速度估計方法和裝置的製作方法

2023-08-07 13:52:16

專利名稱：速度估計方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及通信技術，尤其涉及一種速度估計方法和裝置。
技術背景
在無線通信系統中，對移動終端速度的精確估計有助於系統優化、頻譜效率的 提高。移動速度產生的都卜勒頻散會造成信道時域響應隨時間呈正弦起伏，且子載波上 的信道頻域響應也會隨時間產生相位變化。現有技術中的信道模型可以包括單徑無衰落 信道、單徑瑞利信道、多徑瑞利信道和多徑萊斯信道等，接收信號在各信道下具有不同 的統計特性。
在現有技術的正交頻分復用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplextag;以下簡 稱OFDM)系統中，在對移動終端的移動速度進行估計時，通常不區分信道類型，根據 估計獲取到的信道響應採用相同的計算方法估計對應的移動速度。
然而，不同類型的信道產生的信道響應差別較大，現有技術中不區分信道類型 進行移動速度估計的方法將導致估計得到的移動速度準確性不高。發明內容
本發明實施例在於提供一種速度估計方法和裝置，提高對移動速度估計的精確 性。
為了實現上述目的，本發明實施例提供了一種速度估計方法，包括
根據時域信號獲取各符號的頻域信道響應；
根據多個符號的頻域信道響應獲取信道響應在時間上的相關度。
根據多個符號的頻域信道響應獲取當前信道的萊斯因子估計值；
根據所述信道響應在時間上的相關度和所述當前信道的萊斯因子估計值計算移 動速度的估計值。
本發明實施例提供了一種速度估計裝置，包括
第一獲取模塊，用於根據時域信號獲取各符號的頻域信道響應；
第二獲取模塊，用於根據多個符號的頻域信道響應獲取信道響應在時間上的相 關度；
第三獲取模塊，根據多個符號的頻域信道響應獲取當前信道的萊斯因子估計 值；
估計模塊，用於根據所述信道響應在時間上的相關度和所述當前信道的萊斯因 子估計值計算移動速度的估計值。
本發明實施例提供的一種速度估計方法和裝置，通過在根據時域信號獲取到各 符號的頻域信道響應後，根據其中多個符號的頻域信道響應獲取信道響應在時間上的相 關度，並根據其中多個符號的頻域信道響應獲取當前信道的萊斯因子估計值，再根據信 道響應在時間上的相關度和當前信道的萊斯因子估計值計算移動速度的估計值，本實施例對不同信道類型加以區分，不同的信道類型採用不同的計算方法來估計對應的移動速 度，大大提高了移動速度估計的精確性。


為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或 現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是 本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提 下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發明速度估計方法實施例一的流程圖2為本發明速度估計方法實施例二的流程圖3為本發明速度估計方法實施例二中萊斯因子與參數μ的關係曲線示意圖4為本發明速度估計方法實施例二中萊斯因子與參數Y的關係曲線示意圖5為本發明速度估計方法實施例二中經過高速瑞利信道後的連續7個OFDM符 號的信道頻域響應的實部示意圖6為本發明速度估計方法實施例二中經過高速瑞利信道後的連續7個OFDM符 號的信道頻域響應的虛部示意圖7為本發明速度估計方法實施例二在瑞利信道下的仿真結果示意圖8為本發明速度估計方法實施例二在萊斯信道下的仿真結果示意圖9為本發明速度估計方法實施例二在瑞利信道下的算法性能與信噪比SNR的 關係示意圖一；
圖10為本發明速度估計方法實施例二在瑞利信道下的算法性能與信噪比SNR的關係示意圖二；
圖11為本發明速度估計方法實施例二在萊斯信道下的算法能與信噪比SNR的關 系示意圖12為本發明速度估計裝置實施例一的結構示意圖13為本發明速度估計裝置實施例二的結構示意圖。
具體實施方式
為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施 例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實 施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普 通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護 的範圍。
圖1為本發明速度估計方法實施例一的流程圖，如圖1所示，本實施例提供了一 種速度估計方法，可以包括如下步驟
步驟101，根據時域信號獲取各符號的頻域信道響應。
本實施例可以具體應用於OFDM系統中，本步驟中的時域信號可以具體為時域 OFDM信號r(n)。本步驟為根據時域OFDM信號獲取各OFDM符號的頻域信道響應， 具體可以為先對時域OFDM信號r (η)進行快速傅立葉變換(Fast Fourier Transformation ；以下簡稱FFT)，從而將時域OFDM信號r (η)轉換為頻域OFDM信號RCn)；再對該頻 域OFDM信號RCn)進行信道估計處理，本實施例可以利用現有技術中的各種信道估計算 法來得到各OFDM符號的頻域信道響應，即得到第i個OFDM符號的頻域信道響應可以 為總=[代P^2,...代w]，其中，i = l，2，…L，L為OFDM符號的總數，N為一個OFDM符號的子載波數量。
步驟102，根據多個符號的頻域信道響應獲取信道響應在時間上的相關度。
本步驟為從上述步驟101獲取到的L個OFDM符號的頻域信道響應中任取多個 符號的頻域信道響應，此處可以具體為從中取出M個連續的頻域信道響應，也可以為M 個非連續的信道頻域響應，根據這M個頻域信道響應獲取信道響應在時間上的相關度。 本步驟可以具體為採用現有技術中的對各OFDM符號的頻域信道響應進行時域自相關， 以獲取到信道響應在時間上的相關度。也可以具體採用後續本實施例所提供的信道響應 差函數來生成信道響應在時間上的相關度，此處的信道響應在時間上的相關度可以具體 為頻域信道響應變化值。
步驟103，根據多個符號的頻域信道響應獲取當前信道的萊斯因子估計值。
本步驟為從上述步驟101獲取到的L個OFDM符號的頻域信道響應中任取多個 符號的頻域信道響應，此處可以也具體為從中取出M個連續的頻域信道響應，也可以為 M個非連續的信道頻域響應，根據這M個頻域信道響應獲取當前信道的萊斯因子估計 值。其中，萊斯因子可以定義為直射徑信號與其它多徑信號的功率比值，其是衡量信道 類型的參數之一，則此處可以通過估計萊斯因子來區分信道類型。
步驟104，根據所述信道響應在時間上的相關度和當前信道的萊斯因子估計值計 算移動速度的估計值。
在通過上述步驟獲取到信道響應在時間上的相關度以及當前信道的萊斯因子估 計值後，本步驟根據信道響應在時間上的相關度和當前信道的萊斯因子估計值來計算移 動速度的估計值。即本實施例在對移動終端的移動速度進行估計時，除了根據信道響應 在時間上的相關度外，還根據不同信道所對應的不同萊斯因子，則本實施例對不同信道 類型加以區分，不同的信道類型採用不同的計算方法來估計對應的移動速度，使得對移 動速度估計的精確性得到提高。
具體地，本步驟可以具體為先根據預設的萊斯因子劃分區間獲取當前信道的萊 斯因子估計值所對應的萊斯因子區間，根據所述萊斯因子區間獲取所述當前信道對應的 速度估計函數。再根據信道響應在時間上的相關度，採用所述當前信道對應的速度估計 函數計算移動速度的估計值。即在本實施例中，根據獲取的不同的萊斯因子估計值來選 擇對應的速度估計函數，即針對不同的信道類型其計算移動速度的估計值的方法是不同 的，而非現有技術中不區分信道類型均採用同一種計算方法計算移動速度的估計值。
本實施例提供了一種速度估計方法，通過在根據時域信號獲取到各符號的頻域 信道響應後，根據其中多個符號的頻域信道響應獲取信道響應在時間上的相關度，並根 據其中多個符號的頻域信道響應獲取當前信道的萊斯因子估計值，再根據信道響應在時 間上的相關度和當前信道的萊斯因子估計值計算移動速度的估計值，本實施例對不同信 道類型加以區分，不同的信道類型採用不同的計算方法來估計對應的移動速度，大大提 高了移動速度估計的精確性。
圖2為本發明速度估計方法實施例二的流程圖，如圖2所示，本實施例提供了一 種速度估計方法，本實施例可以具體應用於OFDM系統中，可以包括如下步驟
步驟201，對時域OFDM信號進行FFT變換，得到頻域OFDM信號。
本步驟為對時域OFDM信號r (η)進行FFT變換，可以採用下述公式(1)所示的 方法來將時域OFDM信號r(n)變換為頻域OFDM信號R(η)N-I
R(ri) = Z r(k)e-2mWN(1)k=Q
其中，n=l，2，...N，且N為一個OFDM符號的子載波數。
步驟202，對頻域OFDM信號進行信道估計，得到各OFDM符號的頻域信道響應。
本步驟中對變換後得到的頻域OFDM信號進行信道估計處理，具體的新到估計 方法可以採用現有技術中的各種OFDM信道估計方法，如迫零信道估計方法、最小均方 差誤差信道估計方法等，此處不再贅述。本步驟對頻域OFDM信號進行信道估計處理可 以得到各OFDM符號的頻域信道響應，其中，第i個OFDM符號的頻域信道響應可以為 總=[代!,^2,…代w]，其中，i = l，2，…L，L為OFDM符號的總數，N為一個OFDM 符號的長度，即各OFDM符號的子載波數量。
步驟203，根據多個OFDM符號的頻域信道響應計算得到頻域信道響應變化值。
本步驟具體為從上述步驟202獲取得到的L個OFDM符號的頻域信道響應中任 取其中M個OFDM符號的頻域信道響應^m，該M個頻域信道響應為從L個頻 域信道響應中獲取的連續的M個頻域信道響應，也可以為不連續的M個頻域信道響應， 具體視實際情況而定。本步驟為根據該M個頻域信道響應茂P^2,...,^m，採用信道響 應差函數？乂 ·)來獲取當前信道的頻域信道響應變化值Δ H，即將M個頻域信道響應 茂l,或2,…,茂M代入函數F1( ·)中，以得到頻域信道響應變化值為AF=F1^i,茂2,...,^m)。
具體地，本實施例中可以從L個OFDM符號的頻域信道響應中任取 其中連續的M個頻域信道響應戎,此處假設從第i+Ι個頻域信道響應開始選 取。本實施例中的信道響應差函數F1 ( ·)可以具體採用下述公式(2)所示的函數_ __ι M-I I 豆 _ TT |2
F10M,,--,^,m) = T^-TΣ ff^ff 2 『 i = 1,2, -L,⑴Mk=i I I ι ni+k+l I
其中，L為符號的總數，M為選取的多個符號的數量，試為第i個符號的頻域信 道響應，且總=[好u,好,，2,..醜⑶]。本步驟採用上述公式(2)便可以獲取到頻域信道響應變 化值 ΔΗ = F1 (Hw，Η1+2，…，Ηι+μ) ο
步驟204，根據多個OFDM符號的頻域信道響應計算得到當前信道的萊斯因子 估計值。
本步驟具體為從上述步驟202獲取得到的L個OFDM符號的頻域信道響應中 也任取其中M個OFDM符號的頻域信道響應，該M個頻域信道響應為從L 個頻域信道響應中獲取的連續的M個頻域信道響應，也可以為不連續的M個頻域信道響應，具體視實際情況而定。本步驟為根據該M個頻域信道響應試P^2,...,A,m，採用萊 斯因子估計函數·)來獲取當前信道的萊斯因子估計值K，即將M個頻域信道響應 巧，試^…，^^代入函數！^丨·)*，以得到萊斯因子估計值為K = F2CHw，Hi+2,…，Hi+M) ο
具體地，本實施例中也可以從L個OFDM符號的頻域信道響應瓦中任 取其中連續的M個頻域信道響應戎,此處假設從第i+Ι個頻域信道響應開始 選取，其中，每個OFDM符號的頻域信道響應為總^2,…民1=1,2, ...N。在 本實施例中，計算萊斯因子估計值K時，可以先根據M個頻域信道響應ι 計算一個中間變量μ，具體可以採用下述公式C3)來計算中間變量μ ；
權利要求
1.一種速度估計方法，其特徵在於，包括 根據時域信號獲取各符號的頻域信道響應；根據多個符號的頻域信道響應獲取信道響應在時間上的相關度； 根據多個符號的頻域信道響應獲取當前信道的萊斯因子估計值； 根據所述信道響應在時間上的相關度和所述當前信道的萊斯因子估計值計算移動速 度的估計值。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述根據所述信道響應在時間上的相關 度和所述當前信道的萊斯因子估計值計算移動速度的估計值包括根據預設的萊斯因子劃分區間獲取當前信道的萊斯因子估計值所對應的萊斯因子區 間，根據所述萊斯因子區間獲取所述當前信道對應的速度估計函數；根據所述信道響應在時間上的相關度，採用所述當前信道對應的速度估計函數計算 移動速度的估計值。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，還包括根據預設的關鍵萊斯因子的不同值生成所述萊斯因子劃分區間，所述萊斯因子劃分 區間由多個分別包含各所述關鍵萊斯因子的萊斯因子區間組成；獲取各個所述萊斯因子區間中各移動速度對應的各符號的頻域信道響應，所述各移 動速度對應的各符號的頻域信道響應為所述各移動速度在所述關鍵萊斯因子對應的信道 下的頻域信道響應；利用信道響應差函數，根據多個所述符號的頻域信道響應計算各移動速度分別對應 的各頻域信道響應變化值；根據各所述移動速度與各所述頻域信道響應變化值的對應關係生成各萊斯因子區間 對應的速度估計函數。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述根據多個符號的頻域信道響應獲取 信道響應在時間上的相關度包括從所述各符號的頻域信道響應中獲取多個頻域信道響應；根據所述多個頻域信道響應，採用信道響應差函數獲取當前信道的頻域信道響應變 化值，所述當前信道的頻域信道響應變化值為所述信道響應在時間上的相關度。
5.根據權利要求3或4所述的方法，其特徵在於，所述信道響應差函數採用下述公式
6.根據權利要求1至4中任一項所述的方法，其特徵在於，還包括當所述移動速度的估計值小於預設的速度閾值時，根據獲取的所述當前信道的信噪 比對所述移動速度的估計值進行修正。
7.—種速度估計裝置，其特徵在於，包括第一獲取模塊，用於根據時域信號獲取各符號的頻域信道響應； 第二獲取模塊，用於根據多個符號的頻域信道響應獲取信道響應在時間上的相關度；第三獲取模塊，根據多個符號的頻域信道響應獲取當前信道的萊斯因子估計值；估計模塊，用於根據所述信道響應在時間上的相關度和所述當前信道的萊斯因子估 計值計算移動速度的估計值。
8.根據權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述估計模塊包括第一獲取單元，用於根據預設的萊斯因子劃分區間獲取當前信道的萊斯因子估計 值所對應的萊斯因子區間，根據所述萊斯因子區間獲取所述當前信道對應的速度估計函 數；估計單元，用於根據所述信道響應在時間上的相關度，採用所述當前信道對應的速 度估計函數計算移動速度的估計值。
9.根據權利要求8所述的裝置，其特徵在於，還包括劃分模塊，用於根據預設的關鍵萊斯因子的不同值生成所述萊斯因子劃分區間，所 述萊斯因子劃分區間由多個分別包含各所述關鍵萊斯因子的萊斯因子區間組成；第四獲取模塊，用於獲取各個所述萊斯因子區間中各移動速度對應的各符號的頻域 信道響應，所述各移動速度對應的各符號的頻域信道響應為所述各移動速度在所述關鍵 萊斯因子對應的信道下的頻域信道響應；計算模塊，用於利用信道響應差函數，根據多個所述符號的頻域信道響應計算各移 動速度分別對應的各頻域信道響應變化值；函數生成模塊，用於根據各所述移動速度與各所述頻域信道響應變化值的對應關係 生成各萊斯因子區間對應的速度估計函數。
10.根據權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述第二獲取模塊包括第二獲取單元，用於從所述各符號的頻域信道響應中獲取多個頻域信道響應；第三獲取單元，用於根據所述多個頻域信道響應，採用信道響應差函數獲取當前信 道的頻域信道響應變化值，所述當前信道的頻域信道響應變化值為所述信道響應在時間 上的相關度。
11.根據權利要求7至10中任一項所述的裝置，其特徵在於，還包括修正模塊，用於當所述移動速度的估計值小於預設的速度閾值時，根據獲取的所述 當前信道的信噪比對所述移動速度的估計值進行修正。
全文摘要
本發明實施例公開了一種速度估計方法和裝置，其中，方法包括根據時域信號獲取各符號的頻域信道響應；根據多個符號的頻域信道響應獲取信道響應在時間上的相關度；根據多個符號的頻域信道響應獲取當前信道的萊斯因子估計值；根據所述信道響應在時間上的相關度和所述當前信道的萊斯因子估計值計算移動速度的估計值。裝置包括第一獲取模塊、第二獲取模塊、第三獲取模塊和估計模塊。本實施例對不同信道類型加以區分，不同的信道類型採用不同的計算方法來估計對應的移動速度，大大提高了移動速度估計的精確性。
文檔編號H04L25/02GK102025680SQ20101059096
公開日2011年4月20日 申請日期2010年12月15日 優先權日2010年12月15日
發明者周舒, 張小欣, 趙玉萍 申請人:華為技術有限公司