SE517660C2 - Improvements to, or with regard to, mobile radio telephony - Google Patents
Improvements to, or with regard to, mobile radio telephonyInfo
- Publication number
- SE517660C2 SE517660C2 SE9702390A SE9702390A SE517660C2 SE 517660 C2 SE517660 C2 SE 517660C2 SE 9702390 A SE9702390 A SE 9702390A SE 9702390 A SE9702390 A SE 9702390A SE 517660 C2 SE517660 C2 SE 517660C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- mobile
- speed
- radio system
- transceiver
- mobile transceiver
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
- G01S11/02—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves
- G01S11/06—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves using intensity measurements
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B17/00—Monitoring; Testing
- H04B17/30—Monitoring; Testing of propagation channels
- H04B17/309—Measuring or estimating channel quality parameters
- H04B17/318—Received signal strength
Abstract
Description
517 660 bàde enklare och av lägre komplexitet än tidigare tillgängliga algoritmer använda för detta ändamål. 517 660 both simpler and of lower complexity than previously available algorithms used for this purpose.
Framtida cellulära mobilradiotelefonisystem, t.ex. den tredje generationens UMTS-system, kommer att vara beroende av snabb och kraftfull resursallokering för att garantera effektiv användning av det knappa radiospektrat.Future cellular mobile radio telephony systems, e.g. the third generation UMTS system, will rely on fast and powerful resource allocation to ensure efficient use of the scarce radio spectrum.
Hastigheten hos mobila transceivrar, eller mobiler, är en användbar parameter för beslutskriterier i samband med resurshanteringsfunktioner, t.ex. basbyte och kanalallokering. Till exempel kommer användningen av hierarkiska cellsystem, HCS (Hierarchical Cellular Systems), att vara ett avgörande drag för att öka systemkapacitet och förbättra kommunikationskvalitet. För att minska signalbelastingen, medan man samtidigt uppehàller en hög kapacitet i sådana HCS-system, är det viktigt att tilldela höggradigt mobila terminaler makroceller med stor täckning, och mera längsamt rörliga användare (terminaler), som fotgängare, mikroceller. Den mobila hastigheten är ett naturligt urvalskriterium i detta fall. Dessutom har àtskilliga algoritmer för effektstyrning härletts, se till exempel: - M. Andersin and Z. Rosberg: ”Time Variant Power Control in Cellular Networks”. Technical Report, TRITA-83-RST-9603, ISSN 1400-9137, ISRN KTH/RST/R-96/03-SE, Radio Communication Systems, Sensors and Systems, Stockholm, Department of Signals, Kungliga Tekniska Högskolan, Sverige, mars 1996; - Z. Rosberg. ”Fast Power Control in Cellular Networks Based on Short-Term Correlation of Rayleigh Fading”. Technical Report, TRITA-S3-RST- 9607, ISSN 1400-9137, ISRN KTH/RST/R-96/07-SE, Radio Communication Systems, Department of 10 20 25 30 517 660 Signals, Sensors and Systems, Kungliga Tekniska Högskolan, Stockholm, Sverige, sept. 1966; i vilka det har förutsatts att den mobila hastigheten är känd för effektuppdateringskommandona_ Det är därför viktigt att finna tekniker som kan användas för att värdebestämma/estimera en mobils hastighet noggrant och snabbt, med de snabbt fluktuerande radiovágsutbredningsförhållandena i àtanke. Vissa studier har beaktat detta problem.The speed of mobile transceivers, or mobiles, is a useful parameter for decision criteria in connection with resource management functions, e.g. base switching and channel allocation. For example, the use of hierarchical cellular systems, HCS (Hierarchical Cellular Systems), will be a crucial feature to increase system capacity and improve communication quality. In order to reduce the signal load, while at the same time maintaining a high capacity in such HCS systems, it is important to allocate highly mobile macrocells with large coverage, and more slowly moving users (terminals), such as pedestrians, microcells. The mobile speed is a natural selection criterion in this case. In addition, several algorithms for power control have been derived, see for example: - M. Andersin and Z. Rosberg: "Time Variant Power Control in Cellular Networks". Technical Report, TRITA-83-RST-9603, ISSN 1400-9137, ISRN KTH / RST / R-96/03-SE, Radio Communication Systems, Sensors and Systems, Stockholm, Department of Signals, Royal Institute of Technology, Sweden, March 1996; - Z. Rosberg. "Fast Power Control in Cellular Networks Based on Short-Term Correlation of Rayleigh Fading". Technical Report, TRITA-S3-RST- 9607, ISSN 1400-9137, ISRN KTH / RST / R-96/07-SE, Radio Communication Systems, Department of 10 20 25 30 517 660 Signals, Sensors and Systems, Kungliga Tekniska Högskolan , Stockholm, Sweden, sept. 1966; in which it has been assumed that the mobile speed is known for the power update commands_ It is therefore important to find techniques that can be used to value / estimate a mobile's speed accurately and quickly, with the rapidly fluctuating radio wave propagation conditions in mind. Some studies have considered this problem.
I den föreliggande uppfinningen används en algoritm för hastighetsestimering av mobil baserad pà en korttidskorrelation mellan den snabba flervägsutbredningen och hastigheten hos en mobil transceiver i förhållande till dess aktuella basstation. Den föreliggande uppfinningen är speciellt lämplig i cellulär miljö där den snabba fädningen kan modelleras enligt en Rayleigh-fördelning. Siffermässiga resultat för den aktuella uppfinningen har visat att mobilens hastighet kan estimeras tämligen exakt inom en mycket kort tidsperiod. Det är därför möjligt att använda mobilens hastighet för beslut beträffande resurshantering.The present invention uses a mobile velocity estimation algorithm based on a short-term correlation between the fast multipath propagation and the speed of a mobile transceiver relative to its current base station. The present invention is particularly suitable in a cellular environment where the rapid fading can be modeled according to a Rayleigh distribution. Numerical results for the present invention have shown that the speed of the mobile can be estimated fairly accurately within a very short period of time. It is therefore possible to use the mobile's speed for decision regarding resource management.
Dessutom kan det visas att resultaten som erhålles med den föreliggande uppfinningen är överlägsna de resultat som erhàlles med användning av de algoritmer som beskrivs i A.In addition, it can be shown that the results obtained with the present invention are superior to the results obtained using the algorithms described in A.
Sampath och J.M. Holtzman: ”Estimation of Maximum Doppler Frequency for Handoff Decisions”, Proceedings. IEEE 43rd Vehicular Technology Conference, VTC-93, sid.859-862, Secaucus, New Jersey, maj 1983.Sampath and J.M. Holtzman: "Estimation of Maximum Doppler Frequency for Handoff Decisions", Proceedings. IEEE 43rd Vehicular Technology Conference, VTC-93, pp.859-862, Secaucus, New Jersey, May 1983.
Enligt en första aspekt av den föreliggande uppfinningen tillhandahàlles ett mobilradiosystem som har åtminstone en basstation och àtminstone en mobil transceiver, karakteriserat av att anordning tillhandahàlles för att estimera hastigheten hos nämnda 10 15 20 25 30 35 517 660 mobila transceiver, där nämnda anordning inkluderar mätanordning för att mäta fluktuationer i signalstyrka som mottages vid nämnda basstationer och/eller nämnda mobila transceivrar, och processoranordning för att härleda en korttidskorrelation fràn snabb flervägsutbredning och därifrån estimera nämnda mobila transceivers hastighet.According to a first aspect of the present invention there is provided a mobile radio system having at least one base station and at least one mobile transceiver, characterized in that device is provided for estimating the speed of said mobile transceiver, said device including measuring device for measuring fluctuations in signal strength received at said base stations and / or said mobile transceivers, and processor means for deriving a short-term correlation from fast multipath propagation and from there estimating the speed of said mobile transceivers.
Nämnda snabba flervägsutbredning kan vara Rayleigh- fädning.Said rapid multipath propagation may be Rayleigh fading.
En länkförstärkning för en radiosignal som sänds mellan en basstation och en mobil transceiver kan modelleras som en produkt av en avstàndsberoende utbredningsförlust för en làngsam fädningskomponent och en snabb flervägsutbredningskomponent.A link gain for a radio signal transmitted between a base station and a mobile transceiver can be modeled as a product of a distance-dependent propagation loss for a slow fading component and a fast multipath propagation component.
Nämnda länkförstärkning kan normaliseras över ett tidsintervall med en varaktighet tillräckligt kort för att säkerställa att nämnda làngsamma fädningskomponent förblir i stort sett konstant.Said link gain can be normalized over a time interval with a duration short enough to ensure that said slow fading component remains substantially constant.
En estimering av en korrelationsfunktion som är beroende av en mobil transceivers hastighet kan härledas.An estimation of a correlation function that depends on the speed of a mobile transceiver can be derived.
Nämnda processoranordning kan arbeta med en algoritm som omfattar följande steg: sampling av effekten av en mottagen signal över ett tidsintervall T, sà att samplerna r(tk),k = l, .....2V, uppfyller förhållandet: tk- tk_1 = t, k=2,4, ...., normalisering av den samplade signalen över tidsintervallet T, för att bilda de normaliserade samplerna rük), enligt formeln 20 25 30 517 660 r(tk) fÛkFW-'f zrÛ/f) ka k=1, .... ..,2N bildande av N tal frán mätningarna enligt: X(fk)=(;(fk>-;(fk 1)? , k=2,4,.....21v estimering av korrelationsfunktionen enligt formeln och estimering av den mobila transceiverns hastighet v som ett värde som ger 5.Said processor device can work with an algorithm comprising the following steps: sampling the power of a received signal over a time interval T, so that the samples r (tk), k = 1, ..... 2V, satisfy the ratio: tk- tk_1 = t, k = 2,4, ...., normalization of the sampled signal over the time interval T, to form the normalized samples rük), according to the formula 25 517 660 r (tk) fÛkFW-'f zrÛ / f) ka k = 1, .... .., 2N formation of N numbers from the measurements according to: X (fk) = (; (fk> -; (fk 1)?, k = 2.4, ..... 21v estimating the correlation function according to the formula and estimating the speed v of the mobile transceiver as a value giving 5.
En mobils hastighet kan härledas genom att bestämma en rot v till ekvationen ;;=p(t;v) genom användning av en numerisk metod.The speed of a mobile can be derived by determining a root v of the equation ;; = p (t; v) using a numerical method.
En mobils hastighet kan härledas genom att bestämma en rot v till ekvationen ;;=p(t;v) genom användning av Newton- Raphsons metod.The speed of a mobile can be derived by determining a root v of the equation ;; = p (t; v) using Newton-Raphson's method.
Förkalkylerade värden pá p(t;v) kan lagras i en uppslagstabell som finns i nämnda processoranordning, och nämnda mobila transceivers hastighet kan bestämmas genom att jämföra ett värde pà p(t;v), härlett frán mätning, med ett lagrat värde p(t;v).Precalculated values of p (t; v) can be stored in a look-up table contained in said processor device, and the speed of said mobile transceiver can be determined by comparing a value of p (t; v), derived from measurement, with a stored value p ( TV).
En mobil transceivers hastighet kan estimeras genom en interpoleringsprocess mellan mätta och lagrade värden pà p(t;v). 10 20 25 30 35 517 660 Nämnda mobilradiosystem kan vara ett GSM-system.The speed of a mobile transceiver can be estimated by an interpolation process between measured and stored values of p (t; v). Said mobile radio system may be a GSM system.
Nämnda mobilradiosystem kan vara ett NMT-system.Said mobile radio system may be an NMT system.
Nämnda mobilradiosystem kan vara ett UMTS-system.Said mobile radio system may be a UMTS system.
Nämnda mobilradiosystem kan använda ett hierarkiskt HCS i vilket mobiler som förflyttar sig med en avsevärd hastighet cellsystem, (Hierarchical Cellular System), tilldelas makroceller med stor täckning, och mobiler som rör sig làngsammare tilldelas mikroceller.Said mobile radio system can use a hierarchical HCS in which mobiles which move with a considerable speed cell system, (Hierarchical Cellular System), are assigned macro cells with large coverage, and mobiles which move more slowly are assigned micro cells.
Nämnda härledda mobils hastighet kan användas som en beslutsparameter vid kanalallokering.Said derived mobile speed can be used as a decision parameter in channel allocation.
Nämnda härledda mobils hastighet kan användas som en beslutsparameter vid basbytesprocedurer.Said derived mobile speed can be used as a decision parameter in base switching procedures.
Nämnda härledda mobils hastighet kan användas som en beslutsparameter vid övervakning av sändareffekt.Said derived mobile speed can be used as a decision parameter in monitoring transmitter power.
Enligt en andra aspekt av den föreliggande uppfinningen tillhandahàlles, i ett mobilradiosystem som har åtminstone en basstation och àtminstone en mobil transceiver, en metod att estimera en mobil transceivers hastighet, karakteriserad av mätning av fluktuationer i mottagen signaleffekt vid nämnda basstationer och/eller nämnda mobila transceivrar, och av härledning av en korttidskorrelation av snabb flervägsutbredning, och av att därifrån härleda en estimering av nämnda mobila transceivers hastighet.According to a second aspect of the present invention, in a mobile radio system having at least one base station and at least one mobile transceiver, a method of estimating the speed of a mobile transceiver is provided, characterized by measuring fluctuations in received signal power at said base stations and / or said mobile transceivers. , and from deriving a short-term correlation of fast multipath propagation, and from deriving therefrom an estimation of said mobile transceiver speed.
Nämnda snabba flervägsutbredning är Rayleigh-fädning.Said rapid multipath propagation is Rayleigh fading.
En länkförstärkning av en radiosignal som sänds mellan en basstation och en mobil transceiver kan modelleras som 20 25 30 517 660 en produkt av en avstàndsberoende utbredningsförlust för en làngsam fädningskomponent och en snabb flervägsutbrednings- komponent.A link amplification of a radio signal transmitted between a base station and a mobile transceiver can be modeled as a product of a distance-dependent propagation loss for a slow fading component and a fast multipath propagation component.
Nämnda länkförstärkning kan normaliseras över ett tidsintervall med en längd tillräckligt kort för att säkerställa att nämnda långsamma fädningkomponent förblir i stort sett konstant.Said link reinforcement can be normalized over a time interval with a length short enough to ensure that said slow fading component remains substantially constant.
En estimering av en korrelationsfunktion som är beroende av en mobil transceivers hastighet kan härledas.An estimation of a correlation function that depends on the speed of a mobile transceiver can be derived.
Metoden kan inkludera följande steg: sampling av effekten av en mottagen signal över ett tidsintervall T, .....2V, sä att samplerna r(tk),k = l, uppfyller relationen tk- tk_1 = t, k=2,4, ...., normalisering av den samplade signalen över tidsintervallet T, för att skapa de normaliserade samplerna rük)enligt formeln rÜ/f) fU/(Fmí, EFÜ/f) k=1 k=1, .... ..,2N bildande av N tal frän mätningarna enligt: Xnk ) = (ink )-?(fk_, på k = 2,4,...2N estimering av korrelationsfunktionen enligt formeln 10 20 25 30 517 660 och estimering av den mobila transceiverns hastighet v som ett värde som ger p.The method can include the following steps: sampling the power of a received signal over a time interval T, ..... 2V, so that the samples r (tk), k = 1, satisfy the relation tk- tk_1 = t, k = 2.4 , ...., normalization of the sampled signal over the time interval T, to create the normalized samples rük) according to the formula rÜ / f) fU / (Fmí, EFÜ / f) k = 1 k = 1, ..... ., 2N formation of N numbers from the measurements according to: Xnk) = (ink) -? (Fk_, at k = 2.4, ... 2N estimation of the correlation function according to the formula 10 20 25 30 517 660 and estimation of the mobile transceiver velocity v as a value giving p.
En mobils hastighet kan härledas genom att bestämma en rot v till ekvationen p=p(t;v) genom att använda en numerisk metod.The speed of a mobile can be derived by determining a root v to the equation p = p (t; v) using a numerical method.
En mobils hastighet kan härledas genom att bestämma en rot v till ekvationen ß=p(t;v) genom att använda Newton- Raphsons metod.The speed of a mobile can be derived by determining a root v to the equation ß = p (t; v) using Newton-Raphson's method.
Förkalkylerade värden pá p(t;v) kan lagras i en uppslagstabell i nämnda processoranordning, och nämnda mobila transceivers hastighet kan bestämmas genom att jämföra med ett värde pà p(t;v), som härleds frán mätning, med ett lagrat värde p(t;v).Precalculated values of p (t; v) can be stored in a look-up table in said processor device, and the speed of said mobile transceiver can be determined by comparing a value of p (t; v), derived from measurement, with a stored value p ( TV).
En mobil transceivers hastighet kan estimeras genom en interpoleringsprocess mellan mätta och lagrade värden pä p(t;v).The speed of a mobile transceiver can be estimated by an interpolation process between measured and stored values of p (t; v).
Enligt en tredje aspekt av den föreliggande uppfinningen tillhandahàlles en basstation för användning i ett system som skildrats i nàgot av föregående stycken, karakteriserad av att nämnda basstation inkluderar anordning för att estimera hastigheten hos en mobil transceiver, där nämnda anordning inkluderar mätningsanordning för mätning av fluktuationer i signaleffekt mottagen vid nämnda basstationer, och processoranordning som arbetar med en algoritm för att härleda en korttidskorrelation för flervägsutbredning och 10 20 25 30 35 517 660 därifrån härleda en estimering av nämnda mobila transceivers hastighet.According to a third aspect of the present invention, there is provided a base station for use in a system described in any of the preceding paragraphs, characterized in that said base station includes means for estimating the speed of a mobile transceiver, said means including measuring means for measuring fluctuations in signal power received at said base stations, and processor device operating with an algorithm to derive a short-term correlation for multipath propagation and from there deriving an estimation of the speed of said mobile transceiver.
Nämnda basstation kan anpassas att arbeta enligt en metod som skildrats i något av föregående stycken.Said base station can be adapted to work according to a method described in any of the preceding paragraphs.
Enligt en fjärde aspekt av den föreliggande uppfinningen tillhandahålles en mobil transceiver för användning i ett system enligt något av föregående stycken, karakteriserad av att nämnda mobila transceiver inkluderar anordning för att estimera dess hastighet i förhållande till en basstation, där nämnda anordning inkluderar mätanordning för mätning av fluktuationer i signaleffekt mottagen vid nämnda mobila transceiver, och processoranordning som arbetar med en algoritm för att härleda en korttidskorrelation för nämnda snabba flervägsutbredning och därifrån härleda en estimering av nämnda mobila transceivers hastighet.According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a mobile transceiver for use in a system according to any preceding paragraph, characterized in that said mobile transceiver includes a device for estimating its speed relative to a base station, said device including measuring device for measuring fluctuations in signal power received at said mobile transceiver, and processor device operating with an algorithm to derive a short-term correlation for said fast multipath propagation and therefrom derive an estimate of said mobile transceiver speed.
Nämnda mobila transceiver kan vara anpassad att arbeta enligt en metod som skildrats i något av föregående stycken.Said mobile transceiver may be adapted to operate according to a method described in any of the preceding paragraphs.
Utförandeformer av den föreliggande uppfinningen kommer nu att beskrivas, med hjälp av exempel, med hänvisning till de medföljande figurerna i vilka: Figur l är en schematisk illustration av ett mobilradiosystem av den typ i vilket den föreliggande uppfinningen kan implementeras.Embodiments of the present invention will now be described, by way of example, with reference to the accompanying figures in which: Figure 1 is a schematic illustration of a mobile radio system of the type in which the present invention may be implemented.
Figur 2a är ett diagram som illustrerar fluktuationer i radioeffekt mottagen av en basstation och/eller en mobil transceiver som ett resultat av Rayleigh-fädning där den relativa hastigheten mellan basstation och mobil transceiver är hög. 15 20 25 30 517 660 10 Figur 2b är ett diagram som illustrerar fluktuationer i radioeffekt som tas emot av en basstation och/eller en mobil transceiver som ett resultat av Rayleigh- fädning där den relativa hastigheten mellan basstation och mobil transceiver är làg.Figure 2a is a diagram illustrating fluctuations in radio power received by a base station and / or a mobile transceiver as a result of Rayleigh fading where the relative speed between base station and mobile transceiver is high. Figure 2b is a diagram illustrating fluctuations in radio power received by a base station and / or a mobile transceiver as a result of Rayleigh fading where the relative speed between base station and mobile transceiver is low.
Figur 3 är ett diagram som schematiskt illustrerar den kretslösning som används för att estimera en mobil transceivers hastighet enligt den föreliggande uppfinningen.Figure 3 is a diagram schematically illustrating the circuit solution used to estimate the speed of a mobile transceiver according to the present invention.
För att förstà hur den föreliggande uppfinningen fungerar, är det nödvändigt att diskutera den systemmodell för radiovàgsutbredning pà vilken den baseras. baseras pà systemmodellen Systemmodellen, som här beskrivs, i Z. Rosberg: ”Fast Power Control in Cellular Networks Based on Short-Term Correlation of Rayleigh Fading”.To understand how the present invention works, it is necessary to discuss the system model of radio path propagation on which it is based. is based on the system model The system model, as described here, in Z. Rosberg: "Fast Power Control in Cellular Networks Based on Short-Term Correlation of Rayleigh Fading".
Technical Report, TRITA-S3-RST-9607, ISSN 1400-9137, ISRN KTH/RST/R-96/07-SE, Radio Communication Systems, Department of Signals, Sensors and Systems, Stockholm, Kungliga Tekniska Högskolan, Sverige, sept 1996.Technical Report, TRITA-S3-RST-9607, ISSN 1400-9137, ISRN KTH / RST / R-96/07-SE, Radio Communication Systems, Department of Signals, Sensors and Systems, Stockholm, Kungliga Tekniska Högskolan, Sverige, sept 1996.
Betrakta en generisk radiolänk i ett cellsystem med en godtycklig sändare och mottagare. För upplänkfallet är sändaren en mobil transceiver och mottagaren är dess motsvarande basstation. För nedlänksfallet är rollerna för mobil transceiver och basstation ombytta. När sändaren sänder vid tid t, använder den effekt p(t). Om vi förutsätter att vid tiden t, länkförstärkningen mellan sändare och mottagare är g(t), r(t) är den mottagna effekten lika med r(t)=9'(ïï)-P(t) (l) 10 20 30 517 660 ll Observera att mottagarstörningar och interferens ej är medtagna i denna analys. Denna begränsning diskuteras mera i detalj senare i denna specifikation.Consider a generic radio link in a cellular system with any transmitter and receiver. For the uplink case, the transmitter is a mobile transceiver and the receiver is its corresponding base station. For the downlink case, the roles of mobile transceiver and base station have been reversed. When the transmitter transmits at time t, it uses power p (t). If we assume that at time t, the link gain between transmitter and receiver is g (t), r (t), the received power is equal to r (t) = 9 '(ïï) -P (t) (l) 10 20 30 517 660 ll Note that receiver interference and interference are not included in this analysis. This limitation is discussed in more detail later in this specification.
En konventionell modell används för länkförstärkningen g(t), se till exempel följande hänvisningar: ”Microwave Mobile Communications”. 1974.A conventional model is used for the link gain g (t), see for example the following references: "Microwave Mobile Communications". 1974.
W.C. Jakes, Jr: John Wiley & Sons, New York, W.C.Y Lee:”Mobi1e Communications Engineering”.W.C. Jakes, Jr.: John Wiley & Sons, New York, W.C.Y Lee: Mobi1e Communications Engineering.
McGraw-Hill, New York, 1982.McGraw-Hill, New York, 1982.
Z. Rosberg: ”Fast Power Control in Cellular Networks Based on Short-Term Correlation of Rayleigh Fading”.Z. Rosberg: "Fast Power Control in Cellular Networks Based on Short-Term Correlation of Rayleigh Fading".
TRITA-S3-RST-9607, ISSN 1400-9137, ISRN KTH/RST/R-96/07-SE, Radio Communication Systems, Department of Signals, Technical Report, Sensors and Systems, Kungliga Tekniska Högskolan, Sverige, sept 1966; A. Sampath och J.M. Holzman: ”Estimation of Maximum Doppler Frequency for Handoff Decisions”.TRITA-S3-RST-9607, ISSN 1400-9137, ISRN KTH / RST / R-96/07-SE, Radio Communication Systems, Department of Signals, Technical Report, Sensors and Systems, Royal Institute of Technology, Sweden, Sept 1966; A. Sampath and J.M. Holzman: "Estimation of Maximum Doppler Frequency for Handoff Decisions".
IEEE 43rd Vehicular Technology sid 859-862, In Proceedings.IEEE 43rd Vehicular Technology pp. 859-862, In Proceedings.
Conference, VTC-93, maj 1993.Conference, VTC-93, May 1993.
Secaucus, New Jersey, För varje tidsögonblick t, modelleras länkförstärkningen g(t) som en produkt av en avstándsberoende utbredningsförlust för en làngsam fädningskomponent och en snabb flervägsutbredningskomponent_ Dvs, q(t)=L(1:).s(c).R2n:> <2) Antag att L(t)= D“(t), där D(t) är avståndet mellan sändaren och mottagaren vid tid t, och a är en 20 30 517 660 l2 utbredningskonstant. Skuggfädningskomponenten, eller den långsamma fädningskomponenten, S(t) antas vara log-normalt fördelad med ett log-medelvärde pà O dB, och en log-varians pà o¶;dB. Den tredje faktorn R2(t) är effektdämpningen beroende pà snabb flervägsutbredning. Envelopen för R(t) följer vanligen en Rayleigh-fördelning, vilket innebär manga utspridda signaler av jämförbar storlek, se: ”Microwave Mobile Communications”. 1974; W.C.Jakes, Jr: John Wiley & Sons, New York, och W.C.Y Lee: McGraw-Hill, New York, ”Mobile Communications Engineering”. 1982.Secaucus, New Jersey, For each instant t, the link gain g (t) is modeled as a product of a distance-dependent propagation loss for a slow fading component and a fast multipath propagation component_ Ie, q (t) = L (1 :). S (c) .R2n :> <2) Assume that L (t) = D “(t), where D (t) is the distance between the transmitter and receiver at time t, and a is a propagation constant. The shadow fading component, or the slow fading component, S (t) is assumed to be log-normally distributed with a log mean of 0 dB, and a log variance of o¶; dB. The third factor R2 (t) is the power attenuation due to fast multipath propagation. The envelope for R (t) usually follows a Rayleigh distribution, which means many scattered signals of comparable size, see: "Microwave Mobile Communications". 1974; W.C.Jakes, Jr.: John Wiley & Sons, New York, and W.C.Y Lee: McGraw-Hill, New York, Mobile Communications Engineering. 1982.
Detta gäller också för fallet med utbredning utanför synfältet i mikrocellmiljö. När emellertid användaren har fri sikt mot basstationen tenderar direktvägen att dominera och envelopfördelningen kommer mera att vara av se R.J.C. Bultitude och G.K. Bedal: i styrka, typ Rican, ”Propagation Characteristics on Micro-cellular Urban Mobile Radio Channels at 910 MHz”.This also applies to the case of propagation outside the field of view in a microcell environment. However, when the user has a clear view of the base station, the direct route tends to dominate and the envelope distribution will be more of see R.J.C. Bultitude and G.K. Bedal: in strength, type Rican, "Propagation Characteristics on Micro-cellular Urban Mobile Radio Channels at 910 MHz".
Vol.7, IEEE Journal on Selected Areas in Communications, No.1, jan. 1989.Vol.7, IEEE Journal on Selected Areas in Communications, No.1, jan. 1989.
Variabeln R(t) antas ha en standardavvikelse, GR=1/JE, avs, E(R2 Làt v vara den mobila hastigheten, som skall estimeras, och tovara en godtycklig tidsreferens. För den tidsvarierande Rayleigh-fädningsprocessen används Jakes modell, se: ”Microwave Mobile Communications”.The variable R (t) is assumed to have a standard deviation, GR = 1 / JE, avs, E (R2 Let v be the mobile speed, which is to be estimated, and make an arbitrary time reference. For the time-varying Rayleigh fading process, Jake's model is used, see: "Microwave Mobile Communications".
New York, 1974; Jr: John Wiley & Sons, W.C.Jakes, och 15 20 25 30 517 660 13 R.H. Clarke: ”A Statistical Theory of Mobile Radio Reception", Bell Systems Technical Journal, Vol.47, sid.957-1000, juli 1968; och J.D. Parsons och A.M.D. Turkmani: ”Characterization of Mobile Radio Signals: Model Description”. IEEE Proceedings-I, Vol.l38, sid. 549-556, dec 1991.New York, 1974; Jr .: John Wiley & Sons, W.C.Jakes, and 15 20 25 30 517 660 13 R.H. Clarke: "A Statistical Theory of Mobile Radio Reception", Bell Systems Technical Journal, Vol.47, pp.957-1000, July 1968; and JD Parsons and AMD Turkmani: "Characterization of Mobile Radio Signals: Model Description". IEEE Proceedings -I, Vol.138, pp. 549-556, Dec 1991.
Jakes-modellen har visat sig överensstämma väl med fältexperimentdata. Lät {ZU°(t)}, där k=l, eller 2, vara tvà oberoende Gaussprocesser med fast medelvärde och varians, O respektive pä, Varje process utvecklas oberoende av det resterande systemet enligt den följande processen - för varje tidsreferens tooch tidsavstànd t>O. 2"” zco+w=pu:,-v) .z”” r:0)+,/1_p2 . ä” (t) , k=1,2 <3) där {Ém(t)} är oberoende, normalfördelade slumptalsvariabler med medelvärde O och varians pfl,och p(t;v) är den Ozte ordningens Besselfunktion av första slaget beräknad vid (2n.v.f.k)/c. Det vill säga, P0: v) = JO (Zflfft) <4) Här är f bärfrekvensen och c är ljushastigheten.The Jakes model has been shown to be in good agreement with field experiment data. Let {ZU ° (t)}, where k = 1, or 2, be two independent Gaussian processes with a fixed mean and variance, 0 and p respectively. Each process is developed independently of the remaining system according to the following process - for each time reference and time interval t > O. 2 "” zco + w = pu:, - v) .z ”” r: 0) +, / 1_p2. Ä ”(t), k = 1,2 <3) where {Ém (t)} is independent, normally distributed random variables with mean 0 and variance p fl, and p (t; v) is the Ozte order Bessel function of the first kind calculated at (2n.vfk) / c. That is, P0: v) = JO (Z fl fft) <4) Here f is the carrier frequency and c is the speed of light.
Kvantiteten fd=(v.f)/c benämns maximal dopplerfrekvens, se A. Sampath och J.M. Holtzmanz” Estimation of Maximum Doppler Frequency for Handoff Decisions”, in Proceedings.The quantity fd = (v.f) / c is called the maximum Doppler frequency, see A. Sampath and J.M. Holtzmanz “Estimation of Maximum Doppler Frequency for Handoff Decisions”, in Proceedings.
IEEE 43rd Vehicular Technology Conference, VTC-93, sid. 859-862, Secaucus, New Jersey, maj 1993.IEEE 43rd Vehicular Technology Conference, VTC-93, p. 859-862, Secaucus, New Jersey, May 1993.
Det bör observeras att Rayleigh-processen {R(t)|t20} är envelop till den komplexa korrelerade Gaussprocessen {Zl(t)+ i.Z¶t20} vars utveckling moduleras av den korrelerade processen som definieras i (3). 15 20 25 30 35 517 660 14 Fràn definitionen av Rayleigh-effekten och (3) har vi R2(t0+1;)= p2(t,-v) .R2(t0)+(1-p2(t,-v) . Km +2p2 (mv) J1~P2 <2” (to) +z'2” (m) . 7271)) (s) där {R”)(t)} är oberoende, exponentialfördelade slumptals- variabler med medelvärde l. Detta uttryck används för att härleda den mobila hastighetsestimatorn.It should be noted that the Rayleigh process {R (t) | t20} is envelope of the complex correlated Gaussian process {Zl (t) + i.Z¶t20} whose development is modulated by the correlated process defined in (3). 15 20 25 30 35 517 660 14 From the definition of the Rayleigh effect and (3) we have R2 (t0 + 1;) = p2 (t, -v) .R2 (t0) + (1-p2 (t, -v ). Km + 2p2 (mv) J1 ~ P2 <2 ”(to) + z'2” (m). 7271)) (s) where {R ”) (t)} are independent, exponentially distributed random number variables with mean value l. This expression is used to derive the mobile speed estimator.
Algoritmen för hastighetsestimering i den föreliggande uppfinningen baseras pà den systemmodell som beskrivs ovan och de upptäckter som presenteras i Z.Rosberg: ”Fast Power Control in Cellular Networks Based on Short-Term Correlation of Rayleigh Fading”, Technical Report, TRITA- S3-RST-9607, ISSN 1400-9137, ISRN KTH/RST/R-96/07-SE, Radio Communication Systems, Department of Signals, Sensors and Systems, Kungliga Tekniska Högskolan, Stockholm, sept 1996.The velocity estimation algorithm of the present invention is based on the system model described above and the findings presented in Z. Rosberg: "Fast Power Control in Cellular Networks Based on Short-Term Correlation of Rayleigh Fading", Technical Report, TRITA-S3-RST -9607, ISSN 1400-9137, ISRN KTH / RST / R-96/07-SE, Radio Communication Systems, Department of Signals, Sensors and Systems, Kungliga Tekniska Högskolan, Stockholm, sept 1996.
Sverige, Betrakta den mottagna signaleffekten i (1). Det antas att den sända effekten p(t) är känd av mottagaren. Detta är ett rimligt antagande för nedlänken, där mobila terminaler känner till den sända effekten pà beacon pilot-signalen.Sweden, Consider the received signal power in (1). It is assumed that the transmitted power p (t) is known by the receiver. This is a reasonable assumption for the downlink, where mobile terminals know the transmitted power on the beacon pilot signal.
Detta innebär att mottagaren också känner till länkförstärkningen g(t).This means that the receiver also knows the link gain g (t).
Avsikten med algoritmen i den föreliggande uppfinningen är att estimera funktionen i (4) (som är beroende av den mobila hastigheten) baserat pà mätningar av den mottagna signaleffekten. Detta innebär att man mäste ta reda pá Rayleigh-fädningsfaktorn {R2(t)|t20}. Detta kräver i sin tur att den avstàndsberoende och den långsamma skuggfädningskomponenten L(t).S(t) avlägsnas fràn länkförstärkningen g(t). Algoritmen kan därför delas upp i tvà steg. 20 30 517 660 15 Det första steget är att avlägsna komponenten L(t).S(t) i (2).The object of the algorithm of the present invention is to estimate the function in (4) (which is dependent on the mobile speed) based on measurements of the received signal power. This means that one must find out the Rayleigh fading factor {R2 (t) | t20}. This in turn requires that the distance dependent and the slow shadow fading component L (t) .S (t) be removed from the link reinforcement g (t). The algorithm can therefore be divided into two steps. The first step is to remove component L (t) .S (t) i (2).
Z Rosberg: ”Time Variant Power Control in Cellular Networks”. Technical Report, TRITA-83-RST-9603, ISSN 1400- 9137, ISRN KTH/RST/R-96-03-SE, Radio Communication Systems, Det har visats i M. Andersin och Department of Signals, Sensors and Systems, Kungliga Stockholm, att de avståndsberoende fädningsfaktorerna och faktorerna för den Tekniska Högskolan, Sverige, mars 1996, långsamma skuggfädningen kan uttryckas asymptotiskt enligt följande: s(t0+1;)=s(1;0) (1+a. mm”. N m) .10°'””1/2) (7) där a = (OS/lO)lnl0 och 0(x) är en funktion med egenskapen att limLw0(x)/x=O. Variablerna {Xï(t)} är oberoende, normalfördelade slumptalsvariabler, u=2v/X är den normaliserade hastigheten, och parametern X är det effektiva korrelationsavståndet för den långsamma fädningen. Av (5), (6) och (7) tidshorisont, T, tidsvariation i den avståndsberoende följer att, med kort fädningen och den làngsamma skuggfädningen är negligerbar i jämförelse med den snabba Rayleigh-fädningsvariationen.Z Rosberg: "Time Variant Power Control in Cellular Networks". Technical Report, TRITA-83-RST-9603, ISSN 1400- 9137, ISRN KTH / RST / R-96-03-SE, Radio Communication Systems, It has been shown in M. Andersin and Department of Signals, Sensors and Systems, Royal Stockholm, that the distance-dependent fading factors and factors for the Institute of Technology, Sweden, March 1996, slow shadow fading can be expressed asymptotically as follows: s (t0 + 1;) = s (1; 0) (1 + a. Mm ”. N m ) .10 ° '”” 1/2) (7) where a = (OS / 10) lnl0 and 0 (x) is a function with the property that limLw0 (x) / x = 0. The variables {Xï (t)} are independent, normally distributed random variables, u = 2v / X is the normalized velocity, and parameter X is the effective correlation distance for the slow fading. From (5), (6) and (7) time horizon, T, time variation in the distance dependent follows that, with the short fading and the slow shadow fading is negligible compared to the fast Rayleigh fading variation.
Därför kan länkförstärkningen {g(t)} normaliseras över detta tidsintervall, och ge Rayleigh-fädningskomponenten R2(t).Therefore, the link gain {g (t)} can be normalized over this time interval, giving the Rayleigh fading component R2 (t).
Från och med nu antas det att denna komponent är känd.From now on, it is assumed that this component is known.
Det är nödvändigt att undersöka avvikelserna hos Raleigh-fädningskomponenten eftersom det förväntas att storleken på avvikelserna kommer att öka då den mobila hastigheten v, eller, alternativt, dopplerfrekvensen, ökar.It is necessary to examine the deviations of the Raleigh fading component as it is expected that the magnitude of the deviations will increase as the mobile velocity v, or, alternatively, the Doppler frequency, increases.
Eftersom en avvikelse mellan två sampler kan vara både negativ och positiv, tas den kvadrerade skillnaden mellan två sampler. Samplerna separeras i tid med ett avstånd t.Since a deviation between two samples can be both negative and positive, the squared difference between two samples is taken. The samples are separated in time by a distance t.
Låt {X(tk)fÄfl vara en sekvens av sådana mätningar, dvs 10 20 25 30 35 517 660 16 x(1:k)=(R2(tk+t)- Rflrknf, k=1,...,N <8) Observera att tiden mellan mätningarna X(tk) kan väljas oberoende av tidsintervallet t. Av (5) och (8) följer att E[X(f:k)]=2(1-prt,-v)2) <9) Följaktligen kan, genom att skapa ett sampelmedeltal över mätningarna {X(tk)P§fl, en estimering av korrelationsfunktionen p(t;v) erhållas som är beroende av mobilens hastighet. Observera att denna funktion uttrycks i termer av en Besselfunktion. Detta innebär att för ett givet tidsintervall t mellan funktionen p(t;v) och mobilens hastighet v, så länge som hastigheten understiger ett visst tröskelvärde v Följaktligen kan mobilens hastighet bestämmas unikt.Let {X (tk) f fl be a sequence of such measurements, ie 10 20 25 30 35 517 660 16 x (1: k) = (R2 (tk + t) - R kn rknf, k = 1, ..., N < 8) Note that the time between the measurements X (tk) can be selected independently of the time interval t. From (5) and (8) it follows that E [X (f: k)] = 2 (1-prt, -v) 2) < 9) Consequently, by creating a sample average over the measurements {X (tk) P§ fl, an estimation of the correlation function p (t; v) can be obtained which is dependent on the speed of the mobile. Note that this function is expressed in terms of a Bessel function. This means that for a given time interval t between the function p (t; v) and the speed v of the mobile, as long as the speed is below a certain threshold value v Consequently, the speed of the mobile can be determined uniquely.
Tidsintervallet T spelar en viktig roll i specificeringen av algoritmen. Ju större T är, desto mer sampler kan erhàllas. Å andra sidan; ju större T är, desto mindre giltigt är antagandet att den avstàndsberoende och den långsamma skuggfädningskomponenten är konstanta.The time interval T plays an important role in the specification of the algorithm. The larger the T, the more samples can be obtained. On the other hand; the larger the T, the less valid the assumption that the distance dependence and the slow shadow fading component are constant.
Följaktligen finns det en naturlig kompromiss för tidsintervallet T. Det kan visas att endast ett litet antal mätningar erfordras för att erhålla ett tämligen exakt estimat av mobilens hastighet.Consequently, there is a natural compromise for the time interval T. It can be shown that only a small number of measurements are required to obtain a fairly accurate estimate of the speed of the mobile.
Algoritmen för estimering av mobilens hastighet, SEA (Speed Estimation Algorithm) kan nu formuleras enligt följande: l) Sampla effekten av den mottagna signalen över ett tidsintervall T, sà att samplerna r(tk),k=1,...2V, uppfyller relationen tk_tk_1=t, k=2,4, . . . . , 10 15 20 25 30 517 660 17 2) Normalisera den samplade signalen över tidsintervallet T, dvs forma de normaliserade samplerna ;U» enligt rflk) r(tk)=í-2N , k=1, .... ..,2N ZrÜk) ka 3) Bilda N tal fràn mätningarna enligt (8), dvs X(fk)=(É(fk)-É(fk 1))2 , k=z,4,.....21v Beteckna {X(tj)P%=1som den resulterande sekvensen av tal. 4) Korrelationsfunktionen i (4) estimeras med användning av (9). 5) Estimeringen av mobilens hastighet v erhålles som värdet som ger p enligt (4).The algorithm for estimating the speed of the mobile, SEA (Speed Estimation Algorithm) can now be formulated as follows: l) Sample the effect of the received signal over a time interval T, so that the samples r (tk), k = 1, ... 2V, satisfy relation tk_tk_1 = t, k = 2.4,. . . . , 10 15 20 25 30 517 660 17 2) Normalize the sampled signal over the time interval T, ie form the normalized samples; U »according to r fl k) r (tk) = í-2N, k = 1, .... .., 2N ZrÜk) ka 3) Form N numbers from the measurements according to (8), ie X (fk) = (É (fk) -É (fk 1)) 2, k = z, 4, ..... 21v Denote { X (tj) P% = 1 as the resulting sequence of numbers. 4) The correlation function in (4) is estimated using (9). 5) The estimate of the mobile speed v is obtained as the value giving p according to (4).
Att ta reda pà mobilens hastighet i steg (5) är lika med att ta reda pá roten v till ekvationen p= p(t;v). Detta kan lösas numeriskt, till exempel genom användning av Newton-Raphsons metod.Finding the speed of the mobile in step (5) is equal to finding the root v of the equation p = p (t; v). This can be solved numerically, for example by using Newton-Raphson's method.
Om komponenten L(t).S(t) är konstant över tidsintervallet T, sà gäller att v-»V när N>+w.If the component L (t) .S (t) is constant over the time interval T, then v- »V when N> + w.
SEA-algoritmen som föreslagits ovan är en mycket enkel algoritm med liten komplexitet. Mobilens hastighet erhålles 20 30 35 517 660 18 med hjälp av en standardmetod att finna roten. Denna är vanligen av iterativ natur, där antalet steg för konvergens till en slutlig lösning ej kan bestämmas pà förhand. (fixed), betyder detta att detta problem kan klaras av genom att Eftersom emellertid tidsintervallet T är fast helt enkelt beräkna korrelationsfunktionen p(t;v) pà förhand för olika värden pá mobilens hastighet v. Dessa värden kan sedan lagras i en uppslagstabell. Antalet element i tabellen beror pà den önskade noggrannheten pà estimeringen. Till exempel, om det är tillräckligt att dela krävs det endast 30 element för att täcka ett hastighetsintervall fràn O till upp hastigheten i 5 km/t-intervall, 150 km/t. Det är också möjligt att göra en linjär interpolering mellan tvà konsekutiva värden av mobilens hastighet för att fà ett noggrannare resultat. Det vill säga, algoritmen kan lätt implementeras även i en mobil enhet som hàlles i handen.The SEA algorithm proposed above is a very simple algorithm with little complexity. The speed of the mobile is obtained by means of a standard method of finding the root. This is usually of an iterative nature, where the number of steps for convergence to a final solution cannot be determined in advance. (fixed), this means that this problem can be solved by However, Since the time interval T is fixed, simply calculate the correlation function p (t; v) in advance for different values of the mobile speed v. These values can then be stored in a look-up table. The number of elements in the table depends on the desired accuracy of the estimation. For example, if it is sufficient to divide, only 30 elements are required to cover a speed range from 0 to up speed in 5 km / h intervals, 150 km / h. It is also possible to make a linear interpolation between two consecutive values of the mobile speed to get a more accurate result. That is, the algorithm can be easily implemented even in a mobile device that is held in the hand.
Den föreslagna SEA-algoritmen är generell i den meningen att den kan tillämpas bàde i upplänk och nedlänk.The proposed SEA algorithm is general in the sense that it can be applied both uplink and downlink.
I upplänken màste basstatíonen känna till sändningseffekten för mobilen. I GSM-systemet ansvarar basstationen för effektuppdateringskommandona och känner följaktligen till sändningseffekten för mobilen.In the uplink, the base station must know the transmission power of the mobile. In the GSM system, the base station is responsible for the power update commands and consequently knows the transmission power for the mobile.
Mobilens hastighet är en bra beslutsvariabel för effektiva resurshanteringsbeslut. Den föreliggande uppfinningen tillhandahåller en snabb och enkel hastighetsestimator som baseras pà korttidskorrelering av snabb flervägsutbredning. Numeriska resultat visar att det ger tämligen exakta estimeringar av mobilens hastighet pà en mycket kort tidsperiod.Mobile speed is a good decision variable for efficient resource management decisions. The present invention provides a fast and easy speed estimator based on short-term correlation of fast multipath propagation. Numerical results show that it provides fairly accurate estimates of the mobile's speed in a very short period of time.
Ett avgörande antagande, i härledningen av algoritmen i den föreliggande uppfinningen, är att flervägsutbredning modelleras som en Rayleigh-fädningsprocess. I vissa miljöer 10 20 25 30 35 517 660 19 är detta ej sant. I dessa fall kan ideerna bakom SEA- algoritmen ändå användas. Det kommer inte att vara någon avgörande skillnad, förutom att vissa av uttrycken kommer att ha en lätt annorlunda form. Speciellt kommer uttrycket i (9) att vara en aning mer komplext. Det bör observeras att det är nödvändigt att den erforderliga fädningkarakteristiken för den aktuella miljön är känd.A crucial assumption, in deriving the algorithm of the present invention, is that multipath propagation is modeled as a Rayleigh fading process. In some environments 10 20 25 30 35 517 660 19 this is not true. In these cases, the ideas behind the SEA algorithm can still be used. There will be no decisive difference, except that some of the expressions will have a slightly different form. In particular, the expression in (9) will be slightly more complex. It should be noted that it is necessary that the required fading characteristics of the environment in question are known.
Den analys som presenteras i denna patentspecifikation negligerar effekten av interferens och mottagningsbrus. I nutida interferensbegränsade cellulära system är emellertid den mottagna signalen från den avsedda sändaren mycket större än interferensen. Det kan därför antas att interferensen under det korta estimeringsintervallet ej kommer att ändras dramatiskt, och följaktligen kommer att jämnas ut under estimeringsprocessen. Det faktum att interferensen ej försämrar prestanda i denna typ av estimator har verifierats i ett arbete av A. Sampath och J.M. Holtzman: ”Estimation of Maximum Doppler Frequency for IEEE 43rd Vehicular sid 859-862, Handoff Decisions”. I Proceedings, Technology Conference, VTC-93, Secaucus, New Jersey, maj 1993.The analysis presented in this patent specification neglects the effect of interference and reception noise. However, in modern interference-limited cellular systems, the signal received from the intended transmitter is much larger than the interference. It can therefore be assumed that the interference during the short estimation interval will not change dramatically, and consequently will be smoothed out during the estimation process. The fact that the interference does not degrade performance in this type of estimator has been verified in a work by A. Sampath and J.M. Holtzman: “Estimation of Maximum Doppler Frequency for IEEE 43rd Vehicular pages 859-862, Handoff Decisions”. In Proceedings, Technology Conference, VTC-93, Secaucus, New Jersey, May 1993.
I den analys som här presenteras har det antagits att den mottagna signalen ej är föremål för någon hög grad av intersymbol interferens, vilket innebär en mycket liten tidsdispersion. I fallet med icke försumbar tidsdispersion I så fall används signalerna från de enskilda kanaltapparna i kan emellertid algoritmen fortfarande användas. utjämnaren. De individuella kanaltapparna är föremål för flervägsutbredning (snabb fädning) och det är endast nödvändigt att ta sampel från en av dem (företrädesvis den starkaste).In the analysis presented here, it has been assumed that the received signal is not subject to any high degree of intersymbol interference, which means a very small time dispersion. In the case of non-negligible time dispersion In that case, however, the signals from the individual channel pins i are used, the algorithm can still be used. the equalizer. The individual channel pins are subject to multipath propagation (rapid fading) and it is only necessary to take samples from one of them (preferably the strongest).
Det är troligt att den föreliggande uppfinningen också kan appliceras i CDMA- och OFDM-baserade cellulära system. 10 20 25 30 35 517 660 20 Om vi övergår till Figur l visas där ett mobilradiokommunikationssystem som har ett flertal Ett flertal sänder till basstationerna. av vilka två visas vid 1 och 2. 3 till 7, Vid vilken given tid som helst kan var och en av nämnda basstationer, mobila transceivrar, mobila transceivrar kommunicera med en enskild (single) basstation. De mobila transceivrarna rör sig med olika hastigheter i förhållande till basstationerna, till exempel kommer den mobila transceivern 7, monterad i en bil, att helt klart röra sig avsevärt mycket snabbare än en mobil transceiver 3, som bärs av en fotgängare. Detta betyder att basbytesprocedurer måste tillhandahållas då en mobil transceiver rör sig från täckningsområdet för en basstation till täckningsområdet för en annan basstation. Som tidigare nämnts är hastigheten för en mobil transceiver i förhållande till en basstation en viktig parameter för beslut om överkoppling mellan basstationer (basbyte).It is likely that the present invention can also be applied in CDMA and OFDM based cellular systems. 10 20 25 30 35 517 660 20 If we turn to Figure 1, there is shown a mobile radio communication system having a plurality A plurality of transmitters to the base stations. of which two are shown at 1 and 2. 3 to 7, At any given time, each of said base stations, mobile transceivers, mobile transceivers can communicate with a single (single) base station. The mobile transceivers move at different speeds relative to the base stations, for example, the mobile transceiver 7, mounted in a car, will clearly move considerably much faster than a mobile transceiver 3, which is carried by a pedestrian. This means that base switching procedures must be provided as a mobile transceiver moves from the coverage area of one base station to the coverage area of another base station. As previously mentioned, the speed of a mobile transceiver relative to a base station is an important parameter for deciding on switching between base stations (base change).
Sålunda är det helt klart viktigt att hastigheten för en mobil transceiver, i förhållande till en basstation, bestäms. Mätningen av hastighet kan utföras antingen i basstationen eller i den mobila transceivern.Thus, it is clearly important that the speed of a mobile transceiver, relative to a base station, is determined. The measurement of speed can be performed either in the base station or in the mobile transceiver.
Den föreliggande uppfinningen använder, som beskrivits ovan, effekten av Rayleigh-fädning på fluktuationerna hos en mottagen signal för att mäta den relativa hastigheten mellan en mobil transceiver och en basstation. Figurerna 2a och 2b illustrerar effekten av Rayleigh-fädning på radiosignaler som tas emot av, eller sänds från, mobila transceivrar som rör sig med olika hastigheter. Figur 2a avser en mobil transceiver som rör sig med en hastighet avsevärt mindre än hastigheten hos den mobila transceiver som avses i Figur 2b. Som tydligt kan ses, trots att fluktuationerna i både Figur 2a och 2b är i huvudsak slumpmässiga, är antalet fluktuationer större i Figur 2b än i Figur 2a. Den föreliggande uppfinningen använder detta 10 15 20 25 517 660 21 fenomen för att mäta hastigheten hos en mobil i förhållande till en basstation.The present invention uses, as described above, the effect of Rayleigh fading on the fluctuations of a received signal to measure the relative speed between a mobile transceiver and a base station. Figures 2a and 2b illustrate the effect of Rayleigh fading on radio signals received by, or transmitted from, mobile transceivers moving at different speeds. Figure 2a relates to a mobile transceiver moving at a speed considerably less than the speed of the mobile transceiver referred to in Figure 2b. As can be clearly seen, although the fluctuations in both Figures 2a and 2b are essentially random, the number of fluctuations is greater in Figure 2b than in Figure 2a. The present invention uses this phenomenon to measure the speed of a mobile relative to a base station.
Uppbyggnaden av den apparat som används för att mäta hastigheten hos en mobil transceiver i förhållande till en basstation illustreras schematiskt i Figur 3. Det bör observeras att hastighetsmätningar kan göras antingen i den mobila transceivern, eller basstationen, eller báda. En inkommande radiosignal tas emot av antennen och förs till mottagaren. Effektmätaren mäter den mottagna radioeffekten som fluktuerar som ett resultat av bàde lángsam fädning och snabb fädning, som förklarats i detalj ovan.The structure of the apparatus used to measure the speed of a mobile transceiver relative to a base station is schematically illustrated in Figure 3. It should be noted that speed measurements can be made either in the mobile transceiver, or the base station, or both. An incoming radio signal is received by the antenna and transmitted to the receiver. The power meter measures the received radio power which fluctuates as a result of both slow fading and fast fading, as explained in detail above.
Effektmätningar samplas och kvantiseras och förs till processorn som implementerar algoritmen som beskrivits ovan. Som tidigare förklarats, kräver algoritmen i den föreliggande uppfinningen att man tar reda pà roten till ekvationen ß=p(t;v). Detta kan göras genom att värden pá pà p(t;v) lagras som en funktion av v i en uppslagstabell, och ett värde pá p(t;v) som härletts av processorn jämförs med värden i uppslagstabellen och de motsvarande värdena pà v som finns i uppslagstabellen extraheras. Resultaten av denna jämförelse kan sedan föras över till en interpolerare som estimerar aktuell hastighet hos en mobil transceiver ur de tvà närmaste jämförelserna. Det estimerade värdet pà de mobila transceivrarnas hastighet förs sedan över till en resurshanteringsenhet som ansvarar för styrning av sådana funktioner som basbyte och effektövervakning.Power measurements are sampled and quantized and fed to the processor that implements the algorithm described above. As previously explained, the algorithm of the present invention requires finding the root of the equation ß = p (t; v). This can be done by storing values of p (t; v) as a function of we a look-up table, and a value of p (t; v) derived from the processor is compared with values in the look-up table and the corresponding values of v that exist in the look-up table is extracted. The results of this comparison can then be transferred to an interpolator that estimates the current speed of a mobile transceiver from the two closest comparisons. The estimated value of the speed of the mobile transceivers is then transferred to a resource management unit that is responsible for controlling such functions as base switching and power monitoring.
Claims (33)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9702390A SE517660C2 (en) | 1997-06-23 | 1997-06-23 | Improvements to, or with regard to, mobile radio telephony |
| PCT/SE1998/001157 WO1998059515A1 (en) | 1997-06-23 | 1998-06-16 | Improvements in, or relating to, mobile radio telephony |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9702390A SE517660C2 (en) | 1997-06-23 | 1997-06-23 | Improvements to, or with regard to, mobile radio telephony |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE9702390D0 SE9702390D0 (en) | 1997-06-23 |
| SE9702390L SE9702390L (en) | 1998-12-24 |
| SE517660C2 true SE517660C2 (en) | 2002-07-02 |
Family
ID=20407471
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE9702390A SE517660C2 (en) | 1997-06-23 | 1997-06-23 | Improvements to, or with regard to, mobile radio telephony |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| SE (1) | SE517660C2 (en) |
| WO (1) | WO1998059515A1 (en) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000091978A (en) * | 1998-09-10 | 2000-03-31 | Nec Corp | Digital cordless telephone set and its high speed transfer recognition method |
| DE19923690A1 (en) * | 1999-05-22 | 2000-12-07 | Bosch Gmbh Robert | Method for estimating the relative speed of a transmitter compared to a receiver and receiving device for radio signals |
| AU1279501A (en) * | 1999-11-22 | 2001-06-12 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | Relative velocity estimation using tpc-commands |
| GB0006013D0 (en) * | 2000-03-13 | 2000-05-03 | Simoco Int Ltd | Mobile radio communications |
| DE10137498A1 (en) * | 2001-07-31 | 2003-05-15 | Siemens Ag | Base station with sensor system for measuring local data |
| EP1296156B1 (en) * | 2001-09-25 | 2009-01-28 | STMicroelectronics N.V. | Method and device for estimating the speed of a mobile terminal, especially of a cellular mobile telephone with UMTS capability |
| JP5125916B2 (en) * | 2008-09-10 | 2013-01-23 | 富士通株式会社 | Reception device and communication control method |
| GB2464289B (en) * | 2008-10-08 | 2012-12-05 | Samsung Electronics Co Ltd | Estimating link qualities in multi-carrier systems |
| JP6381736B1 (en) * | 2017-05-24 | 2018-08-29 | 三菱電機株式会社 | Object detection device and automatic driving system using the same |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2240696B (en) * | 1990-01-31 | 1993-11-24 | Nec Corp | Method of controlling handoff in cellular mobile radio communications systems |
| US5548806A (en) * | 1993-01-25 | 1996-08-20 | Kokusai Denshin Denwa Co., Ltd. | Mobile communication system having a cell structure constituted by integrating macro cells and micro cells |
| US5438595A (en) * | 1993-08-17 | 1995-08-01 | Teknekron Communication Systems, Inc. | Method of estimating the speed of a mobile unit in a digital wireless communication system |
| SE513974C2 (en) * | 1994-08-19 | 2000-12-04 | Telia Ab | Speed determination of mobile devices in telecommunication systems |
| US5884178A (en) * | 1996-11-27 | 1999-03-16 | Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) | Method and apparatus for estimating speed of a mobile station in a cellular communications system |
-
1997
- 1997-06-23 SE SE9702390A patent/SE517660C2/en not_active IP Right Cessation
-
1998
- 1998-06-16 WO PCT/SE1998/001157 patent/WO1998059515A1/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE9702390L (en) | 1998-12-24 |
| SE9702390D0 (en) | 1997-06-23 |
| WO1998059515A1 (en) | 1998-12-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9432221B2 (en) | Methods and systems for adaptive channel estimation/prediction filter design | |
| Assaad | Optimal fractional frequency reuse (FFR) in multicellular OFDMA system | |
| Mohanty | VEPSD: A novel velocity estimation algorithm for next-generation wireless systems | |
| KR100964577B1 (en) | Method and system for controlling power in a communication system | |
| JP5107937B2 (en) | Output control using multiple rate interference displays | |
| Johnson et al. | An optimized algorithm for vertical handoff in heterogeneous wireless networks | |
| US20100284499A1 (en) | Estimating a Signal-to-Interference Ratio in a Receiver of a Wireless Communications System | |
| WO2014032908A2 (en) | A method for reducing signaling messages and handovers in wireless networks | |
| SE517660C2 (en) | Improvements to, or with regard to, mobile radio telephony | |
| Cheung et al. | Stochastic analysis of two-tier networks: Effect of spectrum allocation | |
| WO2013055430A2 (en) | A method for handover performance improvement in heterogeneous wireless networks | |
| Jayaraman et al. | Understanding the salient features related to resource management in broadband wireless networks | |
| Christopher Clement et al. | Improving sensing and throughput of the cognitive radio network | |
| Bae et al. | Analysis of uplink co-channel interference on the cellular networks | |
| Michel et al. | Performance evaluation of the eICIC technique applied to a heterogeneous 4G mobile network | |
| Abe et al. | Dynamic bandwidth allocation for spectrum shared private mobile networks using prior measured CQI information | |
| Saini | Optimized rss based algorithm for heterogeneous networks | |
| Takahashi et al. | A passive method for estimating overall LTE cell traffic load by using radio quality information of a user terminal | |
| Rosberg et al. | Power control in wireless networks with random interferers | |
| Kakuda et al. | Channel Allocation for LoRaWanConsidering Intra-System and Inter-System Interferences | |
| Sanguankotchakorn et al. | Cell Selection Method of Co-Channel Deployment in Heterogeneous LTE-Advanced Network | |
| Alemayehu et al. | Inter cell interference modeling and analysis in long term evolution (LTE) | |
| Liu et al. | Robust Power Control in TDMA-based Vehicular Communication Network | |
| Pasquino et al. | Multivariate Analysis of LTE Radio-Layer Parameters based on a Partitional Clustering Approach | |
| Lee et al. | A controlled distributed antenna system for increasing capacity in the DS-CDMA system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NUG | Patent has lapsed |