一种测试终端移动速度的方法及设备的制作方法
【专利摘要】本发明实施例提供了一种测试终端移动速度的方法及设备，用以根据导频和噪声功率测试终端移动速度，提高测量精度。该方法包括：接收端接收发送端发送的包含导频序列的信号；接收端根据已知的导频序列和所述包含导频序列的信号，确定所述导频序列的每一导频符号在传输过程中对应的时域信道估计值，并根据该时域信道估计值选取时延径；接收端根据预设时间长度内选取的时延径，确定终端的移动速度。
【专利说明】一种测试终端移动速度的方法及设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及移动通信领域，尤其涉及一种测试终端移动速度的方法及设备。
【背景技术】
[0002]在通信系统中，终端的快速移动会造成产生较大的多谱勒频移，尤其在多径的场景下会造成信号幅度的快衰落和信号相位的迅速变化，从而导致系统性能的恶化。因此需要接收端根据当前终端的移动速度，来对信道估计和信号检测相关算法进行自适应的调整，此时就需要有较为准确的测速算法来支持这种自适应的调整策略。现有测速算法主要有以下几种:
[0003]A、交错电平率Crossing Rate算法
[0004]Crossing Rate算法的原理非常简单，实现容易，在实际的通信系统中广为使用。多普勒频散会造成信号在时域上起伏，总体上每移动半个波长距离信号幅度会有一次深衰落。通过统计单位时间内电平衰落次数Le，可以估计出速度。假设载频fc，光速为C，那么可以估计出速度v=c/fc*Le。
[0005]B、相关性算法
[0006]移动速度会造成信号在频域上出现多普勒频散，瑞利信道下接收信号时域自相关与多普勒频散呈以下关系:
[0007]P x ( T ) = O 2 J0 (2 31 fm T )(I)`[0008]其中fm表不最大多普勒频散，T表不相关时间，P x( T )表不信号自相关，O2为噪声功率，Jo ( ?)表示0阶第一类贝塞尔函数，该函数曲线如图1所示。因此，利用信号时域自相关特性，统计信号时域自相关值，并对照贝塞尔函数曲线查表估计出多普勒频散fm，从而估计出移动速度。莱斯Rician信道下由于来波方向不是均匀分布的，且受到莱斯因子K的影响，需要对公式(I)进行修正才能使用。
[0009]Crossing Rate算法的主要问题是如何准确统计Le。信号由于受到噪声和信道影响，从时域上观察会发现很多毛刺。首先要对信号进行去噪、去毛刺处理，否则无法准确统计电平衰落次数。另外，电平通过率的统计方式也对速度估计准确率有影响。该算法需要先对信号进行处理，精度不高。
[0010]相关算法的统计特性只适用于瑞利Rayleigh信道，在莱斯信道下不适用，在其他情况下需要利用赖斯因子修正算法，但莱斯因子K不易确定，增加了算法的复杂性。此外，贝塞尔曲线并非单调函数，为了能准确估计速度，需要保证2 Jifm T <4，在高速下多普勒频散fm较大，则T的取值必须非常小才能进行多普勒频散的估计，这使得相关算法在高速情况下受到较大限制。此外，自相关性的统计方法也会影响算法的精度。
[0011]此外，以上两种方法，一般都是采用全部接收信号进行信道估计后，用得到的全带宽上的信道响应值进行统计，计算量较大，且本次计算结果只能在下一次进行信道估计和信号检测时使用，具有一定的时延。
【发明内容】
[0012]本发明实施例提供了一种测试终端移动速度的方法，用于根据导频和噪声功率测试终端移动速度。
[0013]本发明实施例提供的一种测试终端移动速度的方法包括:
[0014]接收端接收发送端发送的包含导频序列的信号；
[0015]接收端根据已知的导频序列和所述包含导频序列的信号，确定所述导频序列的每一导频符号在传输过程中对应的时域信道估计值，并根据该时域信道估计值选取时延径；
[0016]接收端根据预设时间长度内选取的时延径，确定终端的移动速度。
[0017]本发明实施例提供的一种测试终端移动速度的设备包括:
[0018]通信模块，用于接收发送端发送的包含导频序列的信号；
[0019]时延径确定模块，用于根据已知的导频序列和所述包含导频序列的信号,确定所述导频序列的每一导频符号在传输过程中对应的时域信道估计值，并根据该时域信道估计值选取时延径；
[0020]速度确定模块，用于根据预设时间长度内选取的时延径，确定终端的移动速度。
[0021]通过以上技术方案可知，本发明实施例中，接收端接收发送端发送的包含导频序列的信号；接收端根据已知的导频序列和所述包含导频序列的信号，确定所述导频序列的每一导频符号在传输过程中对应的时域信道估计值，并根据该时域信道估计值选取时延径；接收端根据预设时间长度内选取的时延径，确定终端的移动速度。因此，本发明实施例中的接收端可以根据导频和噪声功率测试终端移动速度，该方法根据已有的接收导频进行计算，过程较为简便；且时延径的统计方式简单准确，容易调整，不受算法因子的影响，容易达到较高的精度；该方法只需要对导频所在频率的信道响应值进行统计，缩小了计算量；此外，该算法时延较小，适用不同时延不同速度的场景，并且测速的过程可以在信号的信道估计前进行，结果可以直接应用于本次信道估计和信号检测过程。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为本发明实施例提供的一种测试终端移动速度的方法的流程示意图；
[0023]图2为本发明提供的一种测试终端移动速度的方法的具体实施例的流程示意图；
[0024]图3为本发明提供的一种测试终端移动速度的方法的另一具体实施例的流程示意图；
[0025]图4为本发明实施例提供的一种测试终端移动速度的设备的结构示意图；
[0026]图5为本发明实施例提供的一种测试终端移动速度的设备的另一结构示意图。
【具体实施方式】
[0027]本发明实施例提供了一种测试终端移动速度的方法，用以根据导频和噪声功率测试终端移动速度，提高测量精度。
[0028]参见图1，本发明实施例提供的一种测试终端移动速度的方法包括:
[0029]S101、接收端接收发送端发送的包含导频序列的信号；
[0030]S102、接收端根据已知的导频序列和所述包含导频序列的信号，确定所述导频序列的每一导频符号在传输过程中对应的时域信道估计值，并根据该时域信道估计值选取时延径；
[0031]S103、接收端根据预设时间长度内选取的时延径，确定终端的移动速度。
[0032]较佳的，SlOl还包括:接收端确定接收包含导频序列的信号时的噪声功率，以及该噪声功率对应的信噪比；所述S102，是当接收端确定所述信噪比高于预设第一门限后进行的。
[0033]较佳的，S102中，接收端根据已知的导频序列和所述包含导频序列的信号,确定所述导频序列的每一导频符号在传输过程中对应的频域信道估计值；
[0034]接收端根据所述每一导频符号对应的频域信道估计值，确定该导频符号对应的时域信道估计值。
[0035]较佳的，S102中选取时延径的步骤为选取功率最强的时延径；
[0036]接收端对选取的功率最强的时延径的位置进行判断，若接收端确定频域位置相同的导频符号选取的时延径的位置不同，
[0037]则从所述时延径的位置中确定一个位置,并将该位置对应的时延径确定为要选取的时延径，或者，
[0038]选取使得所述频域位置相同的导频对应的时延径的功率和最大的时延径的位置，将该位置对应的时延径确定为要选取的时延径。
[0039]较佳的，S103包括:接收端根据预设时间长度内选取的时延径，确定预设时间长度内的时延径的变化均值；
[0040]接收端根据所述时延径的变化均值，确定终端的移动速度。
[0041]较佳的，所述接收端根据预设时间长度内选取的时延径，确定预设时间长度内的时延径的变化均值，包括:
[0042]接收端将预设时间长度内确定的相同频域位置的多个导频符号划分为一组，计算各组内相隔预设个数的正交频分复用(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing, OFDM)符号的导频符号的时延径的变化值；
[0043]接收端根据所述各组内相隔预设个数的OFDM符号的导频符号的时延径的变化值，分别确定各组内时延径的变化值的平均值；
[0044]接收端根据所述各组内时延径的变化值的平均值，确定预设时间长度内的时延径的变化均值。
[0045]较佳的，若确定的终端的移动速度小于预设第二门限，接收端增大相隔的所述预设个数并重新计算所述时延径的变化均值。
[0046]较佳的，所述接收端根据所述时延径的变化均值，确定终端的移动速度，包括:
[0047]接收端根据所述时延径的变化均值，以及预先存储的时延径的变化均值与终端的移动速度的关系，确定终端的移动速度。
[0048]较佳的，接收端确定接收包含导频序列的信号时的噪声功率；
[0049]接收端根据所述噪声功率，确定预设时间长度内的平均噪声功率；
[0050]所述接收端根据所述各组内相隔预设个数OFDM符号的导频符号的时延径的变化值，分别确定各组内时延径的变化值的平均值之后，该方法还包括:
[0051]接收端根据所述预设时间长度内的平均噪声功率对所述时延径的变化值的平均值进行修正。[0052]较佳的，所述根据所述各组内相隔预设个数OFDM符号的导频符号的时延径的变化值，分别确定各组内时延径的变化值的平均值，包括:
[0053]接收端根据所述各组内时延径的变化值，计算各组内所述变化值的平均值；
[0054]接收端计算各组内所述变化值与所述平均值的差的平方；
[0055]接收端去除差的平方大于预设第三门限的变化值；
[0056]接收端对所述各组内去除差的平方大于预设第三门限后剩余的时延径的变化值进行平均，分别确定各组内时延径的变化值的平均值。
[0057]本发明可以同时应用于发送信号包含导频的通信系统，如时分同步-码分多址接入系统(Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access, TD-SCDMA)、长期演进系统(Long Term Evolution, LTE)、高级长期演进系统(Long Term EvolutionAdvanced, LTE-A)等。由于导频的发送数据是已知的，因此直接采用简单的最小二乘方(Least Squares, LS)方法就可以得到较为准确的信道估计值，且由于测速是在信号的信道估计之前进行的，因此本次测速结果可以直接用于本次信道估计和信号检测过程。下面给出几个本发明的具体实施例:
[0058]具体实施例1:参见图2，在LTE系统、LTE-A系统场景下，可以是发送端为基站，接收端为终端；或者，也可以是发送端为终端，接收端为基站。测试终端移动速度的具体步骤如下:
[0059]S201，接收端接收发送端发送的信号，该信号包含导频序列；
[0060]同时，接收端在接收该信号时获取接收端噪声功率PMise，并存储。
[0061]接收端确定接收信号的功率，并根据接收信号的功率和所述噪声功率，确定对应的信噪比。由于低信噪比下可能会对测量精度产生影响，因此可以根据信噪比设定，当信噪比高于预设第一门限时认为测量精度是满足需求的，此时开启测速，否则采用默认值或赋空值。
[0062]S202,取出该信号同一子帧内导频序列所在的资源单元(Resource Element, RE)上的接收信号rp⑴，i为导频的时域索引，如果根据LTE系统的子帧的portO的导频进行测速，则i = 1，2，3，4，根据已知的导频序列rSM1⑴获取导频序列的每一导频符号在传输过程中对应的频域信道估计值Hp(i)，用公式表示为:Hp(i) — ^p(J)Zrseq(J)
[0063]S203，由根据导频估计得到的每一导频符号的频域信道估计值Hp(i)，获取时域信道估计值V方法是对各导频符号的频域信道估计值Hpw进行Npllot点的快速傅里叶逆变
换(Inverse Fast Fourier Transform, IFFT), Npiltrt为频域上的导频点数,用公式表示为:
[0064]hi (n) = IFFT (Hp⑴)，n = 1，…，Npilot
[0065]S204，选取功率最强的时延径(简称最强径)。即分别对于每个导频符号的Iii求最强径，以步骤S202中的导频为例，则Vh2、h3、h4的选取的时延径位置分别为对
【权利要求】
1.一种测试终端移动速度的方法，其特征在于，该方法包括: 接收端接收发送端发送的包含导频序列的信号； 接收端根据已知的导频序列和所述包含导频序列的信号，确定所述导频序列的每一导频符号在传输过程中对应的时域信道估计值，并根据该时域信道估计值选取时延径； 接收端根据预设时间长度内选取的时延径，确定终端的移动速度。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括:接收端确定接收包含导频序列的信号时的噪声功率，并根据该噪声功率确定该噪声功率对应的信噪比； 所述接收端根据已知的导频序列和所述包含导频序列的信号，确定所述导频序列的每一导频符号在传输过程中对应的时域信道估计值，并根据该时域信道估计值选取时延径的步骤，是当接收端确定所述信噪比高于预设第一门限时进行的。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收端根据已知的导频序列和所述包含导频序列的信号，确定所述导频序列的每一导频符号在传输过程中对应的时域信道估计值，包括: 接收端根据已知的导频序列和所述包含导频序列的信号，确定所述导频序列的每一导频符号在传输过程中对应的频域信道估计值； 接收端根据所述每一导频符号对应的频域信道估计值，确定该导频符号对应的时域信道估计值。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收端根据该时域信道估计值选取时延径，包括: 接收端根据该时域信道估计值选取功率最强的时延径； 接收端对选取的功率最强的时延径的位置进行判断，若接收端确定频域位置相同的导频符号选取的时延径的位置不同， 则从所述时延径的位置中确定一个位置，并将该位置对应的时延径确定为要选取的时延径，或者， 选取使得所述频域位置相同的导频对应的时延径的功率和最大的时延径的位置，将该位置对应的时延径确定为要选取的时延径。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收端根据预设时间长度内选取的时延径，确定终端的移动速度，包括: 接收端根据预设时间长度内选取的时延径，确定预设时间长度内的时延径的变化均值； 接收端根据所述时延径的变化均值，确定终端的移动速度。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述接收端根据预设时间长度内选取的时延径，确定预设时间长度内的时延径的变化均值，包括: 接收端将预设时间长度内确定的相同频域位置的多个导频符号划分为一组，计算各组内相隔预设个数的正交频分复用OFDM符号的导频符号的时延径的变化值； 接收端根据所述各组内相隔预设个数的OFDM符号的导频符号的时延径的变化值，分别确定各组内时延径的变化值的平均值； 接收端根据所述各组内时延径的变化值的平均值，确定预设时间长度内的时延径的变化均值。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述接收端根据所述时延径的变化均值，确定终端的移动速度，包括: 接收端根据所述时延径的变化均值，以及预先存储的时延径的变化均值与终端的移动速度的关系，确定终端的移动速度。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，该方法还包括: 接收端确定接收包含导频序列的信号时的接收端的噪声功率； 接收端根据所述噪声功率，确定预设时间长度内的平均噪声功率； 所述接收端根据所述各组内相隔预设个数OFDM符号的导频符号的时延径的变化值，分别确定各组内时延径的变化值的平均值之后，该方法还包括: 接收端根据所述预设时间长度内的平均噪声功率对所述时延径的变化值的平均值进行修正。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，该方法还包括: 若确定的终端的移动速度小于预设第二门限，接收端增大所述预设个数； 接收端将预设时间长度内确定的相同频域位置的多个导频符号划分为一组，计算各组内相隔增大后的预设个数的OFDM符号的导频符号的时延径的变化值； 接收端根据所述各组内相隔增大后的预设个数的OFDM符号的导频符号的时延径的变化值，分别确定各组内时延径的变化值的平均值； 接收端根据所述各组内时延径的变化值的平均值，确定预设时间长度内的时延径的变化均值。`
10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述接收端根据所述各组内相隔预设个数的OFDM符号的导频符号的时延径的变化值，分别确定各组内时延径的变化值的平均值，包括: 接收端根据所述各组内时延径的变化值，计算各组内所述变化值的平均值； 接收端计算各组内所述变化值与所述平均值的差的平方； 接收端去除差的平方大于预设第三门限的变化值； 接收端对所述各组内去除差的平方大于预设第三门限后剩余的时延径的变化值进行平均，分别确定各组内时延径的变化值的平均值。
11.一种测试终端移动速度的设备，其特征在于，该设备包括: 通信模块，用于接收发送端发送的包含导频序列的信号； 时延径确定模块，用于根据已知的导频序列和所述包含导频序列的信号，确定所述导频序列的每一导频符号在传输过程中对应的时域信道估计值，并根据该时域信道估计值选取时延径； 速度确定模块，用于根据预设时间长度内选取的时延径，确定终端的移动速度。
12.如权利要求11所述的设备，其特征在于，该设备还包括:第一噪声确定模块，用于确定接收包含导频序列的信号时的噪声功率，并根据该噪声功率确定该噪声功率对应的信噪比； 所述时延径确定模块具体用于: 在第一噪声确定模块确定所述信噪比高于预设第一门限时，根据已知的导频序列和所述包含导频序列的信号，确定所述导频序列的每一导频符号在传输过程中对应的时域信道估计值，并根据该时域信道估计值选取时延径。
13.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述时延径确定模块，包括: 时域信道估计值确定单元，用于根据已知的导频序列和所述包含导频序列的信号，确定所述导频序列的每一导频符号在传输过程中对应的频域信道估计值；根据所述每一导频符号对应的频域信道估计值，确定该导频符号对应的时域信道估计值； 选取时延径单元，用于根据该时域信道估计值选取时延径。
14.如权利要求11所述的设备，其特征在于，选取时延径单元具体用于: 根据该时域信道估计值选取功率最强的时延径； 对选取的功率最强的时延径的位置进行判断，若确定频域位置相同的导频符号选取的时延径的位置不同， 则从所述时延径的位置中确定一个位置，并将该位置对应的时延径确定为要选取的时延径，或者， 选取使得所述频域位置相同的导频对应的时延径的功率和最大的时延径的位置，将该位置对应的时延径确定为要选取的时延径。
15.如权利要求11所述的设备，其特征在于，速度确定模块包括: 时延径计算单元，用于根据预设时间长度内选取的时延径，确定预设时间长度内的时延径的变化均值； 速度计算单元，用于根据所述时延径的变化均值，确定终端的移动速度。
16.如权利要求15所述的设备，其特征在于，时延径计算单元具体用于: 将预设时间长度内确定的相同频域位置的多个导频符号划分为一组，计算各组内相隔预设个数的OFDM符号的导频符号的时延径的变化值； 根据所述各组内相隔预设个数的OFDM符号的导频符号的时延径的变化值，分别确定各组内时延径的变化值的平均值； 根据所述各组内时延径的变化值的平均值，确定预设时间长度内的时延径的变化均值。
17.如权利要求15所述的设备，其特征在于，速度计算单元具体用于: 根据所述时延径的变化均值，以及预先存储的时延径的变化均值与终端的移动速度的关系，确定终端的移动速度。
18.如权利要求16所述的设备，其特征在于，该设备还包括: 第二噪声确定模块，用于确定接收包含导频序列的信号时的接收端的噪声功率，并根据所述噪声功率，确定预设时间长度内的平均噪声功率； 时延径计算单元用于根据所述各组内相隔预设个数的OFDM符号的导频符号的时延径的变化值，分别确定各组内时延径的变化值的平均值之后，还用于: 根据第二噪声确定模块确定的平均噪声功率对所述时延径的变化值的平均值进行修正。
19.如权利要求16所述的设备，其特征在于，时延径计算单元还具体用于: 若确定的终端的移动速度小于预设第二门限，增大所述预设个数； 将预设时间长度内确定的相同频域位置的多个导频符号划分为一组，计算各组内相隔增大后的预设个数的OFDM符号的导频符号的时延径的变化值；根据所述各组内相隔增大后的预设个数的OFDM符号的导频符号的时延径的变化值，分别确定各组内时延径的变化值的平均值； 根据所述各组内时延径的变化值的平均值，确定预设时间长度内的时延径的变化均值。
20.如权利要求16所述的设备，其特征在于，时延径计算单元用于根据所述各组内相隔预设个数OFDM符号的导频符号的时延径的变化值，分别确定各组内时延径的变化值的平均值时，具体用于: 根据所述各组内时延径的变化值，计算各组内所述变化值的平均值； 计算各组内所述变化值与所述平均值的差的平方； 去除差的平方大于预设第三门限的变化值； 对所述各组内去除差的平方大于预设第三门限后剩余的时延径的变化值进行平均，分别确定各组内时延径的变`化值的平均值。
【文档编号】H04L27/26GK103686830SQ201210365083
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月26日 优先权日:2012年9月26日
【发明者】李晓皎 申请人:电信科学技术研究院