CN105992241A - 一种终端移动速度的估计方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种终端移动速度的估计方法及装置。其方法包括：对一个上行子帧中的至少一个导频符号，分别按照至少两个定时时间进行信道估计；根据测速参数，估计发送导频符号的终端的移动速度。本发明实施例提供的方案，按照至少两个定时时间对同一个导频符号进行信道估计，根据信道估计结果计算测速参数，进而估计终端移动速度。这样得到的至少两列信道估计结果的时间差值小于同一子帧两个时隙的导频符号的信道估计结果。而信道估计结果的时间差值越小，得到的频偏范围越大。因此，本发明实施例提供的技术方案，能够在终端高速移动导致频偏范围较大时，准确估计出终端的移动速度。

Description

一种终端移动速度的估计方法及装置

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种终端移动速度的估计方法及装置。

背景技术

随着高速铁路的迅速发展，高铁已经成为人们出行时重要的交通工具。高速铁路目前的运行速度可达300km/h以上，在未来随着技术的发展，更可能达到500km/h，为了满足高铁用户的通信需求，运营商在铁路沿线架设高铁场景专属网络，以保证列车上用户的通信质量。当然，不排除运营商架设其他高速场景专属网络，以满足其他高速场景的需求。在无线通信中，由于终端用户不断移动，因此不可避免的存在低速运动用户进入高速专网覆盖范围，或高速场景中的用户进入到普通低速小区覆盖内，为了保证高速场景中的用户的通信质量，且尽量使低速运动用户接入到普通低速小区，需要对终端用户的移动速度进行估计，以便进行调度和小区切换。

移动通信中，终端与基站之间存在相对运动，传输信道具有时变特性，这种时变特性即体现为多普勒频移现象。在实际场景中，由于信号波不同的入射角度会产生不同的多普勒频移，因此信号接收时所有散射(反射)分量的叠加就形成了连续的多普勒功率谱。而最大多普勒频移f_dmax与终端移动速度成正比，即满足关系式：

$\frac{f_{d\max }}{v}=\frac{f_c}{c}$ (公式1)

其中f_dmax为最大多普勒频偏，v为终端移动速度，f_c为无线信号载波中心频率，c为无线信号传播速度。因此，可以通过多普勒频偏对接收信号的影响，间接估计终端移动速度。

基于上述原理，现有的一种终端移动速度估计方法如下：

通过传输物理上行共享信道(PUSCH)的上行子帧中两个时隙的导频信道估计计算测速参数δH″，并通过对测速参数δH″以及速度的统计结果拟合得到测速函数v＝f(δH″)，在测速时，根据每次计算得到的δH″以及测速函数f(δH″)估计终端移动速度。测速参数δH″的计算公式为：

${\mathrm{\δH}}^{\′\′}=\frac{|h(l_{\mathrm{pilot}}^1,k_{\max 1})-h(l_{\mathrm{pilot}}^2,k_{\max 1})|}{\sqrt{\left|h(l_{\mathrm{pilot}}^1,k_{\max 1})\right|\left|h(l_{\mathrm{pilot}}^2,k_{\max 1})\right|}}$ (公式2)

其中，h指代时域导频信道估计，为第i个时隙的导频信道估计对应的正交频分复用(OFDM)符号索引，i的取值为1,2，k_max1为第一个时隙具有最大幅值的时域信道估计采样点索引。

现有的方法利用两列导频信道估计结果进行速度估计。在实际传输过程中，当终端快速移动时，由于多普勒频偏的存在，两时隙的导频信道估计之间存在一个由多普勒频偏造成的相位差。已知，同一子帧中两个时隙的导频信号间隔为0.5ms，在单径信道下，上述测速参数δH″的计算公式可以表示为：

$\begin{array}{c}{\mathrm{\δH}}^{\′\′}=\frac{|h(l_{\mathrm{pilot}}^1,k_{\max 1})-h(l_{\mathrm{pilot}}^1,k_{\max 1})\exp \left(j2\mathrm{\π\Δt}{f}_d\right)|}{\sqrt{\left|h(l_{\mathrm{pilot}}^1,k_{\max 1})\right|\left|h(l_{\mathrm{pilot}}^1,k_{\max 1})\right|\left|\exp \left(j2\mathrm{\π\Δt}{f}_d\right)\right|}}\\ =|1-\exp \left(j2\mathrm{\π\Δt}{f}_d\right)|\end{array}$ (公式3)

其中Δt＝0.5ms，f_d为单径接收信号的多普勒频偏。由于exp(j2πΔtf_d)为周期函数，那么仅能对一个周期范围内频偏进行速度估计，例如频偏在(-1000Hz,1000Hz]时，可以实现速度估计。对于考虑上下行频偏叠加的高速移动终端而言，频偏范围可能会超出一个周期范围，那么将无法利用现有方法对高速移动终端进行准确测速。

发明内容

本发明的目的是提供一种终端移动速度的估计方法及装置，以解决如何对移动终端速度准确估计的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种终端移动速度的估计方法，包括：

对一个上行子帧中的至少一个导频符号，分别按照至少两个定时时间进行信道估计，每个导频符号的最晚定时时间为所述导频符号的有效信号起始时刻，每个导频符号的最早定时时间不早于所述导频符号的循环前缀起始时刻、且早于所述导频符号的有效信号起始时刻；

利用得到的信道估计结果计算测速参数；

根据所述测速参数，估计发送所述导频符号的终端的移动速度。

优选的，估计发送所述导频符号的终端的移动速度之后，该方法还包括：

将所述终端的移动速度与速度阈值进行比较；

如果所述终端的移动速度小于所述速度阈值，利用所述上行子帧中每个导频符号在各自的一个相同时序的定时时间的信道估计结果，重新计算测速参数；

根据重新计算的测速参数，重新估计所述终端的移动速度。

基于上述任意方法实施例，优选的，根据所述测速参数，估计发送所述导频符号的终端的移动速度，包括：

计算所述上行子帧上的信道时延特性的表征参数；

将所述测速参数作为所述信道时延特性的表征参数所在的取值区间对应的测速函数的输入，确定发送所述导频符号的终端的移动速度，不同取值区间对应不同的测速函数。

其中，计算所述上行子帧上的信道时延特性的表征参数，可以包括：

根据每个导频符号在各自的一个相同时序的定时时间的信道估计结果，计算上行子帧上的信道时延特性表征参数。

基于上述任意方法实施例，利用得到的信道估计结果计算测速参数，可以包括：

从得到的各个时域信道估计结果中分别选择M个信道估计采样点，选择的信道估计采样点的功率大于功率阈值，M为不小于1的整数；

根据选择的信道估计采样点计算测速参数。

其中，从得到的各个时域信道估计结果中分别选择M个信道估计采样点，可以包括：

从得到的各个时域信道估计结果中分别确定候选信道估计采样点，所述候选信道估计采样点为功率大于所述功率阈值的信道估计采样点；

如果各个时域信道估计结果中确定的候选信道估计采样点的索引有交集，选择索引交集对应的各个候选信道估计采样点；

如果各个时域信道估计结果中确定的候选信道估计采样点的索引没有交集，选择一个时域信道估计结果中确定的候选信道估计采样点的索引集合对应的各个候选信道估计采样点。

基于与方法同样的发明构思，本发明实施例还提供一种终端移动速度的估计装置，包括：

信道估计模块，用于对一个上行子帧中的至少一个导频符号，分别按照至少两个定时时间进行信道估计，每个导频符号的最晚定时时间为所述导频符号的有效信号起始时刻，每个导频符号的最早定时时间不早于所述导频符号的循环前缀起始时刻、且早于所述导频符号的有效信号起始时刻；

测速参数计算模块，用于利用得到的信道估计结果计算测速参数；

移动速度估计模块，用于根据所述测速参数，估计发送所述导频符号的终端的移动速度。

优选的，所述移动速度估计模块还用于：

将所述终端的移动速度与速度阈值进行比较；

如果所述终端的移动速度小于所述速度阈值，利用所述上行子帧中每个导频符号在各自的一个相同时序的定时时间的信道估计结果，重新计算测速参数；

根据重新计算的测速参数，重新估计所述终端的移动速度。

基于上述任意装置实施例，优选的，根据所述测速参数，估计发送所述导频符号的终端的移动速度时，所述移动速度估计模块用于：

计算所述上行子帧上的信道时延特性的表征参数；

将所述测速参数作为所述信道时延特性的表征参数所在的取值区间对应的测速函数的输入，确定发送所述导频符号的终端的移动速度，不同取值区间对应不同的测速函数。

其中，计算所述上行子帧上的信道时延特性的表征参数时，所述移动速度估计模块可以用于：

根据每个导频符号在各自的一个相同时序的定时时间的信道估计结果，计算上行子帧上的信道时延特性表征参数。

基于上述任意装置实施，所述测速参数计算模块可以用于：

从得到的各个时域信道估计结果中分别选择M个信道估计采样点，选择的信道估计采样点的功率大于功率阈值，M为不小于1的整数；

根据选择的信道估计采样点计算测速参数。

其中，从得到的各个时域信道估计结果中分别选择M个信道估计采样点时，所述测速参数计算模块可以用于：

从得到的各个时域信道估计结果中分别确定候选信道估计采样点，所述候选信道估计采样点为功率大于所述功率阈值的信道估计采样点；

如果各个时域信道估计结果中确定的候选信道估计采样点的索引有交集，选择索引交集对应的各个候选信道估计采样点；

如果各个时域信道估计结果中确定的候选信道估计采样点的索引没有交集，选择一个时域信道估计结果中确定的候选信道估计采样点的索引集合对应的各个候选信道估计采样点。

基于与方法同样的发明构思，本发明实施例还提供一种基站，该基站包括：

处理器，用于读取存储器中的程序，执行下列过程：

对通过收发机在一个上行子帧中接收到的至少一个导频符号，分别按照至少两个定时时间进行信道估计，每个导频符号的最晚定时时间为所述导频符号的有效信号起始时刻，每个导频符号的最早定时时间不早于所述导频符号的循环前缀起始时刻、且早于所述导频符号的有效信号起始时刻；

利用得到的信道估计结果计算测速参数；

根据所述测速参数，估计发送所述导频符号的终端的移动速度；

收发机，用于在处理器的控制下接收和发送数据；

存储器，用于保存上述处理器执行操作时使用的数据。

优选的，处理器还用于读取存储器中的程序，执行下列过程：

将所述终端的移动速度与速度阈值进行比较；

如果所述终端的移动速度小于所述速度阈值，利用所述上行子帧中每个导频符号在各自的一个相同时序的定时时间的信道估计结果，重新计算测速参数；

根据重新计算的测速参数，重新估计所述终端的移动速度。

基于上述任意基站实施例，优选的，根据所述测速参数，估计发送所述导频符号的终端的移动速度时，处理器用于读取存储器中的程序，执行下列过程：

计算所述上行子帧上的信道时延特性的表征参数；

将所述测速参数作为所述信道时延特性的表征参数所在的取值区间对应的测速函数的输入，确定发送所述导频符号的终端的移动速度，不同取值区间对应不同的测速函数。

其中，计算所述上行子帧上的信道时延特性的表征参数时，处理器用于读取存储器中的程序，执行下列过程：

根据每个导频符号在各自的一个相同时序的定时时间的信道估计结果，计算上行子帧上的信道时延特性表征参数。

基于上述任意基站实施例，利用得到的信道估计结果计算测速参数时，处理器用于读取存储器中的程序，执行下列过程：

从得到的各个时域信道估计结果中分别选择M个信道估计采样点，选择的信道估计采样点的功率大于功率阈值，M为不小于1的整数；

根据选择的信道估计采样点计算测速参数。

其中，从得到的各个时域信道估计结果中分别选择M个信道估计采样点时，处理器用于读取存储器中的程序，执行下列过程：从得到的各个时域信道估计结果中分别确定候选信道估计采样点，所述候选信道估计采样点为功率大于所述功率阈值的信道估计采样点；

如果各个时域信道估计结果中确定的候选信道估计采样点的索引有交集，选择索引交集对应的各个候选信道估计采样点；

如果各个时域信道估计结果中确定的候选信道估计采样点的索引没有交集，选择一个时域信道估计结果中确定的候选信道估计采样点的索引集合对应的各个候选信道估计采样点。

本发明实施例提供的方案，按照至少两个定时时间对同一个导频符号进行信道估计，根据信道估计结果计算测速参数，进而估计终端移动速度。这样得到的至少两列信道估计结果的时间差值小于同一子帧两个时隙的导频符号的信道估计结果。而信道估计结果的时间差值越小，得到的频偏范围越大。因此，本发明实施例提供的技术方案，能够在终端高速移动导致频偏范围较大时，准确估计出终端的移动速度。

附图说明

图1为本发明一个实施例提供的方法流程图；

图2为本发明另一个实施例提供的方法流程图；

图3a为常规CP下，导频符号在子帧中的位置示意图；

图3b为扩展CP下，导频符号在子帧中的位置示意图；

图4为本发明实施例提供的装置示意图；

图5为本发明实施例提供的基站结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明实施例提供的技术方案进行详细说明。

如图1所示，本发明实施例提供给的终端移动速度的估计方法至少包括如下步骤：

步骤100、对一个上行子帧中的至少一个导频符号，分别按照至少两个定时时间进行信道估计。

其中，每个导频符号的最晚定时时间为该导频符号的有效信号起始时刻，每个导频符号的最早定时时间不早于该导频符号的循环前缀起始时刻、且早于该导频符号的有效信号起始时刻。

本发明实施例中，导频符号是指导频传输所在的OFDM符号。

导频符号分为包含循环前缀的导频符号和不包含循环前缀的导频符号，本发明实施例中的导频符号是指包含循环前缀的导频符号。

步骤110、利用得到的信道估计结果计算测速参数。

步骤120、根据上述测速参数，估计发送上述导频符号的终端的移动速度。

本发明实施例提供的方案，按照至少两个定时时间对同一个导频符号进行信道估计，根据信道估计结果计算测速参数，进而估计终端移动速度。这样得到的至少两列信道估计结果的时间差值小于同一子帧两个时隙的导频符号的信道估计结果。而信道估计结果的时间差值越小，得到的频偏范围越大。因此，本发明实施例提供的技术方案，能够在终端高速移动导致频偏范围较大时，准确估计出终端的移动速度。

当终端移动速度较低时，基于上述公式2的原理计算测速参数进而估计终端移动速度，可以获得更准确的移动速度的估计值。优选的，如图2所示，估计发送导频符号的终端的移动速度之后，还可以包括如下操作：

步骤130、将该终端的移动速度与速度阈值进行比较。

步骤140、如果终端的移动速度小于速度阈值，利用上述上行子帧中每个导频符号在各自的一个相同时序的定时时间的信道估计结果，重新计算测速参数。

步骤150、根据重新计算的测速参数，重新估计终端的移动速度。

其中，如果终端的移动速度不小于速度阈值，则不需要重新估计移动速度，在后续需要使用终端移动速度的处理流程中，直接使用步骤120估计得到的移动速度。

下面将分别对上述各实施例中各步骤的实现方式进行详细说明。应当指出的是，不同步骤的实施例之间还可以结合构成新的实施例。

步骤100的实现方式说明：

对于一个导频符号，分别按照各个定时时间接收一列信号，对获得的每列信号分别进行信道估计，并分别进行时域变换，得到每列信号对应的时域信道估计结果。

目前，一个上行子帧有两个导频符号。如图3所示，第一个导频符号为上行子帧第一个时隙的第三个OFDM符号，第二个导频符号为上行子帧第二个时隙的第三个OFDM符号。

本发明实施例中，可以仅基于其中任一个导频符号进行信道估计。例如，按照至少两个定时时间对上行子帧中第一个时隙的导频符号进行信道估计。

为了提高测速的准确性，优选的，可以基于上行子帧中的两个导频符号进行信道估计。即，按照至少两个定时时间对上行子帧中的第一个时隙的导频符号进行信道估计，并按照至少两个定时时间对上行子帧中的第二个时隙的导频符号进行信道估计。

为了保证各个导频符号得到的信道估计结果在时间上对齐，且为了降低方案的处理复杂度，优选的，每个导频符号的相同时序的定时时间是按照相同的规则确定的。即，每个导频符号的相同时序的定时时间与最晚定时时间的间隔相同。应当指出的是，实际应用中，不排除各个导频符号的定时时间数量不同，相同时序的定时时间不对应的实现方式。

按照导频符号的两个定时时间进行信道估计，即可实现较大的估计范围。为了降低方案实现复杂度，优选的，无论基于一个导频符号进行信道估计，还是基于两个甚至更多导频符号进行信道估计，每个导频符号的定时时间数量为2。应当指出的是，实际应用中，不排除对同一个导频符号采用更多定时时间进行信道估计的实现方式。

应当指出的是，不排除随着技术的发展，一个上行子帧中有两个以上导频符号的情况。那么，可以参照上述实现方式进行信道估计。

步骤110的实现方式说明：

从得到的各个时域信道估计结果中分别选择M个信道估计采样点，选择的信道估计采样点的功率大于功率阈值，M为不小于1的整数；根据选择的信道估计采样点计算测速参数。

其中，选择信道估计采样点的实现方式有多种。一种实现方式如下：从得到的各个时域信道估计结果中分别确定候选信道估计采样点，候选信道估计采样点为功率大于上述功率阈值的信道估计采样点；如果各个时域信道估计结果中确定的候选信道估计采样点的索引有交集，选择索引交集对应的各个候选信道估计采样点；如果各个时域信道估计结果中确定的候选信道估计采样点的索引没有交集，选择一个时域信道估计结果中确定的候选信道估计采样点的索引集合对应的各个候选信道估计采样点。

其中，各个时域信道估计结果可以对应相同的功率阈值，也可以是各个时域信道估计结果分别有各自对应的功率阈值。

其中，功率阈值可以是根据实际需要或通过仿真确定的。每个时域信道估计结果对应的功率阈值也可以是预定系数与该时域信道估计结果中功率最大的信道估计采样点的功率的乘积。相应的，该预定系数可以根据实际应用场景及需求设定，其目的是为了选取有效信号采样点，建议取值如1/3、2/5等等。

其中，索引交集或索引集合对应的各个候选信道估计采样点，是指各个时域信道估计结果中、索引为索引交集或索引集合中的信道估计采样点。

实际应用中，也可以不选择索引交集对应的各个候选信道估计采样点，直接选择一个时域信道估计结果中确定的候选信道估计采样点的索引集合对应的各个候选信道估计采样点。

以上选择信道估计采样点的各个实现方式中，M不是定值，而是索引交集或索引集合中的索引数量。

实际应用中，还可以直接选择一个时域信道估计结果中确定的候选信道估计采样点的索引集合的子集对应的各个候选信道估计采样点。或者选择索引交集的子集对应的候选信道估计采样点。相应的，M的取值为子集中的索引数量，M可以是定值，也可以不是定值。

其中，根据选择的信道估计采样点计算测速参数的实现方式也有多种。以上行子帧中有两个导频符号，且分别按照两个定时时间对这两个导频符号进行信道估计为例，可以基于如下公式4计算测速参数δH′。

${\mathrm{\δH}}^{\′}=\frac{1}{\mathrm{size}\left(U\right)}\underset{i=\mathrm{0,1}}{\mathrm{\Σ}}\underset{k\∈U}{\mathrm{\Σ}}\frac{|h_{\mathrm{sloti},l}^{\mathrm{pilot}}\left(k\right)-h_{\mathrm{sloti},2}^{\mathrm{pilot}}\left(k\right)|}{\sqrt{\left|h_{\mathrm{sloti},1}^{\mathrm{pilot}}\left(k\right)\right|\left|h_{\mathrm{sloti},2}^{\mathrm{pilot}}\left(k\right)\right|}}$ (公式4)

其中，size(U)标识上述索引交集或索引集合中包含的索引数量，表示第i个时隙的导频符号按照第1个定时时间进行信道估计得到的时域信道估计结果中的第k个信道估计采样点的取值，表示第i个时隙的导频符号按照第2个定时时间进行信道估计得到的时域信道估计结果中的索引为k的信道估计采样点的取值。本发明实施例中，定时时间的索引可以是基于时序确定的，也可以是基于其他排序方式确定的。

应当指出的是，公式4仅为原理性公式，实际应用中，具体计算方式可能有所不同，但均基于公式4的原理，因此均在本发明的保护范围内。

在公开了通过上述公式4计算测速参数的基础上，按照三个甚至更多定时时间对同一个导频符号进行信道估计，仅对一个导频符号按照至少两个定时时间进行信道估计等等应用场景下，计算测速参数的实现方式是本领域技术人员不需要付出创造性劳动就可以确定的，也属于本发明的保护范围。

步骤120的实现方式说明：

可以按照现有算法确定测速函数，将测速参数代入测速函数得到终端的移动速度。但现有算法仅采用单一的测速函数对移动速度进行估计，对不同信道场景的适应性较差。

优选的，可以按照信道时延特性划分不同信道场景，每个信道场景分别对应不同的测速函数。具体实现方式可以是：计算上述上行子帧上的信道时延特性的表征参数；将上述测速参数作为信道时延特性的表征参数所在的取值区间对应的测速函数的输入，确定发送导频符号的终端的移动速度，不同取值区间对应不同的测速函数。

其中，信道时延特性的表征参数用来表征信道的时延特性。具体可以根据每个导频符号在各自的一个相同时序的定时时间的信道估计结果，计算上行子帧上的信道时延特性表征参数。以上行子帧中有两个导频符号，且分别按照两个定时时间对这两个导频符号进行信道估计为例，可以基于如下公式5的原理计算该表征参数R_pdp：

$R_{\mathrm{pdp}}=\underset{i=\mathrm{0,1}}{\mathrm{\Σ}}\frac{\left|h_{\mathrm{sloti},1}^{\mathrm{pilot}}\left(k_{\max 1}\right)\right|}{\underset{k\∈\mathrm{\Ω}}{\mathrm{\Σ}}\left|h_{\mathrm{sloti},1}^{\mathrm{pilot}}\left(k\right)\right|}$ (公式5)

其中，表示第i个时隙的导频符号按照第1个定时时间进行信道估计得到的时域信道估计结果中功率最大的信道估计采样点的取值。Ω表示第i个时隙的导频符号按照第1个定时时间进行信道估计得到的时域信道估计结果的全部信道估计采样点的索引构成的集合。

其中，可以根据实际应用的场景和需求，划分表征参数的取值区间，以及确定每个取值区间对应的测速函数。

步骤130的实现方式说明：

上述速度阈值的设定是为了提高终端低速移动时的测速精度。优选的，速度阈值v_th的选取满足如下条件：其中，c为无线信号传播速度，f_c为无线信号载波中心频率。在此基础上，速度阈值的具体取值可以根据实际情况设定。

步骤140的实现方式说明：

如果终端的移动速度小于速度阈值，可以基于上述公式2的原理重新计算测速参数。

应当指出的是，由于本发明实施例的方案，是按照至少两个定时时间对同一个导频符号进行信道估计。因此，在重新计算测速参数时，可以利用每个导频符号在最晚定时时间的信道估计结果，重新计算测速参数；也可以按照每个导频符号在其他定时时间的信道估计结果，重新计算测速参数，只要保证定时时间的时序相同即可。

步骤150的实现方式说明：

既可以按照现有方式重新估计移动速度。也可以按照信道时延特性或其他方式确定多个测速函数，选择合适的测速函数实现测速。

下面以具体应用场景为例，对本发明实施例提供的方法进行详细说明。该场景中，上行子帧的导频符号分布如图3a和图3b所示，每个导频符号对应两个定时时间。

基于上述应用场景的一个实施例如下：

步骤一、在每个导频所在OFDM符号上分别进行两次OFDM符号的截取。第一次根据FFT窗口定时(即上述最晚定时时间)取出一组有效的OFDM符号R，第二次在FFT窗口定时提前Δn个采样点再取出一组OFDM符号R_Δτ，其中Δn为CP包含采样点数的1/2。分别对每个导频对应的两组OFDM符号进行OFDM解调、FFT变化信道估计等处理得到每个导频符号的两组信道估计结果H和H_Δτ。

应当指出的是，以上截取OFDM符号的时序仅为举例。实际应用中，也可以第一次截取R_Δτ，第二次截取R。

应当指出的是，以上Δn的取值仅为举例说明。实际应用中，在Δn大于0，且小于CP包含采样点数的前提下，Δn可以有其他取值。

步骤二、对每个导频对应的H和H_Δτ分别进行IFFT变化，得到H对应的一组时域信道估计和H_Δτ对应的一组时域信道估计其中为第i个时隙的OFDM符号索引，对于常规CP的PUSCH导频符号来说(单个子帧中OFDM符号的索引为0～13)，对于扩展CP的PUSCH导频符号来说，(单个子帧中OFDM符号的索引为0～11)，k为时域信道估计采样点索引。

步骤三、设一组中功率最大值对应的采样点索引为k_max，利用上述公式2计算测速参数δH″。

其中，k_max相当于上述公式2中的k_max1。

步骤四、分别计算一组信道估计与一组中的最大采样点功率P_max和P_max,Δτ，并根据预定系数Th(参考取值1/3，即信道估计采样点功率为最大采样点功率1/9以上者可用)选择一组信道估计中功率大于Th·P_max的采样点，获得采样点索引集合U₁，选择一组信道估计中功率大于Th·P_max,Δτ的采样点，获得采样点索引集合U₂，并计算交集U＝U₁∩U₂。如果没有交集，确定U＝U₁。

步骤五、按照上述公式4计算测速参数δH′。

其中，即即

步骤六、按照上述公式5计算当前子帧的信道时延特性的表征参数R_pdp。

应当指出的是，δH′，δH″，R_pdp的计算不存在时序上的限定。

步骤七、分别对当前子帧的δH′，δH″，R_pdp以及信噪比估计结果的倒数p_snr的累积次数进行统计，若累积统计次数等于N，执行步骤八～步骤十，否则结束此次测速流程。

其中，统计次数阈值N的设定是为了提高测速精度，具体取值可以根据实际情况设置。

步骤八、根据平均后的R_pdp判断当前信道的时延特性，选择一组系数和

其中， $A_m^{\mathrm{fun}}=\left[\begin{array}{cccc}{a}_{11}& a_{12}& a_{13}& a_{14}\\ a_{21}& a_{22}& a_{23}& a_{23}\\ a_{31}& a_{32}& a_{33}& a_{33}\end{array}\right]$

$B_m^{\mathrm{fun}}=\left[\begin{array}{ccc}{b}_1& b_2& b_3\end{array}\right]$

其中，和分别为预先设定的系数组集合，具体取值通过仿真统计得到。m为系数组索引，m＝1,2,3，分别对应LOS信道，非LOS小时延信道，非LOS大时延信道。

具体选择过程为：

将R_pdp与信道判断门限{Th_r1,Th_r2}进行比较：

若R_pdp＞Th_r1，那么选择使用系数和

若Th_r1＞R_pdp＞Th_r2，那么选择使用系数和

若Th_r2＞R_pdp，那么选择使用系数和

其中门限值{Th_r1,Th_r2}通过分析在不同信道下的R_pdp统计结果得到的，例如可以设定Th_r1＝0.83,Th_r2＝0.6。

步骤九、根据选择的δH′以及p_snr估计终端移动速度v_est，计算过程如下：

$\begin{array}{c}{\mathrm{fa}}_1=a_{11}\·p_{\mathrm{snr}}^3+a_{12}\·p_{\mathrm{snr}}^2+a_{13}\·p_{\mathrm{snr}}+a_{14}\\ {\mathrm{fa}}_2=a_{21}\·p_{\mathrm{snr}}^3+a_{22}\·p_{\mathrm{snr}}^2+a_{23}\·p_{\mathrm{snr}}+a_{24}\\ {\mathrm{fa}}_3=a_{31}\·p_{\mathrm{snr}}^3+a_{32}\·p_{\mathrm{snr}}^2+a_{33}\·p_{\mathrm{snr}}+a_{34}\\ v_{\mathrm{est}}={\mathrm{fa}}_1\·{\left({\mathrm{\δH}}^{\′}\right)}^2+{\mathrm{fa}}_2\·{\mathrm{\δH}}^{\′}+{\mathrm{fa}}_3\end{array}$ (公式6)

步骤十、对v_est的估计结果进行判断，若v_est＞v_th则保持计算结果，否则根据以下公式7重新计算，并更新计算结果：

$v_{\mathrm{est}}=\frac{{-b}_2}{{2b}_1}+\sqrt{\frac{{b_2}^2-{4b}_1\·(b_3-{\mathrm{\δH}}^{\′\′})}{{{4b}_1}^2}}$ 公式7

基于上述应用场景的一个实施例如下：

步骤一、在每个导频所在OFDM符号上分别进行两次OFDM符号的截取。第一次根据FFT窗口定时(即上述最晚定时时间)取出一组有效的OFDM符号R，第二次在FFT窗口定时提前Δn个采样点再取出一组OFDM符号R_Δτ，其中Δn为CP包含采样点数的2/3。分别对每个导频对应的两组OFDM符号进行OFDM解调、FFT变化信道估计等处理得到每个导频符号的两组信道估计结果H和H_Δτ。

应当指出的是，以上截取OFDM符号的时序仅为举例。实际应用中，也可以第一次截取R_Δτ，第二次截取R。

应当指出的是，以上Δn的取值仅为举例说明。实际应用中，在Δn大于0，且小于CP包含采样点数的前提下，Δn可以有其他取值。

步骤二、对每个导频对应的H和H_Δτ分别进行IFFT变化，得到H对应的一组时域信道估计和H_Δτ对应的一组时域信道估计其中为第i个时隙的OFDM符号索引，对于常规CP的PUSCH导频符号来说(单个子帧中OFDM符号的索引为0～13)，对于扩展CP的PUSCH导频符号来说，(单个子帧中OFDM符号的索引为0～11)，k为时域信道估计采样点索引。

步骤三、设一组中功率最大值对应的采样点索引为k_max，利用如下公式8计算测速参数δH″。

${\mathrm{\δH}}^{\′\′}=\frac{{|h(l_{\mathrm{pilot}}^1,k_{\max })-h(l_{\mathrm{pilot}}^2,k_{\max })|}^2}{\sqrt{\left|h(l_{\mathrm{pilot}}^1,k_{\max })\right|\left|h(l_{\mathrm{pilot}}^2,k_{\max })\right|}}$ (公式8)

步骤四、分别计算一组信道估计与一组中的最大采样点功率P_max和P_max,Δτ，并根据预定系数Th(参考取值1/3，即信道估计采样点功率为最大采样点功率1/9以上者可用)选择一组信道估计中功率大于Th·P_max的采样点，获得采样点索引集合U₁，选择一组信道估计中功率大于Th·P_max,Δτ的采样点，获得采样点索引集合U₂，并计算交集U＝U₁∩U₂。如果没有交集，确定U＝U₁。

步骤五、按照如下公式9计算测速参数δH′。

${\mathrm{\δH}}^{\′}=\underset{l=l_{\mathrm{pilot}}}{\mathrm{\Σ}}\frac{\underset{k\∈U}{\mathrm{\Σ}}{|h(l_{\mathrm{pilot}}^i,k)-h_{\mathrm{\Δ\τ}}(l_{\mathrm{pilot}}^i,k)|}^2}{\underset{k\∈U}{\mathrm{\Σ}}\left|h(l_{\mathrm{pilot}}^i,k)\right|\left|h_{\mathrm{\Δ\τ}}(l_{\mathrm{pilot}}^i,k)\right|}$ (公式9)

其中，即即

步骤六、按照上述公式5计算当前子帧的信道时延特性的表征参数R_pdp。

应当指出的是，δH′，δH″，R_pdp的计算不存在时序上的限定。

步骤七、分别对当前子帧的δH′，δH″，R_pdp以及信噪比估计结果的倒数p_snr的累积次数进行统计，若各参数的累积统计次数均等于N，执行步骤八～步骤十，否则结束此次测速流程。

其中，统计次数阈值N的设定是为了提高测速精度，具体取值可以根据实际情况设置，例如取值为20、50、100等等。

步骤八、将上述累积统计次数清零，并根据平均后的R_pdp判断当前信道的时延特性，选择一组系数和

其中， $A_m^{\mathrm{fun}}=\left[\begin{array}{cccc}{a}_{11}& a_{12}& a_{13}& a_{14}\\ a_{21}& a_{22}& a_{23}& a_{23}\\ a_{31}& a_{32}& a_{33}& a_{33}\end{array}\right]$

$B_m^{\mathrm{fun}}=\left[\begin{array}{cccc}{b}_1& b_2& b_3& b_4\end{array}\right]$

其中，和分别为预先设定的系数组集合，具体取值通过仿真统计得到。m为系数组索引，m＝1,2，分别对应LOS信道，非LOS时延信道。

具体选择过程为：

将R_pdp与信道判断门限Th_r1进行比较：

若R_pdp＞Th_r1，那么选择使用系数和

若R_pdp＜Th_r1，那么选择使用系数和

其中门限值Th_r1通过分析在不同信道下的R_pdp统计结果得到的，例如可以设定Th_r1＝0.83。

步骤九、根据选择的δH′以及p_snr估计终端移动速度v_est，计算过程如下：

$\begin{array}{c}{\mathrm{fa}}_1=a_{11}\·p_{\mathrm{snr}}^3+a_{12}\·p_{\mathrm{snr}}^2+a_{13}\·p_{\mathrm{snr}}+a_{14}\\ {\mathrm{fa}}_2=a_{21}\·p_{\mathrm{snr}}^3+a_{22}\·p_{\mathrm{snr}}^2+a_{23}\·p_{\mathrm{snr}}+a_{24}\\ {\mathrm{fa}}_3=a_{31}\·p_{\mathrm{snr}}^3+a_{32}\·p_{\mathrm{snr}}^2+a_{33}\·p_{\mathrm{snr}}+a_{34}\\ v_{\mathrm{est}}=\frac{-{\mathrm{fa}}_2}{2{\mathrm{fa}}_1}+\sqrt{\frac{{{\mathrm{fa}}_2}^2-4{\mathrm{fa}}_1\·({\mathrm{fa}}_3-{\mathrm{\δH}}^{\′})}{4{{\mathrm{fa}}_1}^2}}\end{array}$ (公式10)

步骤十、对v_est的估计结果进行判断，若v_est＞v_th则保持计算结果，否则根据以下公式11重新计算，并更新计算结果：

v_est＝b₁·(δH″)³+b₂·(δH″)²+b₃·(δH″)+b₄ (公式11)

基于与方法同样的发明构思，本发明实施例还提供一种终端移动速度的估计装置，如图4所示，包括：

信道估计模块401，用于对一个上行子帧中的至少一个导频符号，分别按照至少两个定时时间进行信道估计，每个导频符号的最晚定时时间为所述导频符号的有效信号起始时刻，每个导频符号的最早定时时间不早于所述导频符号的循环前缀起始时刻、且早于所述导频符号的有效信号起始时刻；

测速参数计算模块402，用于利用得到的信道估计结果计算测速参数；

移动速度估计模块403，用于根据所述测速参数，估计发送所述导频符号的终端的移动速度。

本发明实施例提供的方案，按照至少两个定时时间对同一个导频符号进行信道估计，根据信道估计结果计算测速参数，进而估计终端移动速度。这样得到的至少两列信道估计结果的时间差值小于同一子帧两个时隙的导频符号的信道估计结果。而信道估计结果的时间差值越小，得到的频偏范围越大。因此，本发明实施例提供的技术方案，能够在终端高速移动导致频偏范围较大时，准确估计出终端的移动速度。

本发明实施例提供的装置可以是基站，也可以是设置于基站内部的硬件模块或功能模块。

优选的，所述移动速度估计模块还用于：

将所述终端的移动速度与速度阈值进行比较；

如果所述终端的移动速度小于所述速度阈值，利用所述上行子帧中每个导频符号在各自的一个相同时序的定时时间的信道估计结果，重新计算测速参数；

根据重新计算的测速参数，重新估计所述终端的移动速度。

基于上述任意装置实施例，优选的，根据所述测速参数，估计发送所述导频符号的终端的移动速度时，所述移动速度估计模块用于：

计算所述上行子帧上的信道时延特性的表征参数；

将所述测速参数作为所述信道时延特性的表征参数所在的取值区间对应的测速函数的输入，确定发送所述导频符号的终端的移动速度，不同取值区间对应不同的测速函数。

其中，计算所述上行子帧上的信道时延特性的表征参数时，所述移动速度估计模块可以用于：

根据每个导频符号在各自的一个相同时序的定时时间的信道估计结果，计算上行子帧上的信道时延特性表征参数。

基于上述任意装置实施，所述测速参数计算模块可以用于：

从得到的各个时域信道估计结果中分别选择M个信道估计采样点，选择的信道估计采样点的功率大于功率阈值，M为不小于1的整数；

根据选择的信道估计采样点计算测速参数。

其中，从得到的各个时域信道估计结果中分别选择M个信道估计采样点时，所述测速参数计算模块可以用于：

从得到的各个时域信道估计结果中分别确定候选信道估计采样点，所述候选信道估计采样点为功率大于所述功率阈值的信道估计采样点；

如果各个时域信道估计结果中确定的候选信道估计采样点的索引有交集，选择索引交集对应的各个候选信道估计采样点；

如果各个时域信道估计结果中确定的候选信道估计采样点的索引没有交集，选择一个时域信道估计结果中确定的候选信道估计采样点的索引集合对应的各个候选信道估计采样点。

基于与方法同样的发明构思，本发明实施例还提供一种基站，如图5所示，该基站包括：

处理器500，用于读取存储器520中的程序，执行下列过程：

对通过收发机510在一个上行子帧中接收到的至少一个导频符号，分别按照至少两个定时时间进行信道估计，每个导频符号的最晚定时时间为所述导频符号的有效信号起始时刻，每个导频符号的最早定时时间不早于所述导频符号的循环前缀起始时刻、且早于所述导频符号的有效信号起始时刻；

利用得到的信道估计结果计算测速参数；

根据所述测速参数，估计发送所述导频符号的终端的移动速度；

收发机510，用于在处理器500的控制下接收和发送数据；

存储器520，用于保存上述处理器500执行操作时使用的数据。

其中，在图5中，总线架构可以包括任意数量的互联的总线和桥，具体由处理器500代表的一个或多个处理器和存储器520代表的存储器的各种电路链接在一起。总线架构还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口提供接口。收发机510可以是多个元件，即包括发送机和接收机，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。处理器500负责管理总线架构和通常的处理，存储器520可以存储处理器500在执行操作时所使用的数据。

本发明实施例提供的方案，按照至少两个定时时间对同一个导频符号进行信道估计，根据信道估计结果计算测速参数，进而估计终端移动速度。这样得到的至少两列信道估计结果的时间差值小于同一子帧两个时隙的导频符号的信道估计结果。而信道估计结果的时间差值越小，得到的频偏范围越大。因此，本发明实施例提供的技术方案，能够在终端高速移动导致频偏范围较大时，准确估计出终端的移动速度。

优选的，处理器还用于读取存储器中的程序，执行下列过程：

将所述终端的移动速度与速度阈值进行比较；

如果所述终端的移动速度小于所述速度阈值，利用所述上行子帧中每个导频符号在各自的一个相同时序的定时时间的信道估计结果，重新计算测速参数；

根据重新计算的测速参数，重新估计所述终端的移动速度。

基于上述任意基站实施例，优选的，根据所述测速参数，估计发送所述导频符号的终端的移动速度时，处理器用于读取存储器中的程序，执行下列过程：

计算所述上行子帧上的信道时延特性的表征参数；

将所述测速参数作为所述信道时延特性的表征参数所在的取值区间对应的测速函数的输入，确定发送所述导频符号的终端的移动速度，不同取值区间对应不同的测速函数。

其中，计算所述上行子帧上的信道时延特性的表征参数时，处理器用于读取存储器中的程序，执行下列过程：

根据每个导频符号在各自的一个相同时序的定时时间的信道估计结果，计算上行子帧上的信道时延特性表征参数。

基于上述任意基站实施例，利用得到的信道估计结果计算测速参数时，处理器用于读取存储器中的程序，执行下列过程：

从得到的各个时域信道估计结果中分别选择M个信道估计采样点，选择的信道估计采样点的功率大于功率阈值，M为不小于1的整数；

根据选择的信道估计采样点计算测速参数。

其中，从得到的各个时域信道估计结果中分别选择M个信道估计采样点时，处理器用于读取存储器中的程序，执行下列过程：从得到的各个时域信道估计结果中分别确定候选信道估计采样点，所述候选信道估计采样点为功率大于所述功率阈值的信道估计采样点；

如果各个时域信道估计结果中确定的候选信道估计采样点的索引有交集，选择索引交集对应的各个候选信道估计采样点；

如果各个时域信道估计结果中确定的候选信道估计采样点的索引没有交集，选择一个时域信道估计结果中确定的候选信道估计采样点的索引集合对应的各个候选信道估计采样点。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种终端移动速度的估计方法，其特征在于，包括：

对一个上行子帧中的至少一个导频符号，分别按照至少两个定时时间进行信道估计，每个导频符号的最晚定时时间为所述导频符号的有效信号起始时刻，每个导频符号的最早定时时间不早于所述导频符号的循环前缀起始时刻、且早于所述导频符号的有效信号起始时刻；

利用得到的信道估计结果计算测速参数；

根据所述测速参数，估计发送所述导频符号的终端的移动速度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，估计发送所述导频符号的终端的移动速度之后，该方法还包括：

将所述终端的移动速度与速度阈值进行比较；

如果所述终端的移动速度小于所述速度阈值，利用所述上行子帧中每个导频符号在各自的一个相同时序的定时时间的信道估计结果，重新计算测速参数；

根据重新计算的测速参数，重新估计所述终端的移动速度。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据所述测速参数，估计发送所述导频符号的终端的移动速度，包括：

计算所述上行子帧上的信道时延特性的表征参数；

将所述测速参数作为所述信道时延特性的表征参数所在的取值区间对应的测速函数的输入，确定发送所述导频符号的终端的移动速度，不同取值区间对应不同的测速函数。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，计算所述上行子帧上的信道时延特性的表征参数，包括：

根据每个导频符号在各自的一个相同时序的定时时间的信道估计结果，计算上行子帧上的信道时延特性表征参数。

5.根据权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，利用得到的信道估计结果计算测速参数，包括：

从得到的各个时域信道估计结果中分别选择M个信道估计采样点，选择的信道估计采样点的功率大于功率阈值，M为不小于1的整数；

根据选择的信道估计采样点计算测速参数。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，从得到的各个时域信道估计结果中分别选择M个信道估计采样点，包括：

从得到的各个时域信道估计结果中分别确定候选信道估计采样点，所述候选信道估计采样点为功率大于所述功率阈值的信道估计采样点；

如果各个时域信道估计结果中确定的候选信道估计采样点的索引有交集，选择索引交集对应的各个候选信道估计采样点；

如果各个时域信道估计结果中确定的候选信道估计采样点的索引没有交集，选择一个时域信道估计结果中确定的候选信道估计采样点的索引集合对应的各个候选信道估计采样点。

7.一种终端移动速度的估计装置，其特征在于，包括：

信道估计模块，用于对一个上行子帧中的至少一个导频符号，分别按照至少两个定时时间进行信道估计，每个导频符号的最晚定时时间为所述导频符号的有效信号起始时刻，每个导频符号的最早定时时间不早于所述导频符号的循环前缀起始时刻、且早于所述导频符号的有效信号起始时刻；

测速参数计算模块，用于利用得到的信道估计结果计算测速参数；

移动速度估计模块，用于根据所述测速参数，估计发送所述导频符号的终端的移动速度。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述移动速度估计模块还用于：

将所述终端的移动速度与速度阈值进行比较；

如果所述终端的移动速度小于所述速度阈值，利用所述上行子帧中每个导频符号在各自的一个相同时序的定时时间的信道估计结果，重新计算测速参数；

根据重新计算的测速参数，重新估计所述终端的移动速度。

9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，根据所述测速参数，估计发送所述导频符号的终端的移动速度时，所述移动速度估计模块用于：

计算所述上行子帧上的信道时延特性的表征参数；

将所述测速参数作为所述信道时延特性的表征参数所在的取值区间对应的测速函数的输入，确定发送所述导频符号的终端的移动速度，不同取值区间对应不同的测速函数。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，计算所述上行子帧上的信道时延特性的表征参数时，所述移动速度估计模块用于：

根据每个导频符号在各自的一个相同时序的定时时间的信道估计结果，计算上行子帧上的信道时延特性表征参数。

11.根据权利要求7～10任一项所述的装置，其特征在于，所述测速参数计算模块用于：

从得到的各个时域信道估计结果中分别选择M个信道估计采样点，选择的信道估计采样点的功率大于功率阈值，M为不小于1的整数；

根据选择的信道估计采样点计算测速参数。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，从得到的各个时域信道估计结果中分别选择M个信道估计采样点时，所述测速参数计算模块用于：

从得到的各个时域信道估计结果中分别确定候选信道估计采样点，所述候选信道估计采样点为功率大于所述功率阈值的信道估计采样点；

如果各个时域信道估计结果中确定的候选信道估计采样点的索引有交集，选择索引交集对应的各个候选信道估计采样点；

如果各个时域信道估计结果中确定的候选信道估计采样点的索引没有交集，选择一个时域信道估计结果中确定的候选信道估计采样点的索引集合对应的各个候选信道估计采样点。