无线网络中用于用户速度估计的时间分析的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及用于估计连接到无线网络的用户设备的速度的方法和系统。
【背景技术】
[0002] 如本文所使用的，术语"用户设备"旨在广泛且非限制性地包括任何用户终端或 者，更一般地，任何能连接到无线网络的设备(例如，移动电话、个人数字助理、智能电话，平 板电脑）。
[0003] "用户速度"在运里意为用户的或，更普遍地，具有附着到无线网络的服务基站的 用户设备的实体的实际速度。例如，具有移动电话的用户速度，或包括连接到无线网络的设 备的车辆的速度。
[0004] 该无线网络可W是任何可W支持与其相连的用户设备的移动性的蜂窝或广域网 (例如WiMAX、3G、CDMA、LTE等）。
[000引估计用户速度在运样的无线网络中是非常有益的。事实上，对于其中包括移动性 和无线资源管理的不同的无线网络功能，用户速率(user velocity)是关键参数。有效地估 计用户速度对无线网络性能和因此提供的服务质量(QoS)有很高的影响。
[0006] 例如，关于移动性管理，切换成功率至用户速度的直接联系是明显的：用户速度越 高，越区切换频率就越高，掉话风险越大（N.Yaakob et al., "Investigating Mobile Motion Prediction in Supporting Seamless Handover for High Speed Mobile Node"，Proceedings of the International Conference on Computer and Communication化gineering 2008)。因此，切换参数(偏移、滞后、定时器和滤波系数）的最 优调整是速度依赖的。
[0007] V.Kavitha等人提出的分析框架。（''Spatial 如euing for analysis ,design and dimensioning of Picocell networks with mobile users''，Performance evaluation, 2011年8月）示出了切换失败和小区尺寸对用户速度的依赖性。
[0008] 同样，关于无线资源管理，最合适的调度方案，无论是频率选择性与否，均依赖用 户速率。频率选择性调度通常优选低的用户速度。否则，由于高多普勒(Doppler)条件，该频 率依赖的信道信息不够准确。高速度下，频率分集调度是优选的。
[0009] 因此，正如上面所强调的非排他性示例，对于优化多个网络机制，需要关于用户速 率的准确信息。
[0010] 至今，无线网络中的用户速度估计的解决方案是低效的，并且由于各种原因不符 合精度需求。
[0011] 那些基于捕捉所接收到的信号强度测量的速度依赖的短期变化的方案在测量的 周期高于运些快速变化的相干持续时间时是低效的。
[0012] 实际上，关于测量的采样频率，现有方法主要旨在分析速度依赖的快衰落特征:从 快衰落信道的协方差或功率谱得到多普勒频率。但是，奈奎斯特(Nyquist)定理要求测量值 的高采样频率W避免频谱混叠 (spectrum aliasing)导致错误的多普勒估计。因此，运些方 法仅合适于短采样周期。事实上，大的信号采样周期（时间上）显著限制了最大可观察的多 普勒，因而限制了最大可观察的肥速度。
[0013] 此外，众所周知的解决方案（值得注意的是，基于交叉的方法（Zhang Hong et al.,"Mobile speed estimation using diversity combining in fading channels"， Global Telecommunications Conference,2004)和基于协方差的方法（Rosa Zheng Yahong et al."Mobile speed estimation for broadband wireless communications over rici曰n f曰ding ch曰nnels"，IEEE Trsnssctions On Wireless Communic曰tions,页 8,2009年I月）对噪声非常敏感，尤其是对小的多普勒扩散。作为进一步的问题，大多数运些 解决方案需要信噪比（SNR)知识，受限于高斯噪声的假设，并且实现复杂。
【发明内容】
[0014] 不同的实施例针对解决一个或多个上述问题的影响。下文给出实施例的简要概述 W提供对不同实施例的一些方面的基本理解。该概述不是对运些不同的实施例的详尽概 述。它并非旨在描述运些不同的实施例的范围。其唯一目的在于W简化形式呈现一些概念， 作为稍后论述的更详细的描述的前序。
[0015] -些实施例提供了用于估计用户设备的速度的方法和装置，其能够有效地处理大 周期的信号强度测量，仍然通过利用大或中尺度的测量的变化。当所测得的信号被配置大 的传输周期时，由于有限的能力约束，运是特别有利的。
[0016] -些实施例提供了用于用户速度的连续和自适应估计的方法和装置。
[0017] -些实施例提供了信号观测的逐块速度估计器。
[0018] -些实施例提供了一种用于估计连接到无线网络的用户设备的速度的计算有效 并且实时的方法，其具有最小化的所需存储器。
[0019] -些实施例提供了用于在多于=个的相邻的非重叠速度等级间隔中辨别用户设 备的速度等级间隔的方法和装置。
[0020] 不同的实施例设及用于估计连接到无线网络的基站的用户设备的速度的方法，该 方法包括W下步骤：
[0021] -测量用户设备和基站之间发送的信号的功率；
[0022] -计算所测得的信号功率相对于时间的导数；
[0023] -计算所计算的导数的标准差；
[0024] -从先前建立的参考数据中估计对应于所计算的标准差的用户设备的速度，该参 考数据将给定的用户设备速度与一定的所计算的标准差相关联。
[0025] 根据一个广泛的方面，上述方法进一步包括所测得的信号功率的归一化步骤。
[0026] 根据另一个广泛的方面，上述方法进一步包括所测得的信号功率的滤波步骤。
[0027] 根据又一个广泛的方面，参考数据将给定的用户设备速度与用于给定的阴影效应 去相关距离的一定的所计算的标准差相关联，该阴影效应去相关距离与基站和/或用户设 备的无线电环境有关。
[0028] 根据又一个广泛的方面，信号功率测量由基站在从用户设备发送的上行链路探测 参考信号上执行。可替代地，运些信号功率测量可由用户设备在从基站发送的下行链路无 线信号上执行。
[0029] 进一步地，不同的实施例设及一种用于估计连接到无线网络的基站的用户设备的 速度的处理单元，该处理单元包括
[0030] -被配置为测量用户设备和基站之间发送的信号的功率的模块；
[0031] -被配置为计算所测得的信号功率相对于时间的导数的模块；
[0032] -被配置为计算所计算的导数的标准差的模块；
[0033] -被配置为从先前建立的参考数据估计与所计算的标准差对应的用户设备的速度 的模块，该参考数据将给定的用户设备速度与一定的所计算的标准差相关联。
[0034] 根据一个广泛的方面，该处理单元进一步包括一种用于滤波所测得的信号功率的 低通滤波器。
[0035] 进一步地，不同的实施例设及一种包括上述处理单元的基站。
[0036] 不同的实施例进一步设及用于执行上述方法的计算机程序产品。
[0037] 虽然不同的实施例容易有不同的修改和替代形式，其具体实施例已经在附图中通 过示例的方式被示出。然而，应理解，此处具体实施例的描述，并非旨在将不同的实施例限 制为所公开的特定形式。
[0038] 当然可理解，在任何运样的实际的实施例的发展中，实现特定的决定应当被做出 W实现开发者的具体目标，例如符合与系统相关和商业相关的约束。将理解，运样的开发努 力可能会费时，但对于受益于本公开的本领域那些普通技术人员仍然可W是常规的理解。
【附图说明】
[0039] 不同的实施例的目标、优点和其他特点，将从W下公开和权利要求中变得更加明 显。下文参照附图仅W示例的目的给出优选实施例的非限制性描述，其中
[0040] -图1是一个示意图，示出了用于逐信号测量的块来估计用户速度的实施例的流程 图；
[0041 ]-图2是一个示意图，示出了用于用户设备的速度跟踪的实施例的流程图；
[0042] -图3示出了速度和去相关距离之间的依赖性；
[0043] -图4是一个块图，示出了一些实施例的功能模块。
【具体实施方式】
[0044] 为了提供更切合实际的传播信道模型的目的，广泛的测量活动在不同的环境(如 农村、城市、郊区、室内/室外）和场景