用於估計移動終端的速度的方法和裝置製造方法

2023-05-07 19:58:41

用於估計移動終端的速度的方法和裝置製造方法
【專利摘要】用於無線通信的系統、設備和方法包括：在觀測期間從移動終端的發射機接收多個無線傳輸，基於接收的多個無線傳輸計算多個頻率偏移值，基於多個頻率偏移值估計速度值。在一些實施方式中，速度值被確定為計算的頻率偏移測量誤差的函數。實施方式可以被安排包括：基於估計的速度來估計在基站和移動終端之間通信的信道特徵，基於估計的信道特徵優化與移動終端通信的特性。在一些實施方式中，特性可以包括：用於在基站和移動終端之間通信的調製方案或傳輸調度。
【專利說明】用於估計移動終端的速度的方法和裝置
[0001] 優先權聲明
[0002] 本專利文件及時地要求於2011年11月4日提交給美國專利和商標局且題名為 "METHOD AND APPARATUS FOR ESTIMATING SPEED OF A MOBILE TERMINAL" 的序列號為 61/556, 135的在先美國臨時專利申請的優先權和所有利益，該專利申請被
【發明者】James Peroulas 在 2011 年 11 月 29 日轉讓給 ZTE WISTRON TELECOM AB。

【技術領域】
[0003] 本專利文件涉及用於估計無線通信系統中的移動終端的速度的系統、設備和技 術。

【背景技術】
[0004] 在無線移動通信系統中，發射機和接收機經常執行操作以保持或提高通信信道的 特性。例如，在蜂窩網絡中（例如，2G、3G、4G、CDM、GSM、LTE等），基站和移動終端可以周期 性地估計或測量在基站和移動終端之間的信道的傳輸特徵（或提供有用的估計數據）。獲 得的信道信息可以被用來優化用於網絡上的傳輸、調度傳輸的調製方案等等。
[0005] 然而，由於發射機和/或接收機的移動性，信道特徵測量可能迅速地變化，或者可 能被不精確地測量。這個不精確度可以通過估計移動終端的行進速度得到部分緩解。目 前可用的技術利用多個空間上分離的天線從移動終端接收信號，並估計移動終端的行進速 度。一些技術使用移動終端的行進方向的先驗知識用於估計行進速度。由於各種實際原因， 例如，多路徑的存在，這種速度測量技術通常提供不準確的或不令人滿意的結果。因此，需 要估計移動終端的速度的改進的技術。


【發明內容】

[0006] 本專利文件提供用於估計無線通信網絡中的移動終端的速度的系統、設備和技 術，估計的速度的信息可以被用來估計與移動中的移動終端通信的信道特徵。
[0007] 在一個方面，公開了一種無線通信方法。多個無線傳輸被接收。多個頻率偏移值 基於接收的多個無線傳輸被計算。基於多個頻率偏移值，速度值被估計。
[0008] 在另一個方面，無線通信設備包括：用於接收多個傳輸的模塊，用於基於接收到的 多個無線傳輸計算多個頻率偏移值的模塊和基於多個頻率偏移值估計速度值的模塊。
[0009] 在另一個方面，公開了一種電腦程式產品，其具有在其上存儲的、用於接收多個 傳輸的代碼，用於基於接收到的多個無線傳輸來計算多個頻率偏移值的代碼，用於基於多 個頻率偏移值來估計速度值的代碼。
[0010] 在又一個方面，提供一種用於無線通信網絡中的用戶設備和基站之間通信的通信 方法，通信方法包括操作基站的一個或多個天線以從用戶設備接收多個無線傳輸；及基於 接收到的多個無線傳輸確定多個頻率偏移值，其中每個頻率偏移值與多個傳輸的參考符號 和相應的多個接收的參考符號之間的測量角度成比例。該方法還包括基於多個頻率偏移值 估計用戶設備的速度。該方法可以被實現為還包括：基於估計的速度估計在基站與用戶設 備之間通信的信道特徵，基於估計的信道特徵優化與用戶設備通信的特性。在一些實施方 式中，該特性可以包括調製方案或傳輸調度。
[0011] 這個和其它方面和它們的實現在附圖、說明書和權利要求中更詳細地被描述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1是表示無線通信網絡的框圖。
[0013] 圖2是表示無線通信設備的框圖。
[0014] 圖3示出了用於估計發射機的速度的天線的布置。
[0015] 圖4是表示無線通信的過程的流程圖。
[0016] 圖5是表示無線通信設備的部分的框圖。

【具體實施方式】
[0017] 本專利文件公開了用於估計無線通信系統中的移動中的移動終端的速度和估計 與移動中的移動終端通信的信道特徵的技術。在廣域無線網絡中，如長期演進（LTE)網絡， 基站通常是固定的，一個或多個用戶設備（例如，無線蜂窩式電話、平板電腦、可攜式計算 機等）可以是移動的，並且可以相對於基站在其周圍移動。雖然公開的技術被公開為實現 在無線蜂窩網絡中的基站，該技術可以同等地適用於其它的移動部署，其中移動通信設備 相對於固定的基站或接入點移動，諸如例如基於802. 1 lx標準或Wi-MAX標準等的無線局域 網絡。
[0018] 通過在接收機處對來自於移動終端的多個接收到的傳輸進行測量，公開的技術可 以被用來測量移動終端的速度。在接收機處的這樣的測量可以被處理以提取移動終端的速 度。接收機可以是，例如，網絡中的基站。速度估計可以被用於將移動終端分類為多個種類 中的一個，例如，為快速移動的、緩慢移動的、或者中等速度的終端。這個速度信息可以被用 於調整無線網絡的操作參數。這些操作參數包括，例如，為到移動終端的下行鏈路傳輸選擇 調製方案，確定到移動終端的參考信號傳輸的調度，提供到UE的應用層與網絡側的速度輸 入等等。
[0019] 在下面提供的描述中，首先提供理論框架，公開了速度測量如何可以基於在接收 機處的測量被實現。接下來，理論框架的可行的實施方式被公開，該實施方式考慮到固有的 測量不準確性和限制。
[0020] 圖1示出了無線通信系統的例子。無線通信系統可以包括一個或多個基站 (BS)105a、105b，一個或多個無線設備或移動終端110 &、11013、110(1、110(1和接入網絡125。 基站105a、105b可以為一個或多個無線扇區的無線設備110a、110b、110c和110d提供無線 服務。在一些實施方式中，基站105a、105b包括定向天線以產生兩個或多個定向波束以在 不同扇區提供無線覆蓋。
[0021] 接入網絡125可以與一個或多個基站105a、105b進行通信。在一些實施方式中， 接入網絡125包括一個或多個基站105a、105b。在一些實施方式中，接入網絡125與核心網 絡（圖1中未示出）通信，該核心網絡提供與其它無線通信系統和有線通信系統的連接。核 心網絡可以包括一個或多個服務訂閱資料庫以存儲有關訂閱的無線設備110a、110b、110c 和llOd的信息。第一基站105a可以基於第一無線電接入技術提供無線服務，而第二基站 105b可以基於第二無線電接入技術提供無線服務。根據部署方案，基站105a和105b可設 在同一地點或可以分開地安裝在現場。接入網絡125可以支持多個不同的無線接入技術。
[0022] 可以實現本發明的技術和系統的各種無線通信系統和接入網絡的例子包括 基於碼分多址（CDMA)的無線通信系統，例如CDMA20001X、高速分組數據（HRPD)、演 進HRPD(eHRPD)、通用移動遠程通信系統（UMTS)、通用陸地無線接入網（UTRAN)、演進 UTRAN(E-UTRAN)、長期演進（LTE)和全球微波互聯接入（WiMAX)等。在一些實施方式中，無 線通信系統可以包括使用不同的無線技術的多個網絡。雙模式或者多模式無線設備包括可 用於連接到不同的無線網絡的兩種或更多的無線技術。在一些實施方式中，無線設備可以 支持同步語音數據操作（SV-D0)。
[0023] 圖2是表示無線電站205的部分的框圖，無線電站可以是基站205,由基站服務的 無線設備，例如移動終端。無線電站205可包括處理器電子設備210,諸如微處理器，其實現 本文件中提供的一種或多種無線技術。無線電站205可以包括收發器電子設備215以通過 一個或多個諸如天線220的通信接口發送和/或接收無線信號。無線電站205可包括用於 傳輸和接收數據的其它的通信接口。無線電站205可以包括一個或多個存儲器，所述存儲 器被配置成存儲諸如數據和/或指令的信息。在一些實施方式中，處理器電子設備210可 以包括收發器電子設備215的至少一部分。
[0024] 如在下面更詳細地討論的，公開的技術可用於這樣的通信系統，其中選擇的頻偏 估計（F0E)算法產生頻偏估計，頻偏估計的方差是發射機的行進速度的函數。這種系統的 例子是LTE上行鏈路，其中F0E算法通過比較由終端或用戶設備（UE)在相鄰時隙發射的參 考符號產生估計。
[0025] 在其中發射機或接收機處於運動中的無線通信系統中，了解運動中的終端的速 度通常是有用的。此信息可被用於估計其中的一個用於調整通信信道的估計的濾波。如果 已知移動終端移動得非常慢，更多估計可以被一起濾波，從而改善信道估計的質量。另一方 面，如果移動終端正在非常快速地移動，有可能使信道估計的非時域濾波成為可能。
[0026] 終端或者UE的速度可通過各種技術來估計。速度估計300的一個例子示於圖3 中，其中移動終端304(由粗箭頭指示）沿著已知的路徑正向右移動。當終端位於火車內部 或者甚至在沿著高速公路或道路行駛的汽車中，可能是這種情況。多個接收天線302可以 放置在沿著終端的已知的行進路徑的已知位置以測量來自移動終端304的發射功率。在特 定的天線302從移動終端接收的功率隨著特定的天線302和移動中的終端之間的距離變 化，當終端最接近特定的天線302時，功率到達峰值。終端的速度可以通過終端304經過每 個天線302時的計時被計算出來。通過測量在天線302接收到的功率，移動終端304經過 某個天線302時可以被檢測到，當終端位於最接近於天線302時，該功率將到達峰值。
[0027] 雖然在圖3中所示的技術可以確定終端304的速度，但是它被局限於在終端304 沿著固定路逕行進時使用。不管終端304是否沿著預先已知的固定路逕行進，能夠確定終 端304的速度將是有益的。
[0028] 在許多無線通信網絡中，多載波傳輸技術被用於終端304和網絡之間的通信。例 如，行業標準，諸如WiMAX和長期演進（LTE)使用正交頻域復用（0FDM)調製，其中終端304， 在本文件中也被稱為用戶設備UE，發送上行鏈路信號到基站（所謂LTE中的eNodeB)。當 終端304相對於基站移動時，來自終端的傳輸中的子載波頻率，如在接收基站接收到和感 測到的，可能由於終端304的運動引起的都卜勒頻率偏移而發生變化。從終端304接收多 個OFDM傳輸的基站，例如通過多個傳輸幀，可以能夠估計從一個接收到下一個接收由終端 304的相對移動引起的都卜勒頻率偏移。例如，LTE使用在給定的傳輸幀中的兩個傳輸子 幀，其中公開的技術可以使用LTE中的兩個子幀來提取移動終端的速度信息。
[0029] 如下文在LTE網絡中的基於0FDM的通信的說明性例子中進一步討論的，接收側 (例如，基站）可以監視在一段時間接收到的傳輸，保持移動平均接收的頻率估計，計算頻 率估計距平均的估計頻率的瞬時誤差或偏差，從而確定UE的瞬時頻率。瞬時速度估計的精 度可以通過減去來自噪聲項的貢獻得到改善，噪聲項通常將隨機性添加到瞬時測量。如下 面進一步描述的，這個噪音或隨機性的水平可以使用經驗數據測量和減除。
[0030] 讓Ns。代表UE被安排在其上傳輸的子載波的數目。假定跳頻被禁用，UE在被安排 傳輸的子幀的時隙使用相同的子載波。讓P1和P2代表由UE在每個時隙中發送的參考符 號，因此P1和P2都是長度為N s。的向量。根據LTE規範，這兩個向量中的所有複數元素的 大小為1。
[0031] 讓Η是代表在被UE使用的子載波之上的在UE和基站之間的信道響應的長度Nsc 向量，假設信道在子幀的兩個時隙之間通常是不變的。讓R1和R2是代表由UE佔用的子載 波上的基站接收到的信號的長度Nsc向量。
[0032] 長度和參考符號之間的關係可以寫成：
[0033] Rj (η) = Η (n) (η) +Nj (η) 式⑴
[0034] i是1或2並且隊是長度Ns。和功率σ"2的0平均複數高斯噪聲向量。
[0035] 向量Α的符號Α(η)表不向量Α的第η個兀素，其中A(l)代表第一個兀素。
[0036] 讓Yi和Υ2是長度Nsc向量，被定義為：
[0037]

【權利要求】
1. 一種無線通信方法，包括： 在觀測期間從用戶設備接收多個無線傳輸； 基於在所述觀測期間接收的所述多個無線傳輸計算多個頻率偏移值；及 基於所述多個頻率偏移值估計所述用戶設備的速度。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中所述估計的操作包括： 計算頻率偏移測量誤差；及 將所述用戶設備的速度作為所計算的頻率偏移測量誤差的函數來確定。
3. 根據權利要求2所述的方法，還包括： 基於接收的信號的先驗測量結果建模所述函數。
4. 根據權利要求2所述的方法，其中計算所述頻率偏移測量誤差的操作包括平均計 算。
5. 根據權利要求1所述的方法，其中所述多個無線傳輸包括多個傳輸信號對，其中每 個傳輸信號對包括在傳輸子幀中的第一符號中的第一傳輸和在所述傳輸子幀中的第二符 號中的第二傳輸。
6. -種用於無線通信的裝置，包括： 接收機，所述接收機從發射機接收多個無線傳輸，其中所述多個無線傳輸包括參考符 號； 第一處理模塊，所述第一處理模塊基於所接收的所述多個無線傳輸確定多個頻率偏移 值；及 第二處理模塊，所述第二處理模塊基於所述多個頻率偏移值估計所述發射機的速度。
7. 根據權利要求6所述的裝置，其中所述第二處理模塊包括： 用於計算頻率偏移測量誤差的工具；和 用於將所述速度的值作為所計算的頻率偏移測量誤差的函數來確定的工具。
8. 根據權利要求7所述的裝置，其中用於計算所述頻率偏移測量誤差的工具包括用於 平均所有之前的頻率觀測結果的工具。
9. 根據權利要求7所述的裝置，還包括： 用於基於接收的信號的先驗測量結果建模所述函數的工具。
10. 根據權利要求6所述的裝置，其中所述多個無線傳輸包括多個傳輸信號對，其中每 個傳輸信號對包括在傳輸子幀中的第一符號中的第一傳輸和在所述傳輸子幀中的第二符 號中的第二傳輸。
11. 一種電腦程式產品，包括在其上存儲有指令的非易失的、計算機可讀介質，所述 指令包括用於執行以下操作的代碼： 接收多個無線傳輸； 基於接收的所述多個無線傳輸計算多個頻率偏移值；及 基於所述多個頻率偏移值估計速度值。
12. 根據權利要求11所述的電腦程式產品，其中用於估計的代碼包括用於執行以下 操作的代碼： 計算頻率偏移測量誤差；及 將所述速度值作為所計算的頻率偏移測量誤差的函數來確定。
13. 根據權利要求12所述的電腦程式產品，還包括用於執行以下操作的代碼： 基於接收的信號的先驗測量結果建模所述函數。
14. 根據權利要求11所述的電腦程式產品，其中所述多個無線傳輸包括多個傳輸信 號對，其中每個傳輸信號對包括在傳輸子幀中的第一符號中的第一傳輸和在所述傳輸子幀 中的第二符號中的第二傳輸。
15. -種在無線通信網絡中可操作的基站裝置，包括： 一個或多個天線，所述一個或多個天線從用戶設備接收多個無線傳輸； 基於接收的所述多個無線傳輸確定多個頻率偏移值的機構，其中每個頻率偏移值與多 個傳輸的參考符號和相應的多個接收的參考符號之間的測量角度成比例；及 估計機構，所述估計機構基於所述多個頻率偏移值估計所述用戶設備的速度。
16. 根據權利要求15所述的基站裝置，還包括用於執行以下操作的機構： 基於所估計的速度估計與所述用戶設備通信的信道特徵；及 基於所估計的信道特徵優化與所述用戶設備通信的特性。
17. 根據權利要求16所述的基站裝置，其中所述特性包括調製方案或傳輸調度。
【文檔編號】G01S11/02GK104105984SQ201280065849
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2012年11月5日 優先權日:2011年11月4日
【發明者】詹姆士·普託拉斯 申請人:Zte維創通訊公司