ES2338065T3 - Deteccion de un movimiento de alta velocidad en un sistema de telecomunicacion. - Google Patents
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Abstract
Un método para detectar que una velocidad relativa entre un transmisor y un receptor en un sistema de telecomunicaciones es mayor que una cantidad predeterminada, comprendiendo el método: usar una técnica de estimación Doppler para generar una estimación del ensanchamiento Doppler FD(1), basada en una señal recibida; usar una técnica de estimación de velocidad para generar una estimación de velocidad V basada en la señal recibida, en la que la técnica de estimación de velocidad difiere de la técnica de estimación Doppler; y usar una pluralidad de estimaciones para detectar si la velocidad relativa entre el transmisor y el receptor es mayor que la cantidad predeterminada; en el que la pluralidad de estimaciones incluye al menos la estimación de ensanchamiento Doppler y la estimación de velocidad.
Description
Detección de un movimiento de alta velocidad en
un sistema de telecomunicación.
El presente invento se refiere a sistemas de
telecomunicación móvil, y más específicamente a métodos y aparatos
que determinan un movimiento relativo de alta velocidad entre un
transmisor y un receptor en un sistema de telecomunicación.
Los sistemas de comunicación digital incluyen
sistemas de acceso múltiple por división de tiempo (TDMA), tales
como sistemas de telefonía celular por radio que cumplen la norma de
telecomunicación GSM y mejoras tales como GSM/EDGE, y los sistemas
de Acceso Múltiple de División de Código (CDMA), tales los sistemas
de telefonía celular por radio que cumplen la
IS-95, cdma 2000, y las normas de telecomunicación
de banda ancha CDMA (WCDMA). Los sistemas de comunicación digital
también incluyen sistemas TDMA y CDMA "mezclados", tales como
los sistemas de telefonía celular por radio que cumplen la norma
del Sistema Universal de Telecomunicaciones Móviles (UMTS), la cual
especifica una tercera generación (3G) de sistema móvil que está
siendo desarrollada por el Instituto Europeo de Normas de
Telecomunicaciones (ETS) dentro del marco IMT-2000
de la Unión Internacional de las Telecomunicaciones (ITU's). El
Proyecto de Asociación de Tercera Generación (3GPP) establece la
norma UMTS. Esta aplicación está centrada en sistemas WCDMA para
abreviar la explicación, aunque se entenderá que los principios
descritos en esta aplicación pueden ser puestos en práctica en
otros sistemas de comunicaciones digitales.
El WCDMA está basado en técnicas de espectro
extendido de secuencia directa, con códigos de aleatorización por
pseudo ruido y códigos de canalización ortogonal que separan
estaciones de base y canales físicos (equipo de usuario o
usuarios), respectivamente, en la dirección del enlace descendente
(base a equipo de usuario). El Equipo de Usuario (UE) comunica con
el sistema a través, por ejemplo, de los respectivos canales físicos
especializados (DPCHs). Aquí se usa la terminología WCDMA, aunque
se apreciará que otros sistemas tienen una terminología
correspondiente. Los códigos de mezclado y de canalización y el
control de potencia de transmisión son bien conocidos en la
técnica.
La Figura 1 representa un sistema de
telecomunicación celular por radio móvil 100, el cual puede ser, por
ejemplo, un sistema de comunicación CDMA o un WCDMA. Los
controladores de red de radio (RNCs) 112, 114 controlan diversas
funciones de red de radio que incluyen, por ejemplo, el
establecimiento de la portadora de acceso, diversidad de
transferencia, y similares. Más generalmente, cada RNC dirige las
llamadas del UE a través de la estación o estaciones de base
adecuadas (BSs). El UE y la BS se comunican entre sí a través de los
canales de enlace descendente (es decir, de base a UE o
Retransmisión) y enlace ascendente (es decir, UE a canales de base
o a la inversa. El RNC 112 se muestra acoplado a las BS 116, 118,
120, y el RNC 114 se muestra acoplado a las BS 122, 124, 126. Cada
BS sirve a un área geográfica que puede estar dividida en una o más
celdas. La BS 126 se muestra como teniendo cinco sectores de antena
S1-S5, de los que se puede decir que forman la celda
de la BS 126. Las BSs están acopladas a sus correspondientes RNCs
por líneas telefónicas especializadas, por enlaces de fibra óptica,
por enlaces de microondas, y similares. Los RNCs 112, 114 están
conectados con redes externas tales como la red telefónica pública
conmutada (PSTN), Internet, y similares a través de uno o más nodos
de la red básica como un centro de conmutación móvil (no mostrado)
y/o un nodo de servicio de radio por paquetes (no mostrado). En la
Figura 1, el UE 128 se muestra comunicando con la BS 118. El UE 130
se muestra comunicando con varias estaciones base, a saber las BSs
120 y 122. Un enlace de control entre los RNCs 112, 114 permite
diversas comunicaciones a/desde el UE 130 a través de las BSs 120,
122.
En el UE la señal portadora modulada (Capa 1) es
procesada para producir una estimación de la corriente de datos de
información original destinada al receptor. La señal ensanchada de
banda de base recibida compuesta es normalmente proporcionada a un
procesador RAKE que incluye un número de "dedos", o de
desensanchadores, cada uno de los cuales está asignado a cada uno
de los respectivos componentes seleccionados, tales como ecos o
flujos mulitrayecto procedentes de estaciones de base diferentes, en
la señal recibida. Cada dedo combina un componente recibido con la
secuencia de aleatorización y el código de canalización apropiado
para desensanchar un componente de la señal compuesta recibida. El
procesador RAKE típicamente desensancha ambos datos de información
enviados y los símbolos experimentales o de instrucción que están
incluidos en la señal compuesta.
En un sistema típico de comunicación inalámbrica
cada dispositivo (por ejemplo, UE, BS) tiene su propio oscilador
local que define una referencia temporal. Es crucial que los
osciladores locales de dispositivos que se comunican entre sí estén
alineados lo más precisamente posible, de otro modo se desplazarían
sus referencias temporales una con respecto a otra. Este
desplazamiento podría hacer que los dispositivos no fueran capaces
más tiempo de recibir información apropiada entre sí, lo que a su
vez provocaría una calidad de funcionamiento deteriorada del
receptor. Por último, la conexión puede perderse debido a la pérdida
de sincronización entre el UE y la BS.
Esto se refiere en particular a sistemas de
comunicación inalámbrica tales como el WCDMA. En tales sistemas el
UE aplica un mecanismo de control automático de frecuencia (AFC)
para ajustar su oscilador local de una forma que lo conserve bien
alineado con los osciladores locales de la o las estaciones de base
a las que está conectado.
El funcionamiento típico del AFC comprende
analizar una característica (por ejemplo, estimaciones de canal
complejo) a lo largo del tiempo, e intentar ajustar el oscilador
local de forma que no se detecten estimaciones de rotación de canal
en el plano complejo. Este algoritmo está basado en el hecho de que
la rotación corresponde al desplazamiento de frecuencia relativo,
que a su vez corresponde al desplazamiento de referencia temporal
relativo.
La Figura 2 es un diagrama de bloques de las
partes de un UE que interviene en el funcionamiento del AFC. De
especial importancia a esta discusión es el oscilador local (VCXO)
201 que genera las frecuencias necesarias para poner en
funcionamiento las secciones del Receptor Frontal (RX Fe) 203 y del
Transmisor Frontal (no mostrados). Un AFC 205 genera una señal de
control digital (f_{err}) que después de la conversión en
una tensión de control analógico por un Convertidor
Digital-Analógico (DAC) 207 ajusta la frecuencia de
salida del oscilador local 201.
El AFC 205 puede ser hecho funcionar
selectivamente en uno de una pluralidad de modos de velocidad
diferentes. El modo de velocidad puede ser fijado por un estimador
Doppler 209.
Considérese un ejemplo en el que existen dos
modos de velocidad diferentes. En el modo de velocidad baja a modo
de ejemplo se recoge una estimación de canal por dedo en cada
ranura, y en un modo de alta velocidad a modo de ejemplo se recogen
cinco estimaciones de canal por dedo en cada ranura. El valor
(en donde ||*|| significa conjugación
compleja) es calculado y después filtrado de acuerdo con
en donde \lambda es un parámetro
de filtro, f significa los dedos que intervienen en el
funcionamiento del AFC, y \hat{h}_{f} y
\hat{h}_{f}^{(previous)} son las estimaciones de canal actual
y previa, respectivamente, por dedo f, cada una generada por
un estimador de canales 211. El estado del filtro es apropiadamente
reajustado siempre que ocurra una actualización de la referencia de
frecuencia del UE (f_{UE}) o un cambio de modo de
velocidad. El error de frecuencia comunicado se calcula
como
en donde \Deltat es el
intervalo de tiempo entre dos actualizaciones sucesivas del AFC (es
decir, dos estimaciones de canal recogidas consecutivas), por
ejemplo 1/1500 segundos en el modo de velocidad baja y 1/7500
segundos en el modo de alta
velocidad.
En las disposiciones descritas anteriormente
existe un alto riesgo de retorno automático del AFC en ciertas
situaciones. El retorno automático se produce cuando
en donde \Deltaf es el
error de frecuencia causado por el desplazamiento Doppler juntamente
con la diferencia entre la referencia de frecuencia de transmisión
de la BS y la referencia de frecuencia de recepción del UE, y
\Deltat es el intervalo de tiempo entre dos actualizaciones
sucesivas del AFC (esto es, dos estimaciones de canal consecutivas
recogidas). La desigualdad expresada en la ecuación (4) corresponde
a una situación en la que las estimaciones de canal rotan más de
\pm\pi entre dos estimaciones de canal consecutivas recogidas
por el AFC, lo que da lugar a un error de frecuencia
f_{err} comunicado por el AFC, que es erróneo en un
múltiplo de \frac{1}{\Delta t} Hz. Como ejemplo, puede ser ideado
un UE en el que el AFC sea actualizado una vez cada ranura en modo
de velocidad baja, por lo que \frac{1}{2\Delta t} = 750 Hz. En un
modo de alta velocidad a modo de ejemplo, el AFC del UE puede ser
actualizado cinco veces cada ranura, por lo que \frac{1}{2\Delta
t} = 3750 Hz. Se puede ver que el AFC es sustancialmente más
tolerante a los errores de frecuencia en modo de alta velocidad que
en modo de velocidad baja. Se ha observado que en otras
realizaciones que requieren un número diferente de estimaciones de
canal por ranura, se obtienen valores diferentes de
\Deltat. Además, como se ha mencionado anteriormente, el
número de modos de velocidad puede ser mayor de
dos.
Se debería observar que, en aplicaciones
actuales de la WCDMA el UE pierde la sincronización si no se
restaura la referencia de frecuencia correcta dentro de
aproximadamente 50-150 ranuras.
Una situación que es especialmente vulnerable al
retorno automático del AFC cuando el UE se mueve a velocidades
relativamente altas (suponiendo que el AFC esté funcionando en modo
de velocidad baja) es aquélla en la que el UE está pasando muy
cerca de una estación de base (menos de 10 m o así).
En tal situación puede darse un suceso de
retorno automático para velocidades relativas de alrededor o
superiores a 185 km/h (es decir, la velocidad del UE con relación a
la estación de base) para realizaciones en las que \Deltat
= 1/1500.
Las Figuras 3(a)-(c) a las
5(a)-(c) son gráficos que representan los resultados a modo
de ejemplo obtenidos simulando la situación anteriormente descrita,
que emplea un canal de línea de visión (LOS) de derivación sin
desvanecimiento o interferencia.
En esta simulación se supone que el UE pasa la
estación de base a una distancia de 2 m. La referencia de frecuencia
del UE se muestra sin el componente de frecuencia portadora. Se
aplican los mismos ajustes a todas las simulaciones mostradas en
esta especificación.
Las Figuras 2a-c son gráficos
que representan la capacidad de seguimiento del AFC 205 cuando
permanece en el modo de velocidad baja (modo de velocidad
igual a cero, que significa modo de velocidad baja, para todas las
ranuras representadas en el gráfico de la Figura 3c) a una velocidad
relativa de 150 Km/h. La Figura 3a permite hacer una comparación
entre el desplazamiento Doppler verdadero (gráfico 301) y el
desplazamiento en la frecuencia del UE (gráfico 303). La Figura 3b
permite hacer una comparación entre el error de frecuencia
verdadero (gráfico 305) y el error de frecuencia comunicado (gráfico
307) generado por el AFC 205. Se puede ver que, en esta velocidad
relativa, el UE es capaz de seguir el desplazamiento Doppler
provocado por el cambio de frecuencia incluso cuando la velocidad
de actualización del AFC sea baja.
Las Figuras 4a-c son gráficos
que representan la capacidad de seguimiento del AFC 205 cuando
permanece en un modo de velocidad baja (modo de velocidad
igual a cero, que significa modo de velocidad baja para todas las
ranuras representadas en el gráfico de la Figura 4c) pero la
velocidad relativa aumenta hasta 350 Km/h. La Figura 4a permite
hacer una comparación entre el desplazamiento Doppler verdadero
(gráfico 401) y el desplazamiento en la frecuencia del UE (gráfico
403). La Figura 4b permite hacer una comparación entre el error de
frecuencia verdadero (gráfico 405) y el error de frecuencia
comunicado (gráfico 407) generado por el AFC 205. Como puede verse,
en esta velocidad relativa, el AFC 205 es incapaz de seguir el
desplazamiento Doppler provocado por el cambio de frecuencia cuando
es actualizado a la velocidad baja.
Las Figuras 5a-c son gráficos
que representan la capacidad de seguimiento del AFC 205 cuando
funciona en un modo de alta velocidad (modo de velocidad
igual a cero, que significa modo de alta velocidad para todas las
ranuras representadas en el gráfico de la Figura 5c) y la velocidad
relativa es 350 Km/h. La Figura 6a permite hacer una comparación
entre el desplazamiento Doppler verdadero (gráfico 501) y el
desplazamiento en la frecuencia del UE (gráfico 503). La Figura 5b
permite hacer una comparación entre el error de frecuencia
verdadero (gráfico 505) y el error de frecuencia comunicado (gráfico
507) generado por el AFC 205. Como puede verse, incluso en esta
velocidad relativa, el AFC 205 es capaz de seguir el desplazamiento
Doppler provocado por el cambio de frecuencia cuando es actualizado
a la alta velocidad.
En un UE a modo de ejemplo, el retorno
automático se produce cuando \Deltaf > 3750 Hz si el AFC
está funcionando en el modo de alta velocidad. Por lo tanto, el
retorno automático ocurriría alrededor y por encima de 935 Km/h en
la situación anteriormente descrita. Esto indica que si el AFC
estuviera en modo de alta velocidad en el momento de tiempo
apropiado se resolvería el problema del retorno automático para
todas las velocidades previsibles actuales. Sin embargo, puede no
ser deseable ejecutar el AFC en modos de alta velocidad en todos
los momentos debido a que el AFC puede llegar a ser más sensible al
ruido, lo que puede ser causa de una conmutación innecesaria en las
compensaciones de frecuencia del UE en el modo de alta velocidad.
Ésta es una razón de por qué se emplea un estimador Doppler 209 en
el UE a modo de ejemplo mostrado en la Figura 2. El estimador
Doppler 209 determina el estado de modo de velocidad, que a
su vez decide si la velocidad de actualización del AFC será alta o
baja. (El estimador Doppler 209 también puede ser usado para otros
fines en la cadena del receptor, tal como fijar parámetros por
ejemplo filtros para estimación de canal, estimación SIR, y
similares; y conectar y desconectar algoritmos, por ejemplo GRAKE
en modo de velocidad baja y RAKE en modo de alta velocidad). Para
este fin pueden ser considerados los diferentes algoritmos de
estimación Doppler, tales como el algoritmo de cruce de nivel y el
algoritmo de cruce de argumento (o cero). No obstante, como se
explicará, ambos algoritmos tienen problemas con la detección de
situaciones de alta velocidad en condiciones por debajo de la línea
de visión (LOS), ya que los algoritmos miden las propiedades de
desvanecimiento (que están relacionadas con el ensanchamiento
Doppler) y no con la velocidad propiamente dicha. Una estimación
Doppler está relacionada con las características de desvanecimiento
del canal, y se supone que son aproximadamente proporcionales a la
velocidad relativa del dispositivo, el cual es cierto para los
canales de desvanecimiento Rayleigh pero no para todos los canales
con poco (por ejemplo Riceano) o sin desvanecimiento (por ejemplo,
Ruido Gaussiano Blanco Aditivo, o "AWGN").
El algoritmo de cruce de nivel cuenta el número
de veces que el valor absoluto de, por ejemplo, la estimación de
canal complejo o un valor estimado de relación
señal-interferencia (SIR) cruza un nivel dado y
convierte el número de cruces de nivel registrados en una
estimación Doppler.
\newpage
El algoritmo de cruce de nivel se basa en la
asunción de que cuanto mayor es la velocidad relativa más rápido es
el desvanecimiento y por tanto el número de cruces de nivel por
unidad de tiempo debería corresponder a la velocidad relativa. Éste
es un método absolutamente exacto en tanto que los trayectos
tratados sigan una distribución de Rayleigh. No obstante, en
condiciones LOS el trayecto más potente es normalmente muy dominante
y tiene una distribución Riceana (por lo que tal vez se desvanezca
muy débilmente o casi nada). Usando un estimador Doppler de cruce
de nivel en tal situación daría lugar a que las situaciones de
velocidad relativa alta no fueran detectadas y a que el AFC
permaneciera en un modo de velocidad baja.
En una de sus variantes el algoritmo de cruce de
argumento cuenta el número de veces que la estimación de canal
complejo cruza cualquiera de los ejes imaginarios o reales, y
convierte el número de cruces de ejes registrados en una estimación
Doppler.
El algoritmo de cruce de argumento supone que
las variaciones de fase llegan a ser más rápidas cuanto mayor es la
velocidad relativa, y por tanto el número de cruces por unidad de
tiempo debería corresponder a la velocidad relativa. Éste es
también un método absolutamente exacto en tanto que los trayectos
que intervienen tengan todos un desvanecimiento Rayleigh. Sin
embargo, en condiciones LOS el trayecto más potente experimente
típicamente una rotación debida al desplazamiento Doppler, y esta
rotación domina típicamente a lo largo de las variaciones de fase
aleatorias. A continuación el estimador Doppler de cruce de
argumento registrará principalmente la rotación debida a los
cambios en el desplazamiento Doppler. Esto crea un grave riesgo de
que la velocidad relativa sea subestimada, lo cual puede dar lugar,
por ejemplo, a que el AFC permanezca en un modo de velocidad baja
cuando debería cambiar a un modo de alta velocidad.
Como ninguno de los algoritmos de estimación
Doppler convencionales detectará situaciones de alta velocidad en
un entorno LOS, su uso en el estimador Doppler 209 podría mantener
el AFC 205 en modo de velocidad baja cuando debería estar en modo
de alta velocidad, por lo que se crea un alto riesgo de retorno
automático de AFC en estas situaciones.
Además de la aplicación anterior, la estimación
Doppler también se usa en dispositivos de comunicación inalámbrica
(por ejemplo, un UE) para definir otras operaciones (por ejemplo,
constantes de filtro) para cosas tales como la estimación de canal,
estimación SIR, y similares.
La solicitud de patente EP 1.416.692 expone la
detección del desplazamiento Doppler utilizando una combinación de
estimaciones de desfase de frecuencia.
Existe una necesidad de métodos y aparatos que
puedan detectar movimiento de alta velocidad en situaciones
LOS.
LOS.
\vskip1.000000\baselineskip
Se debería resaltar que los términos
"comprende" y "que comprende", cuando se usen en esta
especificación, se toman para especificar la presencia de
características establecidas, enteros, pasos o componentes; pero el
uso de estos términos no impide la presencia o adición de una o más
de otras características, enteros, pasos, componentes o grupos de
ellos.
De acuerdo con un aspecto del presente invento,
lo que antecede y otros objetos se consiguen en métodos y aparatos
que detectan si una velocidad relativa entre un transmisor y un
receptor en un sistema de telecomunicaciones celular es mayor de
una cantidad predeterminada. En un aspecto esto implica el uso de
una técnica de estimación Doppler para generar una estimación del
ensanchamiento Doppler, \hat{f}_{D}^{(1)}, basada en una señal
recibida; y que usa una técnica de estimación de velocidad
alternativa para generar una estimación de velocidad \hat{V}
basada en la señal recibida, en la que la técnica de estimación de
velocidad alternativa difiere de la técnica de estimación Doppler.
Entonces se usa una pluralidad de estimaciones para detectar si la
velocidad relativa entre el transmisor y el receptor es mayor que
la cantidad predeterminada, en donde la pluralidad de estimaciones
incluye al menos la estimación del ensanchamiento Doppler y la
estimación de velocidad.
En algunas realizaciones la técnica de
estimación Doppler es una primera técnica de estimación Doppler; la
estimación del ensanchamiento Doppler \hat{f}_{D}^{(1)} es una
primera estimación del ensanchamiento Doppler; la técnica de
estimación de la velocidad alternativa es una segunda técnica de
estimación Doppler que difiere de la primera técnica de estimación
Doppler; y la estimación de la velocidad es una segunda estimación
del ensanchamiento Doppler \hat{f}_{D}^{(2)}.
En tales realizaciones la primera técnica de
estimación Doppler comprende utilizar información sobre una parte
de la señal recibida asociada con el trayecto más potente entre el
transmisor y el receptor. Además, la segunda técnica de estimación
comprende excluir información sobre una parte de la señal recibida
asociada con el trayecto más potente entre el transmisor y el
receptor, y utilizar información sobre una parte de la señal
recibida asociada con un trayecto secundario entre el transmisor y
el receptor.
\newpage
En otro aspecto más, que usa la pluralidad de
estimaciones para detectar si una velocidad relativa entre el
transmisor y el receptor es mayor que la cantidad predeterminada
comprende concluir que la velocidad relativa entre el transmisor y
el receptor es mayor que la cantidad predeterminada si
y que concluye que la velocidad
relativa entre el transmisor y el receptor es inferior que la
cantidad predeterminada
si
en donde
r(\hat{f}_{D}^{(2)}) es un parámetro que indica la
fiabilidad de, (\hat{f}_{D}^{(2)}), \tau_{high} es un umbral
que representa un valor Doppler mínimo asociado con una velocidad
relativa entre el transmisor y el receptor que es mayor que la
cantidad predeterminada, \tau_{low} es un umbral que representa
un valor Doppler máximo asociado con una velocidad relativa entre el
transmisor y el receptor que es inferior que la cantidad
predeterminada, y \tau_{r} es un umbral que representa un valor
mínimo de fiabilidad
requerido.
En otro aspecto, para detectar si la velocidad
relativa entre un receptor y un transmisor es mayor de una cantidad
predeterminada es preciso detectar si existe una estimación de una
rotación ininterrumpida de un canal a lo largo de un período de
tiempo predeterminado; y en respuesta detectar la existencia de
estimación de una rotación ininterrumpida del canal a lo largo de
un período de tiempo predeterminado, concluir que la velocidad
relativa entre el transmisor y el receptor es mayor que la cantidad
predeterminada.
En otro aspecto más, en respuesta a detectar que
la velocidad relativa entre el transmisor y el receptor es mayor
que la cantidad predeterminada, un controlador de frecuencia
automático es hecho funcionar a una velocidad de actualización
alta. El funcionamiento del controlador de frecuencia automático se
cambia a una velocidad de actualización baja para determinar que
una magnitud de un error de frecuencia generado por el controlador
de frecuencia automático ha permanecido continuamente por debajo de
un valor umbral predeterminado durante un período de tiempo
predeterminado.
En otro aspecto más, para detectar si la
velocidad relativa entre un receptor y un transmisor es mayor que
una cantidad predeterminada es preciso determinar un valor de
desfase de frecuencia residual f_{err,f}^{(res)}, f \in
F, en donde F representa un conjunto de dedos receptores
RAKE que intervienen en un funcionamiento de control de frecuencia;
determinar una función del valor de desfase de frecuencia residual,
\zeta(f_{err,f}^{(res)}); y concluir que la velocidad
relativa entre el transmisor y el receptor es mayor que la cantidad
predeterminada en respuesta a determinar que la función del valor
de desfase de frecuencia residual,
\zeta(f_{err,f}^{(res)}), es mayor que un valor umbral
predeterminado.
En otro aspecto, el uso de la pluralidad de
estimaciones comprende concluir que la velocidad relativa entre el
transmisor y el receptor no es mayor que la cantidad predeterminada
sólo si ninguna de la pluralidad de estimaciones indica que la
velocidad relativa entre el transmisor y el receptor es mayor que la
cantidad predeterminada.
En diversas realizaciones los resultados de
detectar si la velocidad relativa entre el transmisor y el receptor
es mayor que la cantidad predeterminada pueden ser usados para fijar
parámetros del receptor tales como los parámetros de control
automático de frecuencia.
Los diversos aspectos pueden ponerse en práctica
en un equipo de usuario, así como por ejemplo, en una estación de
base de un sistema de telecomunicaciones. El sistema de
telecomunicaciones puede ser, por ejemplo, un sistema de
telecomunicaciones (WCDMA) de Acceso Múltiple por División de
Código.
Los objetos y ventajas del invento serán
comprendidos mediante la lectura de la siguiente descripción
detallada en conjunción con los dibujos, en los que:
La Figura 1 representa un sistema de
telecomunicación celular móvil por radio 100, el cual puede ser, por
ejemplo, un CDMA o un sistema de comunicación WCDMA.
La Figura 2 es un diagrama de bloques de las
partes de un UE que participan en el funcionamiento del AFC.
Las Figuras 3a-c son gráficos
que representan los resultados de simular la capacidad de
seguimiento del AFC cuando permanece en un modo de funcionamiento
de velocidad baja y la velocidad relativa entre el transmisor
simulado y el receptor es relativamente baja (150 Km/h).
Las Figuras 4a-c son gráficos
que representan la capacidad de seguimiento del AFC cuando permanece
en un modo de funcionamiento de velocidad baja pero la velocidad
relativa aumenta a 350 Km/h.
Las Figuras 5a-c son gráficos
que representan la capacidad de seguimiento del AFC cuando funciona
en un modo de alta velocidad y la velocidad relativa es 350
Km/h.
La Figura 6a es un diagrama de flujos de los
pasos/procesos efectuados en una realización a modo de ejemplo que
excluye las señales del dedo RAKE más potente.
La Figura 6b es un diagrama de flujos de los
pasos/procesos efectuados en una realización alternativa a modo de
ejemplo que excluye las señales del dedo RAKE más potente para
determinar la estimación Doppler para fijar un parámetro modo de
velocidad.
La Figura 7 es un diagrama de flujos de partes
de un UE que participan en un funcionamiento del AFC y la detección
LOS de acuerdo con realizaciones que emplean la rotación de fase
como un detector LOS.
La Figura 8 es un diagrama de flujos que
representa pasos/procesos efectuados por un detector LOS a modo de
ejemplo para determinar si cambiar el funcionamiento del AFC del
modo de velocidad baja al modo de alta velocidad.
La Figura 9 es un diagrama de flujos que
representa pasos/procesos efectuados por un detector LOS a modo de
ejemplo para determinar si cambiar el funcionamiento del AFC del
modo de alta velocidad al modo de velocidad baja.
Las Figuras 10a-c son gráficos
que representan la capacidad de seguimiento de un AFC cuando el
parámetro modo de velocidad es controlado de acuerdo con las
técnicas de detección LOS aquí descritas, y la velocidad relativa
entre el transmisor y el receptor es 350 Km/h.
Las Figuras 11a-c son gráficos
que representan la capacidad de seguimiento de un AFC cuando el
parámetro modo de velocidad es controlado de acuerdo con las
técnicas de detección LOS aquí descritas, y la velocidad relativa
entre el transmisor y el receptor es 450 Km/h.
A continuación se describirán las diversas
características del invento con referencia a las figuras, en la que
partes iguales están identificadas con los mismos caracteres de
referencia.
A continuación se describirán con más detalle
los diversos aspectos del invento en conexión con varias
realizaciones a modo de ejemplo. Para facilitar un entendimiento
del invento, muchos aspectos del mismo se describen en términos de
secuencias de acciones para ser realizadas por elementos de un
sistema informático u otro soporte físico capaz de ejecutar
instrucciones programadas. Se admitirá que en cada una de las
realizaciones, las diversas acciones podrían ser realizadas por
circuitos especializados (por ejemplo, puertas lógicas discretas
interconectadas para realizar una función especializada), mediante
instrucciones de programa que son ejecutadas por uno o más
procesadores, o por una combinación de ambos. Además, el invento
puede adicionalmente ser considerado como incorporado enteramente
dentro de cualquier tipo de portadora que pueda ser leída por un
ordenador, tal como una memoria de estado sólido, un disco
magnético, un disco óptico u onda portadora (tal como las ondas
portadoras de frecuencia de radio, frecuencia de audio o frecuencia
óptica) que contengan un conjunto apropiado de instrucciones
informáticas que hicieran que un procesador realizara las técnicas
descritas aquí. Así, los diversos aspectos del invento pueden ser
incorporados de muchas formas diferentes, y todas estas formas están
contempladas para que caigan dentro del alcance del invento. Para
cada uno de los diversos aspectos del invento cualquier forma de
realización puede ser referida aquí como "configurada lógica
para" realizar una acción descrita, o alternativamente como
"lógica que" realiza una acción descrita.
En un aspecto, la mayor fiabilidad de las
estimaciones de la velocidad relativas en condiciones LOS se
consigue excluyendo el trayecto más potente asociado con la señal
recibida de la estimación Doppler, ya que es más probable que los
otros trayectos sean Rayleigh distribuidos todas las veces. Los
resultados de tal estimación Doppler pueden ser usados solos, pero
se combinan ventajosamente (por ejemplo por medio de un OR lógico)
con los resultados producidos por técnicas de estimación Doppler
normales.
Otras realizaciones están basadas en el
comportamiento de las estimaciones de canal en una situación LOS con
poco o ningún desvanecimiento del trayecto más potente. En tal
situación las variaciones de fase tienen un componente aleatorio
superpuesto pero, a menos que el AFC esté completamente alineado (o
desplazado una cantidad k/\Deltat, en donde k es un
entero), hay una rotación de fase determinista que domina
completamente. Estas otras realizaciones incluyen la detección de
tales situaciones de rotación, y utilizan esta detección como un
indicador de una situación LOS de velocidad relativa alta, en la que
existe un alto riesgo de retorno automático del AFC.
A continuación se describirán estos y otros
aspectos incluso con más detalle. La Figura 6a es un diagrama de
flujos de los pasos/procesos realizados por una lógica en un UE en
una realización a modo de ejemplo que excluye las señales de un
dedo RAKE más potente. Se evalúan las señales de los diversos dedos
del receptor RAKE en el UE, y se identifica el dedo que genera la
señal más potente (paso 601). A continuación se realiza la
estimación Doppler utilizando señales de uno o más de los dedos RAKE
excluyendo el dedo RAKE identificado por tener la señal más potente
(paso 603). La estimación Doppler puede ser realizada utilizando
cualquiera de varias técnicas, tales como, pero no limitadas a, el
algoritmo de cruce de nivel y al algoritmo de cruce de argumento.
En algunas realizaciones se usan señales de solamente un dedo RAKE,
tales como las señales del segundo dedo RAKE más potente. En
realizaciones alternativas puede promediarse el número de cruces en
varios dedos RAKE, excluyéndose en el cálculo las señales del dedo
RAKE más potente.
Se ha observado que los trayectos secundarios
(es decir, los uno o más trayectos de la señal que quedan después
de haber excluido el trayecto más potente) pueden ser mucho más
débiles que el trayecto más potente, y en algunas situaciones
demasiado débil para dar una estimación Doppler
\hat{f}_{D}^{(2)} útil. Tales situaciones pueden ser causa de
conmutación modo de velocidad innecesaria o sin fundamento.
Así, en realizaciones alternativas se puede generar una pluralidad
de estimaciones Doppler por técnicas diferentes, al menos una de las
cuales excluya las señales del dedo RAKE más potente como se ha
descrito anteriormente, y los resultados pueden combinarse en una
forma que sea útil para la aplicación en cuestión. Por ejemplo, el
parámetro modo de velocidad para controlar el AFC 205 en el
UE de la Figura 2 puede ser determinado por un estimador Doppler 209
que realiza pasos tales como los pasos/procesos a modo de ejemplo
ilustrados en el diagrama de flujos de la Figura 6b. En un aspecto,
se evalúan las señales de los diversos dedos del receptor RAKE en el
UE, y se identifica el dedo que genera la señal más potente (paso
651). Se genera una primera estimación Doppler
\hat{f}_{D}^{(1)} utilizando una técnica de estimación Doppler
que incluye señales del dedo RAKE identificado por tener la señal
más potente (paso 653). Adicionalmente, se genera una segunda
estimación Doppler \hat{f}_{D}^{(2)} por medio de una técnica de
estimación Doppler que utiliza señales procedentes de uno o más de
los dedos RAKE excluyendo el dedo RAKE identificado por tener la
señal más potente (paso 655). En cada caso se puede usar cualquier
técnica de estimación Doppler, tal como, pero no limitada a, el
algoritmo de cruce de nivel y al algoritmo de cruce de
argumento.
Si cualquiera de las dos estimaciones Doppler
primera y segunda (\hat{f}_{D}^{(1)} y \hat{f}_{D}^{(2)})
indica una velocidad relativamente alta entre el receptor en el UE
y el transmisor de las señales recibidas (trayecto "YES" fuera
del bloque de decisión 657), entonces se fija el parámetro modo
de velocidad igual a modo "alta velocidad" (paso 659). Por
el contrario, (el trayecto "NO" está fuera del bloque de
decisión 657), el parámetro modo de velocidad se fija en un
valor que indica modo "velocidad baja" (paso 661).
La comprobación de si una de las dos
estimaciones Doppler primera y segunda (\hat{f}_{D}^{(1)} y
\hat{f}_{D}^{(2)}) indica una velocidad relativamente alta
entre el receptor en el UE y el transmisor de las señales recibidas
puede ser realizada en cualquiera de varias maneras en una
realización a modo de ejemplo, la comprobación y la consiguiente
fijación del parámetro modo de velocidad se realiza de
acuerdo con
modo de velocidad(n) =
en donde
r(\hat{f}_{D}^{(2)}(n)) es un parámetro que indica
la fiabilidad de (\hat{f}_{D}^{(2)}(n)), \tau_{high},
es un umbral que representa un valor Doppler mínimo asociado con un
modo de alta velocidad, \tau_{low} es un umbral que representa un
valor Doppler máximo asociado con un modo de velocidad baja, y
\tau_{r} es un umbral que representa un valor de fiabilidad mínimo
requerido. El parámetro r(\hat{f}_{D}^{(2)}(n))
puede definirse en cualquiera de varias formas, incluyendo pero
limitado a, un valor SIR filtrado del segundo dedo más potente, un
nivel de potencia del segundo dedo más potente, y un promedio SIR o
valor de nivel de potencia para todos excepto los dedos más
potentes. El umbral de fiabilidad \tau_{r} puede ser un valor
umbral absoluto (es decir, constante), o puede alternativamente ser
determinado dinámicamente, tal como teniéndolo como una función de
un valor filtrado SIR del dedo más
potente.
\vskip1.000000\baselineskip
Las realizaciones anteriormente descritas
deberían ser capaces de detectar una velocidad relativamente alta
en todas las situaciones excepto en las situaciones LOS sin o con
trayectos secundarios muy débiles. La situación en la que el
trayecto más potente no es un trayecto LOS, pero es Rayleigh
distribuido no debería tener efecto negativo alguno en el método.
La consistencia con, por ejemplo, las estimaciones de canal
imperfectas deberían ser las mismas que para los estimadores
Doppler normales. El coste de aplicación extra es básicamente una
duplicación del estimador Doppler, y una comparación ligeramente más
complicada (por ejemplo, como en la Ecuación (5)).
La discusión se centrará ahora en otras
realizaciones que incluyen la detección de rotación de fase, y el
uso de tal detección como un indicador de situaciones LOS de
velocidad relativa alta. En una situación LOS la envoltura de las
estimaciones de canal del trayecto más potente será claramente
constante. Estudiando las variaciones de fase hay una rotación de
fase que es alternativamente constante, creciente o decreciente, y
esta rotación es típicamente dominante sobre las variaciones de fase
aleatorias provocadas por desvanecimiento. La rotación es
constante, por ejemplo, cuando el UE se mueve recto hacia o
alejándose de una estación de base, y es creciente o decreciente
cuando el UE está, por ejemplo, pasando por una estación de base,
acelerando, o en período de preparación.
Por lo tanto, un criterio para detectar una
situación LOS es evaluar si el ángulo entre las estimaciones de
canal del trayecto más potente (con las actualizaciones de
referencia de la frecuencia de UE tenidas en cuenta) tiene el mismo
signo a lo largo del tiempo, lo que significa que las estimaciones
de canal están rotando.
La detección de rotación ininterrumpida de las
estimaciones de canal indica una situación LOS, pero ella sola no
necesariamente significa que la velocidad relativa entre el
transmisor y el receptor sea alta. De esta forma, es útil un
criterio adicional para impedir que las situaciones LOS de velocidad
relativa baja activen el funcionamiento del AFC en modo de alta
velocidad. Por ejemplo, se pueden configurar realizaciones para
permitir el funcionamiento en modo de alta velocidad solamente si el
ángulo de rotación es mayor que algún umbral.
La Figura 7 es un diagrama de bloques de parte
de un UE que participa en el funcionamiento del AFC y en la
detección LOS de acuerdo con las realizaciones que emplean la
rotación de fase como un detector LOS. El oscilador local (VCXO)
201 genera las frecuencias necesarias para hacer funcionar las
secciones del Receptor Frontal (RXFe) 203 y del Transmisor Frontal
(no mostrado). Un AFC 205 genera una señal de control digital
(f_{err}) que, después de la conversión en analógica por
un Convertidor Digital-Analógico (DAC) 207 ajusta la
frecuencia de salida del oscilador local 201.
El UE incluye además un detector LOS 701 que
recibe estimaciones de canales \hat{h}_{f} del estimador de
canales 211; y la señal de error de frecuencia f_{err} del
AFC 205. El detector LOS 701 genera el parámetro modo de
velocidad para controlar el AFC 205. El funcionamiento a modo
de ejemplo del detector LOS 701 está ilustrada por los
pasos/procesos representados en los diagramas de flujo de las
Figuras 8 y 9. La Figura 8 es un diagrama de flujo que representa
los pasos/procesos para determinar si el parámetro modo de
velocidad de los UE debería ser cambiado de indicar un modo de
velocidad baja a indicar un modo de alta velocidad de funcionamiento
del AFC 205. La estrategia es determinar si las estimaciones de
canal están experimentando una rotación de fase durante un período
de tiempo predeterminado. En esta realización a modo de ejemplo se
inicializa a cero un contador (paso 801). A continuación la lógica
en el UE determina si se ha detectado una rotación de fase entre
una estimación de canal más reciente y la estimación de canal
previa, y si la rotación es del mismo signo que el de la rotación
anteriormente detectada (bloque de decisión 803). Si no se ha
detectado rotación de fase (trayecto "NO" fuera del bloque de
decisión 803), el contador es restablecido a cero (paso 801).
Si se detecta una rotación de fase (trayecto
"YES" fuera del bloque de decisión 803) entonces se ajusta el
valor del contador (por ejemplo incrementándolo en "1") (paso
805) y se compara el valor de contador resultante con un valor
umbral \tau_{min\_for\_HS}, que corresponde al período mínimo de
tiempo predeterminado en el que la rotación de fase debería ser
detectada continuamente antes de que el funcionamiento del AFC
debiera ser cambiado del modo de velocidad "baja" a
"alta" (bloque de decisión 807). Si el contador es mayor que o
igual a \tau_{min\_for\_HS} (trayecto "YES" fuera del
bloque de decisión 807), entonces se fija el parámetro modo de
velocidad para indicar un modo de funcionamiento "alto"
(paso 809). Por el contrario, (trayecto "NO" fuera del bloque
de decisión 807), la rotación de fase no ha sido detectada durante
un período de tiempo suficiente, y la comprobación continúa
retrocediendo al bloque de decisión 803.
\vskip1.000000\baselineskip
Una aplicación particular de los principios
discutidos anteriormente con respecto a la Figura 8 pueden estar de
acuerdo con el siguiente pseudocódigo:
\vskip1.000000\baselineskip
en donde f_{err.mom}
representa el error de frecuencia momentáneo (es decir, no filtrado)
del dedo más potente ((f^{rot}_{err.mom}))
{}\hskip17cm con las actualizaciones de referencia de frecuencia del UE \Deltaf^{(tot)}_{UE} tenidas en cuenta; esto es, f^{rot}_{err.mom} = f_{err.mom} - \Deltaf^{(tot)}_{UE}. Aquí f_{err.mom} depende del ángulo de rotación9 siendo
y \hat{h}^{(previous)} las estimaciones de canal del trayecto más potente de la ranura actual y previa respectivamente, y \Deltat es el intervalo de tiempo del modo de velocidad baja entre dos actualizaciones consecutivas del AFC 205, por ejemplo
\Deltat = 1/1500 s.
{}\hskip17cm con las actualizaciones de referencia de frecuencia del UE \Deltaf^{(tot)}_{UE} tenidas en cuenta; esto es, f^{rot}_{err.mom} = f_{err.mom} - \Deltaf^{(tot)}_{UE}. Aquí f_{err.mom} depende del ángulo de rotación
y \hat{h}^{(previous)} las estimaciones de canal del trayecto más potente de la ranura actual y previa respectivamente, y \Deltat es el intervalo de tiempo del modo de velocidad baja entre dos actualizaciones consecutivas del AFC 205, por ejemplo
\Deltat = 1/1500 s.
\vskip1.000000\baselineskip
Se ha observado que el propósito de la
comprobación de |f_{err.mom}
(present)|>\tau_{1} en la primera declaración
"if" el pseudocódigo anterior tiene como fin permitir la
entrada en modo de alta velocidad solamente si el ángulo de rotación
es mayor que un umbral predeterminado. En realizaciones
alternativas se puede añadir una condición extra a la detección
LOS, esto es, una comparación de la envolvente de \hat{h} con un
umbral superior e inferior para determinar que hay poco o ningún
desvanecimiento.
En otro aspecto, una vez que está funcionando en
modo de alta velocidad, el UE puede hacer una determinación de
cuándo volver al modo de velocidad baja. La Figura 9 es un diagrama
de flujos que representa los pasos/procesos para determinar si se
debería cambiar el parámetro modo de velocidad de indicar un
modo de alta velocidad a indicar un modo de velocidad baja de
funcionamiento del AFC 205. La estrategia es determinar cuándo la
magnitud del error de frecuencia generado por el AFC 205 ha
permanecido continuamente por debajo de un valor umbral, aquí
indicado como \tau_{max\_FE\_for\_LS} durante una cantidad de
tiempo predeterminada. Esto es para evitar cambiar el funcionamiento
del AFC 205 de nuevo al modo de velocidad baja demasiado
rápidamente, lo que puede hacer que enseguida aparezcan problemas
de frecuencias virtuales. En lugar de ello, se permite que el
funcionamiento del AFC 205 permanezca en modo de alta velocidad
hasta que se pueda confirmar que el error de frecuencia ya no
aumenta más. Esto indica que el oscilador local (VCXO) 201 ha
aceptado un valor correcto y que el desplazamiento Doppler es
estático.
Por lo tanto, en la realización a modo de
ejemplo de la Figura 9 un contador se inicializa a cero (paso 901).
A continuación, se compara el error de frecuencia (generado por el
AFC 205) con un valor umbral \tau_{max\_FE\_for\_LS} (bloque de
decisión 903). Si el error de frecuencia no es menor que el valor
umbral \tau_{max\_FE\_for\_LS} (trayecto "NO" fuera del
bloque de decisión 903), el contador es puesto a cero (paso 901) y
la comprobación continúa.
Si el error de frecuencia es menor que el valor
umbral \tau_{max\_FE\_for\_LS} (trayecto "YES" fuera del
bloque de decisión 903), entonces se ajusta el valor del contador
(por ejemplo incrementándolo en "1") (paso 905). El valor del
contador ajustado es después comparado con un valor umbral
\tau_{min\_for\_LS} que corresponde a un período de tiempo
predeterminado en el que el error de frecuencia debería ser
considerado menor que el valor umbral \tau_{max\_FE\_for\_LS} con
el fin de volver al modo de velocidad baja (bloque de decisión
907). Si el valor del contador ajustado no es mayor que el valor
umbral \tau_{min\_for\_LS} (trayecto "NO" fuera del bloque
de decisión 907), se repite la comprobación, comenzando de nuevo en
el bloque de decisión 903.
No obstante, si el valor de contador ajustado es
mayor que el valor umbral \tau_{min\_for\_LS} (trayecto
"YES" fuera del bloque de decisión 907), entonces se ajusta el
parámetro modo de velocidad para indicar el modo de velocidad
baja (paso 909).
\vskip1.000000\baselineskip
Una aplicación particular de los principios
discutidos anteriormente con respecto a la Figura 9 puede estar de
acuerdo con el siguiente pseudo código:
En otro aspecto, las realizaciones son capaces
de tener un modo de funcionamiento característico cuando el
trayecto más potente está desvaneciéndose combinando el algoritmo
descrito con referencia a las Figuras 8 y 9 con los resultados
generados por, por ejemplo, técnicas de estimación Doppler tales
como las descritas anteriormente. La combinación puede conseguirse
en una forma OR lógica (esto es, si al menos uno de los resultados
de la detección LOS y de la estimación Doppler indica un modo de
alta velocidad, entonces el AFC 205 debería ser hecho funcionar en
modo de alta velocidad, y el AFC 205 debería ser hecho funcionar en
modo de velocidad baja si, y solamente si, los dos resultados de
detección LOS y de la estimación Doppler indicaran un modo de
velocidad baja). Esta disposición está ilustrada en la Figura 7 por
la inclusión de un estimador Doppler 703 (representado en líneas
discontinuas para indicar que es un elemento opcional), el cual
proporciona sus resultados al detector LOS 701. El estimador
Doppler 703 puede, por ejemplo, funcionar como se ha discutido
antes con respecto a las Figuras 6a o 6b, o de acuerdo con
cualesquiera otras técnicas de estimación Doppler, incluyendo las
técnicas convencionales.
Se realizaron las simulaciones de las técnicas
de detección LOS descritas antes con respecto a las Figuras 8 y 9,
y los resultados fueron representados en las Figuras
10-11. Las estimaciones Doppler no se usan en el
ajuste modo de velocidad en ninguna de las simulaciones. Los
umbrales fueron fijados de la siguiente forma:
\vskip1.000000\baselineskip
\tau_{1} = 60 Hz;
\tau_{min\_for\_HS} = 16 cuentas (= 16 ranuras
en modo de velocidad baja);
\tau_{max\_FE\_for\_LS} = 50 Hz, y
\tau_{min\_for\_HS} = 64 cuentas (= 64/5
ranuras en modo de alta velocidad).
\vskip1.000000\baselineskip
Las Figuras 10a-c son gráficos
que representan la capacidad de seguimiento del AFC 205 cuando el
parámetro modo de velocidad es controlado de acuerdo con las
técnicas de detección LOS anteriormente descritas, y la velocidad
relativa entre el transmisor y el receptor es 350 Km/h en las
condiciones de la situación descritas anteriormente. La Figura 10a
permite realizar una comparación entre el desplazamiento Doppler
verdadero (gráfico 1001) y el desplazamiento en la frecuencia del
UE (gráfico 1003). La Figura 10b permite realizar una comparación
entre el error de frecuencia verdadero (gráfico 1005) y el error de
frecuencia comunicado (gráfico 1007) generado por el AFC 205. Se
produce un gran cambio de frecuencia a lo largo del intervalo que va
aproximadamente de la ranura 925 a la ranura 1075. Como puede en la
Figura 10c, las técnicas de detección LOS anteriormente descritas
hacen que el AFC 205 conmute a funcionamiento de alta velocidad
durante el intervalo que va aproximadamente desde la ranura 975 a
la ranura 1140. Como consecuencia, el AFC 205 es capaz de seguir con
éxito el cambio de la frecuencia (compárese con la Figura 4).
Las Figuras 11a-c son gráficos
que representan la capacidad de seguimiento del AFC cuando el
parámetro modo de velocidad es controlado de acuerdo con las
técnicas de detección LOS antes descritas, y la velocidad relativa
entre el transmisor y el receptor es 450 Km/h en las condiciones de
la situación 1. La Figura 11a permite realizar una comparación
entre el desplazamiento Doppler verdadero (gráfico 1101) y el
desplazamiento en la frecuencia del UE (gráfico 1103). La Figura
11b permite realizar una comparación entre el error de frecuencia
verdadero (gráfico 1105) y el error de frecuencia comunicado
(gráfico 1107) generado por el AFC 205. Se produce un gran cambio
de frecuencia a lo largo del intervalo que va aproximadamente de la
ranura 925 a la ranura 1075. Como puede verse en la Figura 11c, las
técnicas de detección LOS anteriormente descritas hacen que el AFC
205 cambie a funcionamiento de alta velocidad durante el intervalo
que va aproximadamente desde la ranura 960 a la ranura 1130. Como
consecuencia, el AFC 205 es capaz de seguir con éxito el cambio de
frecuencia.
Realizaciones alternativas podrían hacer que se
intentase detectar situaciones LOS solamente cuando el
desplazamiento Doppler está cambiando gradualmente. Esto puede
conseguirse evaluando si el ángulo entre las estimaciones de canal
del trayecto más potente (habiendo tenido en cuenta las
actualizaciones de referencia de frecuencia de UE) está aumentando
o disminuyendo gradualmente.
En otro aspecto, cuando la señal recibida
comprende varios componentes y/o señales multitrayecto de varias
celdas (por ejemplo, como ocurre en las transferencias programadas),
varios dedos RAKE participan entonces en el funcionamiento del AFC,
y en tales casos un AFC típico comunica un error de frecuencia
f_{err} que es una combinación ponderada de los errores de
frecuencia de los dedos respectivos del receptor RAKE. Son posibles
otras combinaciones de los errores de frecuencia de los dedos. Por
ejemplo, uno podría usar una combinación no ponderada, el valor
medio, o simplemente el error de frecuencia del dedo más potente. El
error de frecuencia comunicado podría incluso ser igual al de una
de las celdas en la transferencia programada, por ejemplo, la celda
servidora HSPDA cuando sea procedente. En cualquier caso, el AFC
comunicará un único error de frecuencia que se usa para fijar la
frecuencia del oscilador local 201. Esta frecuencia está aquí
indicada como la frecuencia de AFC, y el error de frecuencia por
dedo que permanece (es decir, la diferencia entre la frecuencia del
respectivo dedo y la frecuencia de AFC) es aquí referida como el
desfase de frecuencia residual por dedo, f_{err}^{(res)},
en donde f indica uno de los dedos en el receptor RAKE.
El conocimiento sobre los desfases de frecuencia
residuales de los respectivos dedos puede ser usado para mejorar la
realización del receptor UE en situaciones de velocidad relativa
alta. Esto es, una función de f_{err,f}^{(res)}, f \in F
(en donde F representa el conjunto de dedos que participan en
el funcionamiento del AFC) puede usarse como un conmutador para
conectar y desconectar los algoritmos del receptor, o puede usarse
para fijar parámetros en los algoritmos del receptor tal como el
modo de velocidad para el AFC. La función puede ser, por
ejemplo,
Alternativamente, la función podría ser
entre
otras.
Se ha observado que
\zeta(f_{err,f}^{(res)}) puede ser interpretado como una
forma de estimación de la velocidad relativa, ya que los valores de
desfase de frecuencia residuales grandes solamente ocurren en
situaciones de velocidad relativa alta, tales como en una situación
LOS de celda única.
Así, en realizaciones alternativas, la función
\zeta(f_{err,f}^{(res)}) puede usarse como estimación
suplementaria de la velocidad relativa, estando indicada la alta
velocidad cuando \zeta(f_{err,f}^{(res)}) es mayor que un
valor umbral predefinido. Los resultados de esta comprobación
pueden entonces ser combinados (por ejemplo, en una forma OR) con
una estimación Doppler, y/o posiblemente uno o dos de los diversos
métodos suplementarios descritos anteriormente. Cuando al menos uno
de los estimadores Doppler, los algoritmos de detección descritos
antes, y \zeta(f_{err,f}^{(res)}) indica alta velocidad,
el UE debería participar en el funcionamiento en modo de alta
velocidad, y el modo de velocidad baja debería solamente ser
aplicado si todos los algoritmos indicasen velocidad baja.
El invento ha sido descrito con referencia a
realizaciones particulares. No obstante, será rápidamente evidente
a los expertos en la técnica que es posible realizar el invento en
formas específicas distintas de las de la realización anteriormente
descrita.
Por ejemplo, las realizaciones a modo de ejemplo
están centradas en la recepción de enlace descendente en el UE. Sin
embargo, los diversos aspectos descritos aquí son igualmente
aplicables a la recepción de enlace ascendente por una estación de
base.
Adicionalmente, las diversas realizaciones han
sido descritas en el contexto de las telecomunicaciones celulares.
Sin embargo, el invento no está limitado a tales realizaciones,
aunque también pueden ser aplicadas en otros tipos de sistemas de
comunicaciones, tales como, pero no limitados a, sistemas de Red de
Área Local Inalámbrica (WLAN) y de Red de Área Personal (PAN) que
usan, por ejemplo, tecnología Bluetooth®. En tales realizaciones se
admitirá que la velocidad relativa detectada representa el efecto
combinado de movimiento entre los diversos dispositivos de
comunicación.
Además, las diversas realizaciones ilustran
situaciones en las que se supone que las velocidades relativas
tienen que estar caracterizadas por uno o más estados, por ejemplo,
"alto" y "bajo". Sin embargo, el invento es útil para
detectar si una velocidad relativa entre un transmisor y un receptor
es mayor que un umbral predeterminado. Así, en algunas
realizaciones se pueden definir varios valores umbral, que a su vez
definen más de dos estados de velocidad relativa. Por ejemplo,
definiendo dos umbrales puede permitir que la velocidad relativa sea
caracterizada como "baja", "media", y "alta". Las
personas con una experiencia normal en la técnica rápidamente serán
capaces de adaptar las enseñanzas anteriores a realizaciones que
realizan pruebas frente a varios valores umbral posibles, para que
la velocidad relativa pueda ser caracterizada con una mayor
resolución.
Claims (16)
1. Un método para detectar que una velocidad
relativa entre un transmisor y un receptor en un sistema de
telecomunicaciones es mayor que una cantidad predeterminada,
comprendiendo el método:
- \quad
- usar una técnica de estimación Doppler para generar una estimación del ensanchamiento Doppler \hat{f}_{D}^{(1)}, basada en una señal recibida;
- \quad
- usar una técnica de estimación de velocidad para generar una estimación de velocidad \hat{V} basada en la señal recibida, en la que la técnica de estimación de velocidad difiere de la técnica de estimación Doppler; y
- \quad
- usar una pluralidad de estimaciones para detectar si la velocidad relativa entre el transmisor y el receptor es mayor que la cantidad predeterminada;
en el que la pluralidad de estimaciones incluye
al menos la estimación de ensanchamiento Doppler y la estimación de
velocidad.
\vskip1.000000\baselineskip
2. El método de la reivindicación 1, en el
que:
- \quad
- la técnica de estimación Doppler es una primera técnica de estimación Doppler;
- \quad
- la estimación del ensanchamiento Doppler \hat{f}_{D}^{(1)}, es una primera estimación de ensanchamiento Doppler;
- \quad
- la técnica de estimación de velocidad es una segunda técnica de estimación Doppler que difiere de la primera técnica de estimación Doppler; y
- \quad
- la estimación de velocidad es una segunda estimación de ensanchamiento Doppler, \hat{f}_{D}^{(2)}.
\vskip1.000000\baselineskip
3. El método de la reivindicación 2, en el
que:
la primera técnica de estimación Doppler
comprende utilizar información sobre una parte de la señal recibida
asociada con el trayecto más potente entre el transmisor y el
receptor; y
la segunda técnica de estimación Doppler
comprende:
- \quad
- excluir la información sobre una parte de la señal recibida asociada con el trayecto más potente entre el transmisor y el receptor; y
- \quad
- utilizar información sobre una parte de la señal recibida asociada con un trayecto secundario entre el transmisor y el receptor.
\vskip1.000000\baselineskip
4. El método de la reivindicación 2, que además
comprende:
detectar si las estimaciones de canal
experimentan una rotación de fase durante un período de tiempo
predeterminado;
y en el que el paso de usar una pluralidad de
estimaciones para detectar si la velocidad relativa entre el
transmisor y el receptor es mayor que la cantidad predeterminada
comprende:
- \quad
- concluir que la velocidad relativa entre el transmisor y el receptor no es mayor que la cantidad predeterminada si las estimaciones de canal no experimentan la rotación de fase y las estimaciones primera y segunda del ensanchamiento Doppler indican que la velocidad relativa entre el transmisor y el receptor no es mayor que la cantidad predeterminada.
\vskip1.000000\baselineskip
5. El método de la reivindicación 4, que
comprende:
en respuesta a detectar que la velocidad
relativa entre el transmisor y el receptor es mayor que la cantidad
predeterminada, hacer funcionar un controlador automático de
frecuencia a una velocidad de actualización alta; y
cambiar el funcionamiento del controlador
automático de frecuencia a una velocidad de actualización baja en
respuesta a determinar que una magnitud de un error de frecuencia
generado por el controlador automático de frecuencia ha permanecido
continuamente por debajo de un valor umbral predeterminado durante
un período de tiempo predeterminado.
\vskip1.000000\baselineskip
6. El método de la reivindicación 1, en el que
el uso de la pluralidad de estimaciones comprende concluir que la
velocidad relativa entre el transmisor y el receptor no es mayor que
la cantidad predeterminada sólo si ninguna de la pluralidad de
estimaciones indica que la velocidad relativa entre el transmisor y
el receptor es mayor que la cantidad predeterminada.
\vskip1.000000\baselineskip
7. El método de la reivindicación 1, en el que
la técnica alternativa de estimación de velocidad comprende:
detectar si las estimaciones de canal
experimentan una rotación de fase durante un período de tiempo
predeterminado;
y en el que el paso de usar una pluralidad de
estimaciones para detectar si la velocidad relativa entre el
transmisor y el receptor es mayor que la cantidad predeterminada
comprende:
- \quad
- concluir que la velocidad relativa entre el transmisor y el receptor no es mayor que la cantidad predeterminada si las estimaciones de canal no experimentan la rotación de fase y la estimación del ensanchamiento Doppler indica que la velocidad relativa entre el transmisor y el receptor no es mayor que la cantidad predeterminada.
\vskip1.000000\baselineskip
8. El método de la reivindicación 1, en el que
la técnica de estimación de velocidad alternativa comprende:
- \quad
- determinar un valor de desfase de frecuencia residual, f_{err,f}^{(res)}, f \in F, en el que F representa un conjunto de dedos de receptor RAKE que participan en el funcionamiento de control automático de frecuencia; y
- \quad
- determinar una función del valor de desfase de frecuencia residual, \zeta(f_{err,f}^{(res)}),
en donde:
y en el que el paso de usar una
pluralidad de estimaciones para detectar si la velocidad relativa
entre el transmisor y el receptor es mayor que la cantidad
predeterminada
comprende:
- \quad
- concluir que la velocidad relativa entre el transmisor y el receptor no es mayor que la cantidad predeterminada si la función del valor de desfase de frecuencia residual, \zeta(f_{err,f}^{(res)}), es menor que un valor umbral predeterminado y la estimación del ensanchamiento Doppler indica que la velocidad relativa entre el transmisor y el receptor no es mayor que la cantidad predeterminada.
\vskip1.000000\baselineskip
9. Un aparato para detectar que una velocidad
relativa entre un transmisor y un receptor en un sistema de
telecomunicaciones es mayor que una cantidad predeterminada,
comprendiendo el aparato:
- \quad
- un estimador Doppler que genera una estimación del ensanchamiento Doppler \hat{f}_{D}^{(1)}, basada en una señal recibida;
- \quad
- un estimador de velocidad que genera una estimación de velocidad, \hat{V}, basada en la señal recibida; y
- \quad
- una lógica que usa una pluralidad de estimaciones para detectar si la velocidad relativa entre el transmisor y el receptor es mayor que la cantidad predeterminada,
- \quad
- en el que:
- \quad
- la pluralidad de estimaciones incluye al menos la estimación del ensanchamiento Doppler y la estimación de velocidad;
- \quad
- el estimador Doppler usa una técnica de estimación Doppler;
- \quad
- el estimador de velocidad usa una técnica de estimación de velocidad; y
- \quad
- la técnica de estimación Doppler difiere de la técnica de estimación de velocidad.
\vskip1.000000\baselineskip
10. El aparato de la reivindicación 9, en el
que:
la técnica de estimación Doppler es una primera
técnica de estimación Doppler;
la estimación del ensanchamiento Doppler
\hat{f}_{D}^{(1)} es una primera estimación del ensanchamiento
Doppler,
la técnica de estimación de velocidad es una
segunda técnica de estimación Doppler que difiere de la primera
técnica de estimación Doppler; y
la estimación de velocidad es una segunda
estimación del ensanchamiento Doppler, \hat{f}_{D}^{(2)}.
\vskip1.000000\baselineskip
11. El aparato de la reivindicación 10, en el
que:
el primer estimador Doppler comprende una lógica
que utiliza información sobre una parte de la señal recibida
asociada con el trayecto más potente entre el transmisor y el
receptor; y
la segunda técnica de estimación Doppler
comprende:
- \quad
- excluir información sobre una parte de la señal recibida asociada con el trayecto más potente entre el transmisor y el receptor; y
- \quad
- utilizar información sobre una parte de la señal recibida asociada con un trayecto secundario entre el transmisor y el receptor.
\vskip1.000000\baselineskip
12. El aparato de la reivindicación 10, que
además comprende:
una lógica que detecta si las estimaciones de
canal experimentan una rotación de fase durante un período de
tiempo predeterminado; y en el que la lógica que usa una pluralidad
de estimaciones para detectar si la velocidad relativa entre el
transmisor y el receptor es mayor que la cantidad predeterminada
comprende:
- \quad
- una lógica que concluye que la velocidad relativa entre el transmisor y el receptor no es mayor que la cantidad predeterminada si las estimaciones de canal no experimentan la rotación de fase y las estimaciones primera y segunda del ensanchamiento Doppler indican que la velocidad relativa entre el transmisor y el receptor no es mayor que la cantidad predeterminada.
\vskip1.000000\baselineskip
13. El aparato de la reivindicación 12, que
comprende:
una lógica que, en respuesta a detectar que la
velocidad relativa entre el transmisor y el receptor es mayor que
la cantidad predeterminada, pone en funcionamiento un controlador
automático de frecuencia a una velocidad de actualización alta;
y
una lógica que cambia el funcionamiento del
controlador automático de frecuencia a una velocidad de
actualización baja en respuesta a determinar que una magnitud de un
error de frecuencia generado por el controlador automático de
frecuencia ha permanecido continuamente por debajo de un valor
umbral predeterminado durante un período de tiempo
predeterminado.
\vskip1.000000\baselineskip
14. El aparato de la reivindicación 9, en el que
la lógica que usa la pluralidad de estimaciones comprende una
lógica que concluye que la velocidad relativa entre el transmisor y
el receptor no es mayor que la cantidad predeterminada solamente si
ninguna de la pluralidad de estimaciones indica que la velocidad
relativa entre el transmisor y el receptor es mayor que la cantidad
predeterminada.
\vskip1.000000\baselineskip
15. El aparato de la reivindicación 9, en el que
el estimador de velocidad alternativa comprende:
una lógica que detecta si las estimaciones de
canal experimentan una rotación de fase durante un período de
tiempo predeterminado; y en el que la lógica que usa una pluralidad
de estimaciones para detectar si la velocidad relativa entre el
transmisor y el receptor es mayor que la cantidad predeterminada
comprende:
- \quad
- una lógica que concluye que la velocidad relativa entre el transmisor y el receptor no es mayor que la cantidad predeterminada si las estimaciones de canal no experimentan la rotación de fase y la estimación del ensanchamiento Doppler indica que la velocidad relativa entre el transmisor y el receptor no es mayor que la cantidad predeterminada.
\vskip1.000000\baselineskip
16. El aparato de la reivindicación 9, en el que
el estimador de velocidad alternativa comprende:
- \quad
- una lógica que determina un valor de desfase de frecuencia residual, f_{err,f}^{(res)}, f \in F,
- \quad
- en el que F representa un conjunto de dedos de receptor RAKE que participan en el funcionamiento de control automático de frecuencia; y
- \quad
- una lógica que determina una función del valor de desfase de la frecuencia residual, \zeta(f_{err,f}^{(res)}),
- \quad
- en donde:
y en el que la lógica que usa una
pluralidad de estimaciones para detectar si la velocidad relativa
entre el transmisor y el receptor es mayor que la cantidad
predeterminada
comprende:
- \quad
- una lógica que concluye que la velocidad relativa entre el transmisor y el receptor no es mayor que la cantidad predeterminada si la función del valor de desfase de frecuencia residual, \zeta(f_{err,f}^{(res)}), es menor que un valor umbral predeterminado y la estimación del ensanchamiento Doppler indica que la velocidad relativa entre el transmisor y el receptor no es mayor que la cantidad predeterminada.
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