用于估计移动终端的速度的方法和装置制造方法

用于估计移动终端的速度的方法和装置制造方法
【专利摘要】用于无线通信的系统、设备和方法包括：在观测期间从移动终端的发射机接收多个无线传输，基于接收的多个无线传输计算多个频率偏移值，基于多个频率偏移值估计速度值。在一些实施方式中，速度值被确定为计算的频率偏移测量误差的函数。实施方式可以被安排包括：基于估计的速度来估计在基站和移动终端之间通信的信道特征，基于估计的信道特征优化与移动终端通信的特性。在一些实施方式中，特性可以包括：用于在基站和移动终端之间通信的调制方案或传输调度。
【专利说明】用于估计移动终端的速度的方法和装置
[0001] 优先权声明
[0002] 本专利文件及时地要求于2011年11月4日提交给美国专利和商标局且题名为 "METHOD AND APPARATUS FOR ESTIMATING SPEED OF A MOBILE TERMINAL" 的序列号为 61/556, 135的在先美国临时专利申请的优先权和所有利益，该专利申请被
【发明者】James Peroulas 在 2011 年 11 月 29 日转让给 ZTE WISTRON TELECOM AB。

【技术领域】
[0003] 本专利文件涉及用于估计无线通信系统中的移动终端的速度的系统、设备和技 术。

【背景技术】
[0004] 在无线移动通信系统中，发射机和接收机经常执行操作以保持或提高通信信道的 特性。例如，在蜂窝网络中（例如，2G、3G、4G、CDM、GSM、LTE等），基站和移动终端可以周期 性地估计或测量在基站和移动终端之间的信道的传输特征（或提供有用的估计数据）。获 得的信道信息可以被用来优化用于网络上的传输、调度传输的调制方案等等。
[0005] 然而，由于发射机和/或接收机的移动性，信道特征测量可能迅速地变化，或者可 能被不精确地测量。这个不精确度可以通过估计移动终端的行进速度得到部分缓解。目 前可用的技术利用多个空间上分离的天线从移动终端接收信号，并估计移动终端的行进速 度。一些技术使用移动终端的行进方向的先验知识用于估计行进速度。由于各种实际原因， 例如，多路径的存在，这种速度测量技术通常提供不准确的或不令人满意的结果。因此，需 要估计移动终端的速度的改进的技术。


【发明内容】

[0006] 本专利文件提供用于估计无线通信网络中的移动终端的速度的系统、设备和技 术，估计的速度的信息可以被用来估计与移动中的移动终端通信的信道特征。
[0007] 在一个方面，公开了一种无线通信方法。多个无线传输被接收。多个频率偏移值 基于接收的多个无线传输被计算。基于多个频率偏移值，速度值被估计。
[0008] 在另一个方面，无线通信设备包括：用于接收多个传输的模块，用于基于接收到的 多个无线传输计算多个频率偏移值的模块和基于多个频率偏移值估计速度值的模块。
[0009] 在另一个方面，公开了一种计算机程序产品，其具有在其上存储的、用于接收多个 传输的代码，用于基于接收到的多个无线传输来计算多个频率偏移值的代码，用于基于多 个频率偏移值来估计速度值的代码。
[0010] 在又一个方面，提供一种用于无线通信网络中的用户设备和基站之间通信的通信 方法，通信方法包括操作基站的一个或多个天线以从用户设备接收多个无线传输；及基于 接收到的多个无线传输确定多个频率偏移值，其中每个频率偏移值与多个传输的参考符号 和相应的多个接收的参考符号之间的测量角度成比例。该方法还包括基于多个频率偏移值 估计用户设备的速度。该方法可以被实现为还包括：基于估计的速度估计在基站与用户设 备之间通信的信道特征，基于估计的信道特征优化与用户设备通信的特性。在一些实施方 式中，该特性可以包括调制方案或传输调度。
[0011] 这个和其它方面和它们的实现在附图、说明书和权利要求中更详细地被描述。

【专利附图】

【附图说明】
[0012] 图1是表示无线通信网络的框图。
[0013] 图2是表示无线通信设备的框图。
[0014] 图3示出了用于估计发射机的速度的天线的布置。
[0015] 图4是表示无线通信的过程的流程图。
[0016] 图5是表示无线通信设备的部分的框图。

【具体实施方式】
[0017] 本专利文件公开了用于估计无线通信系统中的移动中的移动终端的速度和估计 与移动中的移动终端通信的信道特征的技术。在广域无线网络中，如长期演进（LTE)网络， 基站通常是固定的，一个或多个用户设备（例如，无线蜂窝式电话、平板电脑、便携式计算 机等）可以是移动的，并且可以相对于基站在其周围移动。虽然公开的技术被公开为实现 在无线蜂窝网络中的基站，该技术可以同等地适用于其它的移动部署，其中移动通信设备 相对于固定的基站或接入点移动，诸如例如基于802. 1 lx标准或Wi-MAX标准等的无线局域 网络。
[0018] 通过在接收机处对来自于移动终端的多个接收到的传输进行测量，公开的技术可 以被用来测量移动终端的速度。在接收机处的这样的测量可以被处理以提取移动终端的速 度。接收机可以是，例如，网络中的基站。速度估计可以被用于将移动终端分类为多个种类 中的一个，例如，为快速移动的、缓慢移动的、或者中等速度的终端。这个速度信息可以被用 于调整无线网络的操作参数。这些操作参数包括，例如，为到移动终端的下行链路传输选择 调制方案，确定到移动终端的参考信号传输的调度，提供到UE的应用层与网络侧的速度输 入等等。
[0019] 在下面提供的描述中，首先提供理论框架，公开了速度测量如何可以基于在接收 机处的测量被实现。接下来，理论框架的可行的实施方式被公开，该实施方式考虑到固有的 测量不准确性和限制。
[0020] 图1示出了无线通信系统的例子。无线通信系统可以包括一个或多个基站 (BS)105a、105b，一个或多个无线设备或移动终端110 &、11013、110(1、110(1和接入网络125。 基站105a、105b可以为一个或多个无线扇区的无线设备110a、110b、110c和110d提供无线 服务。在一些实施方式中，基站105a、105b包括定向天线以产生两个或多个定向波束以在 不同扇区提供无线覆盖。
[0021] 接入网络125可以与一个或多个基站105a、105b进行通信。在一些实施方式中， 接入网络125包括一个或多个基站105a、105b。在一些实施方式中，接入网络125与核心网 络（图1中未示出）通信，该核心网络提供与其它无线通信系统和有线通信系统的连接。核 心网络可以包括一个或多个服务订阅数据库以存储有关订阅的无线设备110a、110b、110c 和llOd的信息。第一基站105a可以基于第一无线电接入技术提供无线服务，而第二基站 105b可以基于第二无线电接入技术提供无线服务。根据部署方案，基站105a和105b可设 在同一地点或可以分开地安装在现场。接入网络125可以支持多个不同的无线接入技术。
[0022] 可以实现本发明的技术和系统的各种无线通信系统和接入网络的例子包括 基于码分多址（CDMA)的无线通信系统，例如CDMA20001X、高速分组数据（HRPD)、演 进HRPD(eHRPD)、通用移动远程通信系统（UMTS)、通用陆地无线接入网（UTRAN)、演进 UTRAN(E-UTRAN)、长期演进（LTE)和全球微波互联接入（WiMAX)等。在一些实施方式中，无 线通信系统可以包括使用不同的无线技术的多个网络。双模式或者多模式无线设备包括可 用于连接到不同的无线网络的两种或更多的无线技术。在一些实施方式中，无线设备可以 支持同步语音数据操作（SV-D0)。
[0023] 图2是表示无线电站205的部分的框图，无线电站可以是基站205,由基站服务的 无线设备，例如移动终端。无线电站205可包括处理器电子设备210,诸如微处理器，其实现 本文件中提供的一种或多种无线技术。无线电站205可以包括收发器电子设备215以通过 一个或多个诸如天线220的通信接口发送和/或接收无线信号。无线电站205可包括用于 传输和接收数据的其它的通信接口。无线电站205可以包括一个或多个存储器，所述存储 器被配置成存储诸如数据和/或指令的信息。在一些实施方式中，处理器电子设备210可 以包括收发器电子设备215的至少一部分。
[0024] 如在下面更详细地讨论的，公开的技术可用于这样的通信系统，其中选择的频偏 估计（F0E)算法产生频偏估计，频偏估计的方差是发射机的行进速度的函数。这种系统的 例子是LTE上行链路，其中F0E算法通过比较由终端或用户设备（UE)在相邻时隙发射的参 考符号产生估计。
[0025] 在其中发射机或接收机处于运动中的无线通信系统中，了解运动中的终端的速 度通常是有用的。此信息可被用于估计其中的一个用于调整通信信道的估计的滤波。如果 已知移动终端移动得非常慢，更多估计可以被一起滤波，从而改善信道估计的质量。另一方 面，如果移动终端正在非常快速地移动，有可能使信道估计的非时域滤波成为可能。
[0026] 终端或者UE的速度可通过各种技术来估计。速度估计300的一个例子示于图3 中，其中移动终端304(由粗箭头指示）沿着已知的路径正向右移动。当终端位于火车内部 或者甚至在沿着高速公路或道路行驶的汽车中，可能是这种情况。多个接收天线302可以 放置在沿着终端的已知的行进路径的已知位置以测量来自移动终端304的发射功率。在特 定的天线302从移动终端接收的功率随着特定的天线302和移动中的终端之间的距离变 化，当终端最接近特定的天线302时，功率到达峰值。终端的速度可以通过终端304经过每 个天线302时的计时被计算出来。通过测量在天线302接收到的功率，移动终端304经过 某个天线302时可以被检测到，当终端位于最接近于天线302时，该功率将到达峰值。
[0027] 虽然在图3中所示的技术可以确定终端304的速度，但是它被局限于在终端304 沿着固定路径行进时使用。不管终端304是否沿着预先已知的固定路径行进，能够确定终 端304的速度将是有益的。
[0028] 在许多无线通信网络中，多载波传输技术被用于终端304和网络之间的通信。例 如，行业标准，诸如WiMAX和长期演进（LTE)使用正交频域复用（0FDM)调制，其中终端304， 在本文件中也被称为用户设备UE，发送上行链路信号到基站（所谓LTE中的eNodeB)。当 终端304相对于基站移动时，来自终端的传输中的子载波频率，如在接收基站接收到和感 测到的，可能由于终端304的运动引起的多普勒频率偏移而发生变化。从终端304接收多 个OFDM传输的基站，例如通过多个传输帧，可以能够估计从一个接收到下一个接收由终端 304的相对移动引起的多普勒频率偏移。例如，LTE使用在给定的传输帧中的两个传输子 帧，其中公开的技术可以使用LTE中的两个子帧来提取移动终端的速度信息。
[0029] 如下文在LTE网络中的基于0FDM的通信的说明性例子中进一步讨论的，接收侧 (例如，基站）可以监视在一段时间接收到的传输，保持移动平均接收的频率估计，计算频 率估计距平均的估计频率的瞬时误差或偏差，从而确定UE的瞬时频率。瞬时速度估计的精 度可以通过减去来自噪声项的贡献得到改善，噪声项通常将随机性添加到瞬时测量。如下 面进一步描述的，这个噪音或随机性的水平可以使用经验数据测量和减除。
[0030] 让Ns。代表UE被安排在其上传输的子载波的数目。假定跳频被禁用，UE在被安排 传输的子帧的时隙使用相同的子载波。让P1和P2代表由UE在每个时隙中发送的参考符 号，因此P1和P2都是长度为N s。的向量。根据LTE规范，这两个向量中的所有复数元素的 大小为1。
[0031] 让Η是代表在被UE使用的子载波之上的在UE和基站之间的信道响应的长度Nsc 向量，假设信道在子帧的两个时隙之间通常是不变的。让R1和R2是代表由UE占用的子载 波上的基站接收到的信号的长度Nsc向量。
[0032] 长度和参考符号之间的关系可以写成：
[0033] Rj (η) = Η (n) (η) +Nj (η) 式⑴
[0034] i是1或2并且队是长度Ns。和功率σ"2的0平均复数高斯噪声向量。
[0035] 向量Α的符号Α(η)表不向量Α的第η个兀素，其中A(l)代表第一个兀素。
[0036] 让Yi和Υ2是长度Nsc向量，被定义为：
[0037]

【权利要求】
1. 一种无线通信方法，包括： 在观测期间从用户设备接收多个无线传输； 基于在所述观测期间接收的所述多个无线传输计算多个频率偏移值；及 基于所述多个频率偏移值估计所述用户设备的速度。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述估计的操作包括： 计算频率偏移测量误差；及 将所述用户设备的速度作为所计算的频率偏移测量误差的函数来确定。
3. 根据权利要求2所述的方法，还包括： 基于接收的信号的先验测量结果建模所述函数。
4. 根据权利要求2所述的方法，其中计算所述频率偏移测量误差的操作包括平均计 算。
5. 根据权利要求1所述的方法，其中所述多个无线传输包括多个传输信号对，其中每 个传输信号对包括在传输子帧中的第一符号中的第一传输和在所述传输子帧中的第二符 号中的第二传输。
6. -种用于无线通信的装置，包括： 接收机，所述接收机从发射机接收多个无线传输，其中所述多个无线传输包括参考符 号； 第一处理模块，所述第一处理模块基于所接收的所述多个无线传输确定多个频率偏移 值；及 第二处理模块，所述第二处理模块基于所述多个频率偏移值估计所述发射机的速度。
7. 根据权利要求6所述的装置，其中所述第二处理模块包括： 用于计算频率偏移测量误差的工具；和 用于将所述速度的值作为所计算的频率偏移测量误差的函数来确定的工具。
8. 根据权利要求7所述的装置，其中用于计算所述频率偏移测量误差的工具包括用于 平均所有之前的频率观测结果的工具。
9. 根据权利要求7所述的装置，还包括： 用于基于接收的信号的先验测量结果建模所述函数的工具。
10. 根据权利要求6所述的装置，其中所述多个无线传输包括多个传输信号对，其中每 个传输信号对包括在传输子帧中的第一符号中的第一传输和在所述传输子帧中的第二符 号中的第二传输。
11. 一种计算机程序产品，包括在其上存储有指令的非易失的、计算机可读介质，所述 指令包括用于执行以下操作的代码： 接收多个无线传输； 基于接收的所述多个无线传输计算多个频率偏移值；及 基于所述多个频率偏移值估计速度值。
12. 根据权利要求11所述的计算机程序产品，其中用于估计的代码包括用于执行以下 操作的代码： 计算频率偏移测量误差；及 将所述速度值作为所计算的频率偏移测量误差的函数来确定。
13. 根据权利要求12所述的计算机程序产品，还包括用于执行以下操作的代码： 基于接收的信号的先验测量结果建模所述函数。
14. 根据权利要求11所述的计算机程序产品，其中所述多个无线传输包括多个传输信 号对，其中每个传输信号对包括在传输子帧中的第一符号中的第一传输和在所述传输子帧 中的第二符号中的第二传输。
15. -种在无线通信网络中可操作的基站装置，包括： 一个或多个天线，所述一个或多个天线从用户设备接收多个无线传输； 基于接收的所述多个无线传输确定多个频率偏移值的机构，其中每个频率偏移值与多 个传输的参考符号和相应的多个接收的参考符号之间的测量角度成比例；及 估计机构，所述估计机构基于所述多个频率偏移值估计所述用户设备的速度。
16. 根据权利要求15所述的基站装置，还包括用于执行以下操作的机构： 基于所估计的速度估计与所述用户设备通信的信道特征；及 基于所估计的信道特征优化与所述用户设备通信的特性。
17. 根据权利要求16所述的基站装置，其中所述特性包括调制方案或传输调度。
【文档编号】G01S11/02GK104105984SQ201280065849
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2012年11月5日 优先权日:2011年11月4日
【发明者】詹姆士·普托拉斯 申请人:Zte维创通讯公司