathrm{sc}}}$      式(7)

其中||H||是向量H的2-范数。

基于上述内容，如果任一接收机噪声功率趋于零或接收信号功率趋于无穷大时，则趋于零，测量的频率偏移将简单地等于频率偏移f。

然而，现实世界中的传播信道不是准确地由公式(4)建模。相反，由于不同的路径从不同的方向从UE传播这个事实，每个路径趋向于具有其自身的多普勒引起的频率偏移。传播信道的更精确的模型如下：

$r\left(t\right)=n\left(t\right)+\underset{i=1}{\overset{N_p}{\mathrm{\Σ}}}{G}_{i}s(t-D_i)e^{j2\mathrm{\π}{f}_{i}t}$       式(8)

因此，信道被建模为从UE到基站的N_p个传播路径的总和。每个传播路径有唯一的时间延迟D_i，唯一的复杂信道增益G_i，和唯一的频率偏移f_i。

先前描述的用于频率偏移估计(FOE)的算法，当应用到更现实的通信信道时，例如在公式(8)中描述的一个，产生频率偏移估计，即使在系统中没有热噪声时该频率偏移估计也发生变化。在更现实的通信信道中，估计出的频率偏移可以被建模为：

$\hat{f}=f_{\mathrm{avg}}+e_{\mathrm{vel}}+e_{\mathrm{thermal}}$     式(9)

即，测量的频率偏移应该等于某个平均频率偏移f_avg，如以前的测量噪声e_thermal一起一样被损坏，但是也是一种称为e_vel的不同类型的噪声，这是由于每个传播路径具有其自身的频率偏移的事实。

作为一个例子，假设在UE和基站之间的传播信道仅由两个路径组成。一个路径具有688Hz的频率偏移，另一个具有0Hz的频率偏移。即使在没有热噪声时，通过上面描述的FOE算法测量的频率偏移将会变化。在一些实施方式中，大约1/3的时间，FOE算法将产生接近344Hz的估计，2/3的时间它将产生接近660赫兹的估计。即使信道不发生变化，即使在系统中没有噪声，如果频率偏移在很多时间点被测量，频率偏移将在测量之间发生变化。

频率偏移测量变化的原因是，在频率偏移测量开始时，测量的频率偏移实际上是传播路径的相位的函数。在随机的时间偏移开始的频率偏移测量在路径的相位之间可以具有不同的、实际上随机的关系，因此不管在接收机中是否存在热噪声，测量的频率偏移可以具有随机分量。

e_vel的功率取决于经历的特定信道，也取决于UE的速度。例如，如果信道由单一的路径(N_p＝1)组成，则等于零，并且出现在频率偏移测量中的唯一的随机性是由于热噪声引起的。

对于具有更大的N_p值(大约20也许是足够的)和变化的f_i值的信道，与UE的速度非常紧密相关。例如，对于Winner II信道B1、B2、C1、C2和C3，存在以下近似关系：

$v_{\mathrm{UE}}\≈\frac{{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{vel}}}{1.4}$         式(10)

其中，V_UE是以千米/小时表示的UE的速度。

在上面公式中的系数1.4是通过模拟数以千计的信道凭经验测量的，且只提供σ_vel和v_UE之间的有些宽松的连接。这些值之间的实际关系取决于经历的具体信道。然而，这种大致的关系可以用来提供UE的速度的粗略估计。时常，通信系统对知道UE的精确速度是不感兴趣的，相反对知道UE是否‘缓慢地’移动，以‘中等’速度移动，或者非常‘快速地’移动感兴趣。因此，对于许多信道类型，公式(10)可足以表征UE的速度为‘缓慢’、‘中等’或‘快速’。

在一个实施方式中，用于速度估计的本技术可以通过首先确定σ_vel和v_UE之间的关系来操作。这可以通过使用计算机模拟或在实地测量来完成。时常，更准确的关系倾向于实地测量。

不论模拟或测量是否被执行，该过程可以是相似的，并且可以在无噪声或低噪声环境中执行。如果模拟被执行，模拟可以无噪音地执行。如果实地测量被执行，这些测量可以只限于当接收信号功率比接收噪声功率高得多(20dB或更高)的情况。

在一些配置中，为了建立σ_vel与v_UE之间的经验关系，UE可以被配置为以一定速度行进，频率偏移可以使用上述算法反复地被测量。对于固定的UE速度，UE的位置和信道类型可以对于成千上万的模拟变化，频率偏移测量可以被分析以确定平均频率偏移和频率偏移测量的方差。频率偏移测量的方差可以被用于获得关于σ_vel与v_UE的一个数据点。

各种UE速度可以被模拟或测量以便产生与这两个变量有关的函数Q：

v_UE≈Q(σ_vel)       式(11)

这里，Q不限于线性函数。一种可能性是Q为对测量的或观测的数据点的多项式拟合。

这个Q函数可以被创建并存储在基站中供以后使用。在一些实施方式中，这个Q函数不期望被经常更新，当已知UE的信道特征已经显著地变化时，可以被更新。

在常规操作中，基站(eNodeB)可以首先对接收信号执行信道估计，以便估计来自UE的响应。有很多在LTE系统中可以实现这的方式，这些方式典型地包括为每个子载波生成最小平方估计，然后在几个相邻子载波之间算出信道估计的平均，以便产生最终的滤波的信道响应。

如果滤波的信道响应由表示，以下关系可以得到。第k个频率偏移测量被估计为：

$\hat{f}\left(k\right)=\frac{\∠\left({Y_0}^H{Y}_1\right)}{\mathrm{\π}}*1000$       式(12)

平均接收信号功率可以被估计为：

${\widehat{\mathrm{\σ}}}_s^2=\frac{{\left|\right|\hat{H}\left|\right|}^2}{N_{\mathrm{sc}}}$      式(13)

平均接收机噪声功率然后可以被估计为：

${\widehat{\mathrm{\σ}}}_n^2=\frac{{\left|\right|\hat{H}\·P_1-R_1\left|\right|}^2+{\left|\right|\hat{H}\·P_2-R_2\left|\right|}^2}{2N_{\mathrm{sc}}}$      式(14)

其中a·b表示矢量a和b的元素方式相乘。换句话说，通过比较实际的接收信号R_i与预测的接收信号接收机噪声功率被估计。两者之间的任何差异被假定来自接收机噪声。这两个数量之间的一些差异可能是由于不完善的信道估计。为了估计UE的速度的目的，假设该差异在很大程度上是由于接收机噪声引起的是合理的。

对于测量k，由于热噪声引起的测量误差然后可以被计算为：

${\widehat{\mathrm{\σ}}}_{\mathrm{thermal}}^2\left(k\right)\≈\frac{{10}^6}{{\mathrm{\π}}^2{N}_{\mathrm{SC}}}(\frac{{\widehat{\mathrm{\σ}}}_n^2}{{\widehat{\mathrm{\σ}}}_s^2}+\frac{{\widehat{\mathrm{\σ}}}_n^4}{2{\widehat{\mathrm{\σ}}}_s^4})$       式(15)

有几种方法可用来计算频率偏移测量的方差。如果已知热噪声对所有测量相同，我们可以仅等待收集N_obs测量，并执行如下计算：

${\widehat{\mathrm{\σ}}}_{\mathrm{thermal},\mathrm{avg}}^2=\frac{\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{obs}}}{\mathrm{\Σ}}}{\widehat{\mathrm{\σ}}}_{\mathrm{thermal}}^2\left(i\right)}{N_{\mathrm{obs}}}$       式(16)

${\hat{f}}_{\mathrm{avg}}=\frac{\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{obs}}}{\mathrm{\Σ}}}\hat{f}\left(i\right)}{N_{\mathrm{obs}}}$         式(17)

$\mathrm{var}\left[\hat{f}\right]={\mathrm{\σ}}_{\mathrm{tot}}^2=\frac{\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{obs}}}{\mathrm{\Σ}}}{|\hat{f}\left(i\right)-{\hat{f}}_{\mathrm{avg}}|}^2}{N_{\mathrm{obs}}}$        式(18)

${\mathrm{\σ}}_{\mathrm{vel}}^2=\max (0,{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{tot}}^2-{\widehat{\mathrm{\σ}}}_{\mathrm{thermal},\mathrm{avg}}^2)$       式(19)

${\hat{v}}_{\mathrm{UE}}=Q\left({\mathrm{\σ}}_{\mathrm{vel}}\right)$       式(20)

必要的观测数量N_obs可以根据场景变化，其可以是热噪声的函数，也可以依赖于在估计UE的速度时要求的精度。在一些实施方式中，这个参数(N_obs)可以通过试验和误差来设置，且将会是在要求大的N_obs值的UE速度估计精度和要求小的N_obs值的测量速度之间的权衡。

在各种可行的实施方式中，热噪声趋向于随时间变化。例如，从UE接收到的功率可以从一个测量到另一个显著地变化。此外，UE被安排在其上传播的子载波的数量也可以变化。在这种情况下，频率偏移测量的方差可以被迭代地跟踪，这个跟踪可以允许热噪声功率随着测量发生变化。

对于每次测量，基站可以计算所有先前观测的平均值：

${\hat{f}}_{\mathrm{avg}}\left(1\right)=\hat{f}\left(1\right)$      式(21)

${\hat{f}}_{\mathrm{avg}}(k+1)=\frac{k\hat{f}\left(k\right)+\hat{f}(k+1)}{k+1}$       式(22)

上述两个公式与下面的公式(23)是等效的。上面的公式经常是优选的，因为它们可以被迭代地执行。

${\hat{f}}_{\mathrm{avg}}\left(k\right)=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\hat{f}\left(i\right)}{k}$       式(23)

以前的样本的平均值和当前的频率偏移测量之间的误差可以计算如下：

$e\left(k\right)=\hat{f}\left(k\right)-{\hat{f}}_{\mathrm{avg}}\left(k\right)$      式(24)

系数g，其被用作用于进一步计算的内部参数，可以根据下式计算和更新：

g(0)＝1        式(25)

       式(26)

${\widehat{\mathrm{\σ}}}_{\mathrm{tot}}^2\left(k\right)=\frac{1}{g{\left(k\right)}^2}$      式(27)

C(1)＝1     式(28)

$C\left(k\right)=\sqrt{\frac{{\widehat{\mathrm{\σ}}}_{\mathrm{tot}}^2(k-1)}{{\widehat{\mathrm{\σ}}}_{\mathrm{tot}}^2(k-1)-{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{meas}}^2(k-1)+{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{meas}}^2\left(k\right)}}$     式(29)

为了解释的目的，C(K)可以暂时被忽略并设置为1。公式(26)然后简化为：

    式(30)

其中，g(k)是不断更新的系数，使得|g(k-1)e(k)|²接近于1。如果|g(k-1)e(k)|²小于1，g(k)可以被设置为稍微大于g(k-1)的值，以便在下一次迭代时，|g(k-1)e(k)|²可以更接近于1。如果|g(k-1)e(k)|²接近1，则E(k)的功率是因此，上面的公式(30)在功能上等效为自动增益控制电路(AGC)，该电路试图将AGC(g(k-1)e(k))的输出保持在功率水平1上。到AGC的输入的功率简单地是AGC环路增益的倒数的平方。

参数K决定了系数G(K)被允许被多快地调整。大的K值会产生快速的调整，但将产生非常大噪声的功率估计。相似地，小的K值将产生缓慢的调整，但产生更平滑的功率估计。对大多数应用来说，期望K值小于0.1也许是合理的选择。

返回参照公式(29)，C(K)系数被用于补偿热噪声功率中的已知变化。例如，假设对于测量k-1，总功率被估计为1(即)，热噪声功率被估计为0.25(即)。假设对于测量K，热噪声功率增加到1是已知的。无需检查针对时间点k的测量，由于噪声功率从0.25增加到1，将预期总功率将增加。

的最好的估计可以是：

${\widehat{\mathrm{\σ}}}_{\mathrm{vel}}^2(k-1)=\max (0,{\widehat{\mathrm{\σ}}}_{\mathrm{tot}}^2(k-1)-{\widehat{\mathrm{\σ}}}_{\mathrm{thermal}}^2(k-1))$        式(31)

因此，假定缓慢地变化，的最好的先验估计将是：

${\widehat{\mathrm{\σ}}}_{\mathrm{tot},\mathrm{apriori}}^2\left(k\right)={\widehat{\mathrm{\σ}}}_{\mathrm{vel}}^2(k-1)+{\widehat{\mathrm{\σ}}}_{\mathrm{thermal}}^2\left(k\right)$     式(32)

因此，的先验估计，在上述的例子中，将是(1-0.25)+1＝1.75。先验知识可以被用来创建补偿因数，补偿因数可用于跟踪热噪声功率中的变化。如果 ${\mathrm{\σ}}_{\mathrm{meas}}^2(k-1)={\mathrm{\σ}}_{\mathrm{meas}}^2\left(k\right),$ C(K)将为1。因此，如果 ${\mathrm{\σ}}_{\mathrm{meas}}^2(k-1)\≠{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{meas}}^2\left(k\right),$ C(K)将仅是非奇异的。

公式(29)的分母变为零或负数是可能的。如果检测到分母变为零或负数，那么，我们可以输出C(K)的默认值。也就是说，如果分母是零或负数，则C(K)将被设置为C_默认，其中C_默认基于系统模拟或经验被选择。

上述公开的技术的一个优点是不管移动终端正行进在哪个方向也不管移动终端是否正沿着固定、已知的路径行进的估计UE的速度的能力。此外，不管频率偏移测量误差是否对所有测量是相同的，或者如果它是否针对每个测量变化，上述技术总是可用于产生速度的估计。

虽然具体的FOE算法已经在本文件中描述，但应当指出，任何FOE算法可以被用于频率偏移估计的方差是移动终端的速度的函数及由热噪声引起的测量误差可以被估计的情况。也就是说，任何FOE算法可以被使用，只要它对于每个测量时刻k产生对于每个测量时刻k，的方差是UE的速度的函数。

此外，虽然本发明是在LTE上行链路通信系统的上下文中描述的，但是它将在满足在前面的段落中描述的条件的FOE算法存在的任何通信系统中奏效。

图4是无线通信的过程400的流程图表示。在一些实施方式中，过程400可以在网络侧计算机，如在基站处的计算机实现。在402，多个无线传输在一个观测期间被接收。如上面讨论的，传输可以包括从UE发送到基站的参考信号。观测期间可包括两个子帧，或者可以包括N_SC个样本，如先前讨论的。在404，多个频率偏移值基于接收的多个无线传输被计算。偏移值计算可以使用前面关于公式(1)到(26)描述的技术被执行。在406，基于计算的多个频率偏移值，速度值被估计。在一些实施方式中，速度值的估计可以通过计算频率偏移测量误差(例如，e_vel，如上所述)来执行。速度值然后可被确定为计算的频率偏移测量误差的函数(例如，公式10和11)。在一些实施方式中，该函数可基于先验信号测量(例如，如关于公式(10)描述的)被建模。在正交频域调制(OFDM)网络中，例如LTE，接收的信号传输可以是成对的，每对对应于传输子帧中的第一符号中的第一传输和传输子帧中的第二符号中的第二传输。

图5是无线通信装置的部分500的框图表示。模块502用于接收多个无线传输。模块504用于根据接收的多个无线传输计算多个频率偏移值。模块506用于基于多个频率偏移值估计速度值。装置500和模块502、504、506还可以被配置为执行在本专利文件中公开的一个或多个技术。

将理解的是，本专利文件公开了用于估计移动终端的速度的各种技术。在一个方面，速度估计可用于从移动终端调度传输。例如，在较快移动的移动终端和基站之间的信道估计之后，从较快移动的移动终端的传输可以被调度成早于从较慢移动的移动终端的传输发生。类似地，在另一个方面，较快移动的移动终端可以早于或先于移动终端到达蜂窝边缘被切换。在另一个方面，到/从较快移动的移动终端的参考信号传输可以被调度成以较快的重复率发生。

还应当理解的是，公开的速度估计技术为自身提供到多输入多输出(MIMO)网络的直接扩展。例如，在一些实施方式中，当UE具有多个发射天线或接收天线时，上面公开的技术可以简单地单独扩展到每个天线，速度估计可以基于从多个天线得到的平均速度。在其它一些实施方式中，上述公开的速度估计技术可关于一个天线实现，且估计的速度可以仅用作移动终端的单次测量结果。因为当移动终端正在移动时，一般预期所有发射/接收天线以相同的速度移动。因此，在很多情况下，基于针对单个天线执行的计算的速度估计也许是足够的。

本文件中描述的公开的和其它实施方式、模块和功能操作可以在数字电子电路、或者在计算机软件、固件或硬件，或在它们的一个或多个组合中实现，硬件包括本文件中公开的结构和它们的结构等同物。公开的和其它实施方式可以被实现为一个或多个计算机程序产品，即，用于由数据处理装置执行的、或控制数据处理装置的操作的编码到计算机可读介质的计算机程序指令的一个或多个模块。计算机可读介质可以是机器可读的存储设备、机器可读的存储基片、存储器设备、影响机器可读的传播信号的物质的合成物，或它们中的一个或多个的组合。术语“数据处理装置”包括用于处理数据的所有装置、设备和机器，举例来说包括可编程处理器、计算机或多个处理器或计算机。除了硬件之外，装置可以包括，为讨论中的计算机程序创建执行环境的代码，例如构成处理器固件、协议栈、数据库管理系统、操作系统或它们中的一个或多个的组合的代码。传播信号是人工生成的信号，例如，机器生成的电信号、光信号或电磁信号，其为编码用于传输到合适的接收机装置的信息而生成。

计算机程序(也称为程序、软件、软件应用、脚本或代码)可以以任何形式的编程语言编写，包括编译语言或解释语言，并且它可以以任何形式被部署，包括作为独立的程序或作为模块、组件、子程序或适于在计算环境中使用的其它单元。计算机程序没有必要对应于文件系统中的文件。程序可以被存储在文件的部分中，其中该文件保存其它程序或数据(例如，存储在标记语言文档中的一个或多个脚本)，也可以存储在专用于讨论中的程序的单个文件中，或存储在多个协调文件中(例如，存储一个或多个模块、子程序或代码的部分的文件)。计算机程序可以被部署为在一个计算机或多个计算机上执行，计算机位于一个地点或跨多个地点分布并且通过通信网络互联。

本文件中描述的过程和逻辑流可以由一个或多个可编程处理器执行，可编程处理器执行一个或多个计算机程序以通过操作输入数据和生成输出来执行功能。过程和逻辑流还可以通过专用逻辑电路执行，装置也可以被实现为专用逻辑电路，例如，FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)。

适合于执行计算机程序的处理器包括，举例来说，通用和专用微处理器，以及任何种类的数字计算机的任何一个或多个处理器。一般来说，处理器将从只读存储器或随机存取存储器或两者接收指令和数据。计算机的基本元件是用于执行指令的处理器和用于存储指令和数据的一个或多个存储器设备。通常，计算机还将包括，一个或多个用于存储数据的大容量存储设备，例如，磁盘、磁光盘或光盘，或者可操作地耦合到大容量存储设备以从该设备接收数据或将数据传送到该设备，或两者。然而，计算机不必具有这样的设备。适于存储计算机程序指令和数据的计算机可读介质包括所有形式的非易失性存储器、介质和存储器设备，包括例如半导体存储器设备，例如EPROM、EEPROM和闪存设备；磁盘，例如内部硬盘或可移动磁盘；磁光盘以及CD-ROM和DVD-ROM盘。处理器和存储器可以被专用逻辑电路补充，或包含在专用逻辑电路中。

虽然本专利文件包含许多细节，但是这些不应被解释为对要求保护的本发明或可以被要求保护的范围的限制，而是作为对特定实施方式的具体特征的描述。在本文件中在分开的实施方式的上下文中描述的某些特征也可以组合实现在单个实施方式中。相反地，在单个实施方式的上下文中描述的各种特征也可以在多个实施方式中单独地实现，或者在任何合适的子组合中实现。此外，尽管特征可以被如上描述的在某些实施方式中起作用，甚至最初要求如此，在一些情况下，来自要求的组合的一个或多个特征可以从组合中去除，所要求的组合可以针对子组合或子组合的变体。类似地，虽然操作以特定的顺序描述在附图中，但是这不应当被理解为需要以示出的特定顺序或以连续顺序执行这样的操作，或者需要执行所有图示的操作才能达到期望的结果。

只有少数几个例子和实现被公开。对描述的例子和实现和其它实现的变化、修改与增强可以基于公开的内容进行。

Claims (17)

1.一种无线通信方法，包括：

在观测期间从用户设备接收多个无线传输；

基于在所述观测期间接收的所述多个无线传输计算多个频率偏移值；及

基于所述多个频率偏移值估计所述用户设备的速度。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述估计的操作包括：

计算频率偏移测量误差；及

将所述用户设备的速度作为所计算的频率偏移测量误差的函数来确定。

3.根据权利要求2所述的方法，还包括：

基于接收的信号的先验测量结果建模所述函数。

4.根据权利要求2所述的方法，其中计算所述频率偏移测量误差的操作包括平均计算。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个无线传输包括多个传输信号对，其中每个传输信号对包括在传输子帧中的第一符号中的第一传输和在所述传输子帧中的第二符号中的第二传输。

6.一种用于无线通信的装置，包括：

接收机，所述接收机从发射机接收多个无线传输，其中所述多个无线传输包括参考符号；

第一处理模块，所述第一处理模块基于所接收的所述多个无线传输确定多个频率偏移值；及

第二处理模块，所述第二处理模块基于所述多个频率偏移值估计所述发射机的速度。

7.根据权利要求6所述的装置，其中所述第二处理模块包括：

用于计算频率偏移测量误差的工具；和

用于将所述速度的值作为所计算的频率偏移测量误差的函数来确定的工具。

8.根据权利要求7所述的装置，其中用于计算所述频率偏移测量误差的工具包括用于平均所有之前的频率观测结果的工具。

9.根据权利要求7所述的装置，还包括：

用于基于接收的信号的先验测量结果建模所述函数的工具。

10.根据权利要求6所述的装置，其中所述多个无线传输包括多个传输信号对，其中每个传输信号对包括在传输子帧中的第一符号中的第一传输和在所述传输子帧中的第二符号中的第二传输。

11.一种计算机程序产品，包括在其上存储有指令的非易失的、计算机可读介质，所述指令包括用于执行以下操作的代码：

接收多个无线传输；

基于接收的所述多个无线传输计算多个频率偏移值；及

基于所述多个频率偏移值估计速度值。

12.根据权利要求11所述的计算机程序产品，其中用于估计的代码包括用于执行以下操作的代码：

计算频率偏移测量误差；及

将所述速度值作为所计算的频率偏移测量误差的函数来确定。

13.根据权利要求12所述的计算机程序产品，还包括用于执行以下操作的代码：

基于接收的信号的先验测量结果建模所述函数。

14.根据权利要求11所述的计算机程序产品，其中所述多个无线传输包括多个传输信号对，其中每个传输信号对包括在传输子帧中的第一符号中的第一传输和在所述传输子帧中的第二符号中的第二传输。

15.一种在无线通信网络中可操作的基站装置，包括：

一个或多个天线，所述一个或多个天线从用户设备接收多个无线传输；

基于接收的所述多个无线传输确定多个频率偏移值的机构，其中每个频率偏移值与多个传输的参考符号和相应的多个接收的参考符号之间的测量角度成比例；及

估计机构，所述估计机构基于所述多个频率偏移值估计所述用户设备的速度。

16.根据权利要求15所述的基站装置，还包括用于执行以下操作的机构：

基于所估计的速度估计与所述用户设备通信的信道特征；及

基于所估计的信道特征优化与所述用户设备通信的特性。

17.根据权利要求16所述的基站装置，其中所述特性包括调制方案或传输调度。