CN1235431C - 估计移动单元移动速度的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种估计一移动单元移动速度的方法及系统。首先，本发明接收相关于移动单元传送信号的信号。利用第一过滤单元将信号过滤，得到第一信号，此第一过滤单元具有预定的第一截止频率。藉由第一信号估计移动单元移动速度，得到一第一速度。利用第二过滤单元将信号过滤，得到第二信号，此第二过滤单元具有预定的第二截止频率。藉由第二信号估计移动单元移动速度，得到一第二速度。并根据第一速度及第二速度，选择移动单元移动速度。

Description

估计移动单元移动速度的方法及系统

技术领域

本发明涉及一种估计移动单元移动速度的方法及系统，特别是涉及一种利用多个具有不同截止频率的过滤单元过滤信号以估计移动单元移动速度的方法。

背景技术

在移动无线通讯系统架构中，通讯服务区域被多个基站所涵盖。各基站负责服务在其无线电无线电覆盖区内的移动单元，此无线电覆盖区(radiocoverage)又称为小区(cell)。当一个移动用户在通讯时，无线移动单元(如移动电话)经由无线电接口与一基站连结。如果移动用户移动到另一基站的无线电覆盖区内，移动单元与旧基站的无线电连结就会中断。为了使移动单元可继续提供用户服务，就需要在适当时机与新基站建立连结。这个转换基站的过程便称为切换(handover)。

而移动单元在小区间的切换过程的顺利与否，会进而影响移动系统所提供的服务效率及质量。因此，对于移动无线通讯系统而言，提供一种方法供移动单元在小区间完成快速且可靠的切换是很重要的。

一般而言，评估一移动单元进行切换的考虑因素之一为此移动单元在基站的服务范围内的移动速度。而目前已有许多技术发展用以估计移动单元的移动速度，测量移动单元载波的多普勒频率(Doppler frequency)即为一种估计移动单元移动速度的方法。图1为已知技术测量移动单元移动速度的方法流程图。如图1所示，此方法首先提取移动单元的载波(步骤101)，此载波为接收移动单元的信号通过频道估算器(Channel Estimator)内计算的相关载波。计算此载波的包络值并且将该包络值取平方(步骤103)。接着经计算后得到一自相关系数ρ(correlation coefficient)(步骤105)，并依据此自相关系数的相对关系得到一对应的多普勒频率(步骤107)，最后便以此多普勒频率估计此移动单元的移动速度(步骤109)。

然而，以此方法估计移动单元移动速度的范围有所限制，如果移动单元以低速移动，则此方法便无法精确测量此移动单元的移动速度。请参考图2，图2示出了移动单元载波自相关系数的平均值对移动单元移动速度的曲线图。图中显示三条不同的曲线A，B，C，三条曲线A，B，C分别代表三种不同载波功率的移动单元在不同的移动速度时，所对应的载波自相关系数平均值。可明显地看出，当三种不同载波功率的移动单元的移动速度在低于某一速度后，如图2所示，速度约在18(公里/小时)时，其对应的载波自相关系数平均值会突然下降。这表示当移动单元的移动速度低于一速度时，其同一自相关系数会对应两组速度，对系统而言，系统便无法判断此移动单元的移动速度。

发明内容

为解决上述的问题，本发明提供一种在移动无线通讯系统中估计一移动单元移动速度的方法及系统。本发明的目的是提供一种可增加测量速度范围及提高测量准确性的方法及系统。

本发明提供一种在移动无线通讯系统中估计一移动单元移动速度的方法，包含步骤：(A)接收该相关于该移动单元传送的一信号；(B)利用一第一过滤单元将该信号过滤，得到一第一信号，该第一过滤单元具有一预定的第一截止频率；(C)将该第一信号的包络值取平方，经计算后得到该第一信号的自相关系数，并参照自相关系数与多普勒频率的相对关系，得到对应的多普勒频率，再以此多普勒频率估计该移动单元移动速度，得到一第一速度，另选择一预定速度值，该预定速度值与自相关系数为一对一的对应；(D)利用一第二过滤单元将该信号过滤，得到一第二信号，该第二过滤单元具有一预定的第二截止频率；将该第二信号的包络值取平方，经计算后得到该第二信号的自相关系数，并参照自相关系数与多普勒频率的相对关系，得到对应的多普勒频率，再以此多普勒频率估计该移动单元移动速度，得到一第二速度；以及(E)当该第一速度小于一预定速度值时，选择该第二速度为该移动单元移动速度；当该第一速度不小于该预定速度值时，选择该第一速度为该移动单元移动速度。

本发明还提供一种估计移动单元移动速度的系统，此系统包含接收单元、第一过滤单元、第一估计单元、第二过滤单元、第二估计单元及选择单元。此接收单元供接收相关于移动单元传送信号的信号。第一过滤单元，供将信号过滤，得到第一信号，此第一过滤单元具有预定的第一截止频率。第一估计单元用于藉由第一信号估计移动单元移动速度，得到第一速度。第二过滤单元用于将信号过滤，得到第二信号，第二过滤单元具有预定的第二截止频率。第二估计单元，用于藉由第二信号估计移动单元移动速度，得到一第二速度。选择单元根据第一速度及第二速度，选择第一速度或第二速度为移动单元移动速度。此选择单元具有预定速度值，当第一速度小于预定速度值时，选择单元选择第二速度为移动单元移动速度。

附图说明

图1为已知技术测量移动单元移动速度的方法流程图。

图2为已知技术测量移动单元移动速度时，得到的移动单元载波自相关系数平均值对移动单元移动速度的曲线图。

图3为本发明的估计移动单元移动速度的方法。

图4为本发明测量移动单元移动速度时，使用不同过滤单元得到的移动单元载波自相关系数平均值对移动单元移动速度的曲线图。

图5(a)为本发明估计移动单元移动速度的系统的第一实施例。

图5(b)为本发明估计单元。

图6为本发明估计移动单元移动速度的系统的第二实施例。

附图符号说明

501   接收单元        5031    第一过滤单元

5033  第二过滤单元    5035    第三过滤单元

5037  第四过滤单元    5051    第一估计单元

5053  第二估计单元    5055    第三估计单元

5057  第四估计单元    5061    预置单元

5063  计算单元        5065    比对单元

5067  估量单元        507     选择单元

601   接收单元        6031    第一过滤单元

6033  第二过滤单元    6035    第三过滤单元

6037  第四过滤单元    605     估计单元

607   选择单元

具体实施方式

图3示出了本发明的方法的流程。首先，本发明接收相关于移动单元传送的信号(步骤301)。并且，分别利用第一过滤单元及第二过滤单元将信号过滤，得到第一信号及第二信号(步骤303)，此第一过滤单元具有预定的第一截止频率，此第二过滤单元具有预定的第二截止频率，此第一截止频率较第二截止频率高。接着，藉由第一信号估计移动单元移动速度，得到一第一速度及藉由第二信号估计移动单元移动速度，得到一第二速度(步骤305)。最后，根据此第一速度及第二速度及一预定速度值，选择第一速度或第二速度为移动单元移动速度(步骤307)。

而估计移动单元移动速度的方法，是将第一信号及第二信号的包络值取平方。接着经计算后得到各自的自相关系数，并参照一自相关系数与多普勒频率的相对关系，得到一对应的多普勒频率，再以此多普勒频率估计此移动单元的第一速度及第二速度。

图4为本发明的一实施例测量移动单元移动速度时，得到的移动单元载波自相关系数平均值对移动单元移动速度的曲线图。在此实施例中，利用4个过滤单元将相关于移动单元传送信号的信号加以过滤，输入过滤单元的信号为基站经由瑞克接收机(Rake Receiver)所接收到移动单元传输信号再处理后的信号。此4个过滤单元的截止频率分别为375Hz，250Hz，125Hz及62.5Hz。

曲线A’，B’，C’及D’分别代表截止频率为375Hz，250Hz，125Hz及62.5Hz的过滤单元所对应的过滤信号来估计移动单元移动速度与所对应的载波自相关系数平均值的关系图。由图4可知，若移动单元以低于一速度移动时，曲线A’在低速区域中，一个自相关系数平均值会对应至两个速度值，而无法判断正确的移动单元移动速度。因此，本发明定义一区域T，曲线A’及曲线B’具有一共同区域T，此区域T的下限为曲线A’转折后最低点的a点所定义，区域T的上限为曲线B’截止频率对应的相关系数平均值b点所定义，当移动单元的速度落入此区域T中时，本发明便选择以曲线B’作为估计标准避免造成混淆。因此，根据此区域T，本发明可得到一预定速度值，当估计移动单元移动速度低于一预定速度值时，本发明会选择以曲线B’作为估计标准。例如，本发明以截止频率375Hz的过滤单元估计所得的移动单元移动速度低于第一预定值120公里/小时时，则会选择利用截止频率250Hz的过滤单元过率信号等处理所得的移动单元移动速度，以提供测量移动单元移动速度的准确性。

同样地，若移动单元以低于一速度移动时，曲线B’的一自相关系数平均值会对应至两个速度，无法测量正确的移动单元移动速度。因此本发明亦定义曲线B’及曲线C’的共同区域，并藉由此区域得到第二预定速度值。当本发明以截止频率250Hz的过滤单元估计所得的移动单元移动速度低于第二预定速度值，如60公里/小时，则会选择利用截止频率125Hz的过滤单元过滤信号等处理所得的移动单元移动速度。

当移动单元以低于一速度移动，曲线C’的一自相关系数平均值亦会对应至两个速度，无法测量正确的移动单元移动速度。由于曲线C’及曲线D’亦具有一共同区域，本发明藉由此区域得到第三预定速度值，因此，当本发明以截止频率125Hz的过滤单元估计所得的移动单元移动速度低于第三预定速度值，如30公里/小时，则会选择以截止频率62.5Hz的过滤单元过滤信号等处理所得的移动单元移动速度。

图5(a)为本发明估计移动单元移动速度的系统的第一实施例。此实施例包含接收单元501、第一过滤单元5031、第二过滤单元5033、第三过滤单元5035、第四过滤单元5037、第一估计单元5051、第二估计单元5053、第三估计单元5055、第四估计单元5057及选择单元507。在此实施例中，第一过滤单元5031、第二过滤单元5033、第三过滤单元5035及第四过滤单元5037的截止频率分别为375Hz，250Hz，125Hz及62.5Hz。

此接收单元501接收相关于移动单元传送的信号。接着，第一过滤单元5031、第二过滤单元5033、第三过滤单元5035及第四过滤单元5037分别将此信号加以过滤，得到第一信号、第二信号、第三信号及第四信号。第一估计单元5051、第二估计单元5053、第三估计单元5055及第四估计单元5057则分别根据此第一信号、第二信号、第三信号及第四信号估计此移动单元移动速度，各自得到第一速度、第二速度、第三速度及第四速度。

此第一估计单元5051、第二估计单元5053、第三估计单元5055及第四估计单元5057分别具有一预置单元5061、一计算单元5063、一比对单元5065及一估量单元5067。如图5(b)所示，每一估计单元的预置单元5061供计算过滤后的信号的绝对值平方值。而计算单元5063系供计算信号的自相关系数ρ。比对单元5065则根据计算单元计算的自相关系数ρ，参照自相关系数与多普勒频率的相对关系，得到对应自相关系数的多普勒频率。估量单元5067则根据此多普勒频率估计移动单元移动速度。

此时，选择单元507根据第一速度、第二速度、第三速度及第四速度选择移动单元移动速度。而选择单元507选择此移动单元移动速度的方法如上述的方法，参照利用各过滤单元后的信号自相关系数平均值及移动单元速度的相对关系。

当利用第一过滤单元过滤信号等处理后所得的第一速度小于第一预定速度值时，选择单元507则选择利用第二过滤单元过滤信号等处理后所得的第二速度。当利用第二过滤单元过滤信号等处理后所得的第二速度小于第二预定速度值时，选择单元507则选择利用第三过滤单元过滤信号等处理后所得的第三速度。当利用第三过滤单元过滤信号等处理后所得的第三速度小于第三预定速度值时，选择单元507则选择利用第四过滤单元过滤信号等处理后所得的第四速度。

图6为本发明估计移动单元移动速度的系统的第二实施例。此实施例可进一步节省硬件资源。此实施例包含接收单元601、第一过滤单元6031、第二过滤单元6033、第三过滤单元6035、第四过滤单元6037、估计单元6051、第四估计单元605及选择单元607。

与第一实施例相同，接收单元601接收相关于移动单元传送的信号。接着，第一过滤单元6031、第二过滤单元6033、第三过滤单元6035及第四过滤单元6037分别将此信号加以过滤，得到第一信号、第二信号、第三信号及第四信号。不同的地方在于，此实施例利用一个估计单元607，根据第一信号、第二信号、第三信号及第四信号估计此移动单元移动速度，各自得到第一速度、第二速度、第三速度及第四速度。此估计单元607系利用一切换器(switch)，切换第一信号、第二信号、第三信号及第四信号传输路径，分别估计移动单元移动速度，以节省硬件资源。

最后，选择单元607根据第一速度、第二速度、第三速度及第四速度选择移动单元移动速度。而选择单元607选择此移动单元移动速度的方法与第一实施例的选择单元507相同，系参照利用各过滤单元后的信号自相关系数平均值及移动单元速度的相对关系。

藉由以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而上述所揭露的较佳具体实施例并非对本发明的范畴的限制。相反地，上述的说明以及各种改变及均等性的安排皆为本发明所欲受到保护的范畴。因此，本发明的权利要求的范畴应该根据上述的说明作最宽广的解释，并涵盖所有可能均等的改变以及具均等性的安排。

Claims (16)

1.一种在移动无线通讯系统中估计一移动单元移动速度的方法，包含步骤：

(A)接收该相关于该移动单元传送的一信号；

(B)利用一第一过滤单元将该信号过滤，得到一第一信号，该第一过滤单元具有一预定的第一截止频率；

(C)将该第一信号的包络值取平方，经计算后得到该第一信号的自相关系数，并参照自相关系数与多普勒频率的相对关系，得到对应的多普勒频率，再以此多普勒频率估计该移动单元移动速度，得到一第一速度，另选择一预定速度值，该预定速度值与自相关系数为一对一的对应；

(D)利用一第二过滤单元将该信号过滤，得到一第二信号，该第二过滤单元具有一预定的第二截止频率；

将该第二信号的包络值取平方，经计算后得到该第二信号的自相关系数，并参照自相关系数与多普勒频率的相对关系，得到对应的多普勒频率，再以此多普勒频率估计该移动单元移动速度，得到一第二速度；以及

(E)当该第一速度小于一预定速度值时，选择该第二速度为该移动单元移动速度；当该第一速度不小于该预定速度值时，选择该第一速度为该移动单元移动速度。

2.如权利要求1所述的方法，其中该第一截止频率为375赫兹，该第二截止频率为250赫兹。

3.如权利要求2所述的方法，其中该预定速度值为120公里/小时。

4.如权利要求1所述的方法，其中该第一截止频率为250赫兹，该第二截止频率为125赫兹。

5.如权利要求2所述的方法，其中该预定速度值为60公里/小时。

6.如权利要求1所述的方法，其中该第一截止频率为125赫兹，该第二截止频率为62.5赫兹。

7.如权利要求2所述的方法，其中该预定速度值为30公里/小时。

8.一种估计一移动单元移动速度的系统，包含：

一接收单元，用于接收该相关于该移动单元传送信号的一信号；

一第一过滤单元，用于将该信号过滤，得到一第一信号，该第一过滤单元具有一预定的第一截止频率；

一第二过滤单元，用于将该信号过滤，得到一第二信号，该第二过滤单元具有一预定的第二截止频率；

一估计单元，用于藉由该第一信号估计该移动单元移动速度，得到一第一速度及藉由该第二信号估计该移动单元移动速度，得到一第二速度；以及

一选择单元，根据该第一速度及该第二速度，选择该第一速度或该第二速度为该移动单元移动速度。

9.如权利要求8所述的系统，其中该选择单元具有一预定速度值。

10.如权利要求9所述的系统，其中当该第一速度小于该预定值时，选择单元选择该第二速度为该移动单元移动速度。

11.如权利要求10所述的系统，其中该第一截止频率为375赫兹(Hz)，该第二截止频率为250赫兹。

12.如权利要求11所述的系统，其中该预定速度值为120公里/小时。

13.如权利要求10所述的系统，其中该第一截止频率为250赫兹，该第二截止频率为125赫兹。

14.如权利要求11所述的系统，其中该预定速度值为60公里/小时。

15.如权利要求10所述的系统，其中该第一截止频率为125赫兹，该第二截止频率为62.5赫兹。

16.如权利要求11所述的系统，其中该预定速度值为30公里/小时。

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