CN102263600B - 确定终端移动速度的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种确定终端移动速度的方法和设备，涉及无线通信领域，用于降低确定终端移动速度的实现复杂度。本方明中，测量终端与基站间的无线信道的信道质量指示CQI值；确定测量得到的CQI值的电平通过率LCR值；根据预先设定的LCR值与移动速度的对应关系，确定所述LCR值对应的移动速度，将该移动速度确定为所述终端的移动速度。采用本发明，能够有效降低确定终端移动速度的实现复杂度，并几乎不受噪声的影响。

Description

确定终端移动速度的方法和设备

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种确定终端移动速度的方法和设备。 

背景技术

在目前的移动通信***中，移动终端的速度是一个很重要的参数。如果基站知晓终端的移动速度，在进行资源管理中可以优化很多的参数，使***的性能大大提高。从第二代(2G)到第三代(3G)、***(4G)蜂窝移动通信***中，移动台的速度得到了越来越广泛的应用，尤其是在以长期演进(LongTerm Evolution，LTE)***为代表的准4G***中，移动台的速度是提升***性能的一个关键参数，移动台的速度可以用于决定调度策略、下行传输模式切换和配置探测参考信号(Sounding Reference Signal，SRS)周期参数等。 

蜂窝移动通信***中，常见的移动台速度估计算法主要分为三大类：参数估计类算法、非参数估计类算法和辅助估计类算法。其中，参数估计类算法的思想是基于计算接收信号的某些包含速度信息的参数来计算最大多普勒频移，进而得到移动速度，常见参数包括：电平通过率(Level Crossing Rate，LCR)、过零率(Level Crossing Rate，ZCR)、自相关系数(ACF)、自协方差(COV)等；非参数估计类算法也称为经典谱估计，它通过直接法或者间接法获得信道的经典功率谱，然后估计出最大多普勒频移，进而得到移动速度；辅助估计类算法包括：基于全球定位***(Global Positioning System，GPS)的附加设备辅助估计算法和基于功控命令字(TPC)、切换(HO)频度的蜂窝网络辅助估计算法。 

参数估计类算法中比较经典的一种方法是LCR算法和ZCR算法。其中， LCR算法，通过估计接收信号的包络电平通过率来计算移动台的速度；ZCR算法，通过估计接收信号的同相分量或者正交分量的零通过率来计算移动台的速度。参数估计类算法中另一种常见的方法是ACF算法。该算法是以经典瑞利衰落信道功率谱密度函数为基础，推导出经典瑞利谱对应的自相关函数，然后推导得到速度与自相关系数的关系式，然后将利用信道衰落系数求得的自相关值代入关系式，最后估计出具体的速度值。 

非参数估计类算法以傅立叶变换为基础，分为直接法和间接法。直接法计算N个数据的傅立叶变换直接获得信号的频谱；间接法是先计算N个数据的自相关函数，然后计算自相关函数的傅立叶变换获得信号的频谱。无论是直接法还是间接法，非参数估计算法都是计算出最大多普勒频率，然后估计出具体的速度值。 

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中存在以下技术问题： 

参数估计类算法中，LCR/ZCR算法受到噪声的影响比较严重，也容易受功率控制的影响，算法的复杂度和精度均不理想；基于ACF的速度估计算法需要假设当前信道衰落服从瑞利分布，从而测量得到具体的速度值，而实际环境中无线信道变化很大，一般很难服从这种分布。这种方法在实际无线信道中估计得到的速度值很不准确。 

非参数估计类算法要求必须获得等间隔的时域采样点，计算复杂度较高，且测速的范围受限于可用的时域采样间隔。辅助估计类算法中，基于GPS定位的算法受限于GPS本身的定位精度，***开销大；基于TPC的蜂窝网络辅助估计算法与当前***采用的功控策略相关，受限于具体的***结构。 

发明内容

本发明实施例提供一种确定终端移动速度的方法和设备，用于降低估计终端移动速度的复杂度。 

一种确定终端移动速度的方法，该方法包括： 

测量终端与基站间的无线信道的信道质量指示CQI值； 

确定测量得到的各CQI值的平均值；确定测量得到的CQI值中以正斜率通过该平均值的CQI值的个数；将所述个数确定为所述多个CQI值的电平通过率LCR值； 

根据预先设定的LCR值与移动速度的对应关系，确定所述LCR值对应的移动速度，将该移动速度确定为所述终端的移动速度。 

一种通信设备，该设备包括： 

CQI测量单元，用于测量终端与基站间的无线信道的信道质量指示CQI值； 

LCR确定单元，用于确定测量得到的各CQI值的平均值；确定测量得到的CQI值中以正斜率通过该平均值的CQI值的个数；将所述个数确定为所述多个CQI值的电平通过率LCR值； 

速度确定单元，用于根据预先设定的LCR值与移动速度的对应关系，确定所述LCR确定单元确定的LCR值对应的移动速度，将该移动速度确定为所述终端的移动速度。 

本发明实施例提供的方案中，首先测量终端与基站间的无线信道的CQI值，并确定测量得到的CQI值的LCR值，然后根据预先设定的LCR值与移动速度的对应关系，确定该LCR值对应的移动速度，将该移动速度确定为终端的移动速度。可见，采用本发明，只需确定***本身即需要测量的CQI值的LCR值，并根据预先设定的LCR值与移动速度的对应关系即可确定终端的移动速度，实现复杂度大大降低。 

附图说明

图1为本发明实施例提供的方法流程示意图； 

图2为本发明实施例提供的设备结构示意图。 

具体实施方式

为了降低估计终端移动速度的复杂度，本发明实施例提供一种确定终端移动速度的方法，本方法中，利用信道质量指示(CQI)信息确定终端的移动速 

参见图1，本发明实施例提供的确定终端移动速度的方法，具体包括以下步骤： 

步骤10：测量终端与基站间的无线信道的CQI值； 

步骤11：确定测量得到的各CQI值的LCR值； 

步骤12：根据预先设定的LCR值与移动速度的对应关系，确定步骤11中确定的LCR值对应的移动速度，将该移动速度确定为终端的移动速度。 

步骤10中，测量终端与基站间的无线信道的CQI值时，可以是在设定时间段内以设定测量周期，测量终端与基站间的无线信道的CQI值。为了保证能够测量得到多个CQI值，该设定时间段的长度应该大于设定测量周期。 

在步骤10-步骤12的执行主体为基站时，测量的CQI值为上行无线信道的CQI值，执行主体为终端时，测量的CQI值为下行无线信道的CQI值。 

步骤11中，确定测量得到的CQI值的LCR值的具体方式可以如下： 

首先，确定测量得到的各CQI值的平均值； 

然后，确定测量得到的各CQI值中以正斜率通过该平均值的CQI值的个数；并将该个数确定为测量得到的CQI值的LCR值。 

步骤12中，预先设定的LCR值与移动速度的对应关系可以是LCR值与移动速度的对照表或对照曲线，则可以通过查找该对照表或对照曲线，确定步骤11中确定的LCR值对应的移动速度。该对照表可以是具体的区间对应关系。例如某个LCR值对应移动速度区间[X，Y]km/h。可以通过仿真确定该对照表或对照曲线。 

步骤12中，预先设定的LCR值与移动速度的对应关系还可以是移动速度与LCR值的函数关系式，则可以将步骤11中确定的LCR值代入该函数关系式，计算得到该LCR值对应的移动速度。具体可以按照如下步骤确定该函数关系式： 

对于设置的多个移动速度中的各移动速度，测量终端在该移动速度下与基 站间的无线信道的CQI值，确定测量得到的CQI值的LCR值； 

将确定的各LCR值和各移动速度进行公式拟合，得到移动速度与LCR值的函数关系式。该公式拟合可以是一次线性公式拟合、二次公式拟合等。 

下面对本发明进行具体说明： 

本专利的核心思想是利用CQI信息进行测速，移动终端的移动速度越高，信道变化越快，终端所受的时间选择性衰落越严重，而这种变化，反映在CQI上，也会出现终端的移动速度越高，CQI的变化越快。利用这种关系，可以对测量到的CQI进行处理，得到移动终端的速度信息。 

在无线通信***中，通常需要测量CQI以评估当前***的质量。通常，CQI越高，信道所能传输的容量越高，并且CQI的信息可以周期获取。通过对CQI信息的处理获取终端的移动速度，具体如下： 

本方案将CQI信息和LCR的方式进行结合，和传统的LCR所不同的是，这里的电平是指的CQI的平均值。主要可以分为以下几个步骤： 

步骤1：周期测量一段时间内一定数量的终端与基站间的无线信道的CQI值； 

步骤2：计算一段时间内测量得到的CQI值的平均值，计算该段时间内CQI值以正斜率通过其平均值的次数，即CQI的LCR值，CQI值的平均值计算公式如下； 

$\mathrm{CQI}=\frac{1}{N}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}C{\mathrm{QI}}_n$

步骤3：根据步骤2得到的LCR值，确定终端的移动速度，其方案可以采用如下两种： 

方案一：通过仿真确定不同的LCR值和终端的移动速度关系，形成一个LCR和终端移动速度的对照表或者对照曲线，在实现中通过查表或者查曲线即可获取终端的移动速度。该表可以是具体的区间对应关系。例如某个LCR值对应终端移动速度[X，Y]km/h。 

方案二：设置不同的移动速度，对于设置的各移动速度，测量终端在该移 动速度下与基站间的无线信道的CQI值，确定测量得到的CQI值的LCR值；将确定的各LCR值和各移动速度进行公式拟合，得到移动速度与LCR值的函数关系式；将步骤2中计算得到的LCR值带入该函数关系式，从而计算出相应的终端移动速度。 

在不同的***中，CQI值的测量方法会不同，以LTE***为例，CQI的测量包含以下两步： 

步骤1：计算每个子载波的信噪比，该信噪比通过计算每个子载波的信号功率和噪声功率获得； 

${\mathrm{\γ}}_k=\frac{{\left|H_k\right|}^2}{{\mathrm{\σ}}_n^2}$

其中γ_k是OFDM符号的第k个子载波的信噪比；H_k是第k个子载波的信道冲激响应， 

是噪声功率； 

步骤2：将对应带宽的所有子载波的信噪比映射为一个CQI值；映射方法有很多种，以EESM映射方法为例： 

${\mathrm{CQI}}_n=-\mathrm{\β}\ln \left(\frac{1}{N_u}\underset{k=1}{\overset{N_u}{\mathrm{\Σ}}}{e}^{-\frac{{\mathrm{\γ}}_k}{\mathrm{\β}}}\right)$

其中，β是一个参数，它从每一种链路模式(调制和编码模式)的链路级仿真结果中估计出来，N_u是用于计算的子载波个数，CQI_n是第n个周期测得的信道质量信息。 

在上述过程中，CQI的测量周期和测量时间会直接影响移动终端速度测量的精度和范围，CQI的测量周期越小，测量的时间越长，精度越高，同时该方案也避免了传统的LCR及其改进方案中受噪声影响的缺点。 

参见图2，本发明实施例还提供一种通信设备，该设备包括： 

CQI测量单元20，用于测量终端与基站间的无线信道的信道质量指示CQI值； 

LCR确定单元21，用于确定所述CQI测量单元测量得到的CQI值的电平 通过率LCR值； 

速度确定单元22，用于根据预先设定的LCR值与移动速度的对应关系，确定所述LCR确定单元确定的LCR值对应的移动速度，将该移动速度确定为所述终端的移动速度。 

所述CQI测量单元20用于： 

在设定时间段内以设定测量周期，测量终端与基站间的无线信道的CQI值。 

所述LCR确定单元21用于： 

确定测量得到的CQI值的平均值； 

确定测量得到的CQI值中以正斜率通过该平均值的CQI值的个数； 

将所述个数确定为所述多个CQI值的LCR值。 

所述速度确定单元22用于： 

在所述对应关系为LCR值与移动速度的对照表或对照曲线时，通过查找所述对照表或对照曲线，确定所述LCR值对应的移动速度。 

所述速度确定单元22用于： 

在所述对应关系为移动速度与LCR值的函数关系式时，将所述LCR值代入所述函数关系式，计算得到该LCR值对应的移动速度。 

该通信设备还包括： 

第一关系确定单元23，用于通过仿真确定所述对照表或对照曲线。 

该通信设备还包括： 

第二关系确定单元24，用于对于设置的多个移动速度中的各移动速度，测量终端在该移动速度下与基站间的无线信道的CQI值，确定测量得到的CQI值的LCR值； 

将确定的各LCR值和所述各移动速度进行公式拟合，得到移动速度与LCR值的函数关系式。 

该通信设备为基站或终端。 

综上，本发明的有益效果包括： 

本发明实施例提供的方案中，首先测量终端与基站间的无线信道的CQI值，并确定测量得到的CQI值的LCR值，然后根据预先设定的LCR值与移动速度的对应关系，确定该LCR值对应的移动速度，将该移动速度确定为终端的移动速度。可见，采用本发明，只需确定***本身即需要测量的CQI值的LCR值，并根据预先设定的LCR值与移动速度的对应关系即可确定终端的移动速度，实现复杂度大大降低。 

本发明计算复杂度低，***本身需要测量CQI值，以获得当前的信道质量信息，利用CQI信息进行测速，增加的计算量是电平通过率LCR产生的，后续处理中查表，查曲线或者利用公式计算终端移动速度，计算量都有限，并且速度测量的精度和范围都有保证。 

本发明几乎不受噪声影响，由于CQI本身就是信噪比，已经把噪声的因素考虑进去了，所以几乎不受噪声的影响； 

本发明可应用于多种无线通信***，例如，HSPA和LTE***。 

本发明可以应用在多种无线环境中，例如可以通过对不同的场景配置不同的对照表或者对照曲线，来适应不同的应用场景，如果采用公式的方法，可以配置不同的参数来适应不同的场景。 

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。 

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入 式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。 

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。 

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。 

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。 

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。 

Claims (11)

1.一种确定终端移动速度的方法，其特征在于，该方法包括：

测量终端与基站间的无线信道的信道质量指示CQI值；

确定测量得到的各CQI值的平均值；确定测量得到的CQI值中以正斜率通过该平均值的CQI值的个数；将所述个数确定为所述多个CQI值的电平通过率LCR值；

根据预先设定的LCR值与移动速度的对应关系，确定所述LCR值对应的移动速度，将该移动速度确定为所述终端的移动速度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测量终端与基站间的无线信道的CQI值包括：

在设定时间段内以设定测量周期，测量终端与基站间的无线信道的CQI值。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述对应关系为LCR值与移动速度的对照表或对照曲线，所述根据预先设定的LCR值与移动速度的对应关系，确定所述LCR值对应的移动速度包括：

通过查找所述对照表或对照曲线，确定所述LCR值对应的移动速度。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述对应关系为移动速度与LCR值的函数关系式，所述根据预先设定的LCR值与移动速度的对应关系，确定所述LCR值对应的移动速度包括：

将所述LCR值代入所述函数关系式，计算得到该LCR值对应的移动速度。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，通过仿真确定所述对照表或对照曲线。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，按照如下步骤确定所述函数关系式：

对于设置的多个移动速度中的各移动速度，测量终端在该移动速度下与基站间的无线信道的CQI值，确定测量得到的CQI值的LCR值；

将确定的各LCR值和所述各移动速度进行公式拟合，得到移动速度与LCR值的函数关系式。

7.一种通信设备，其特征在于，该设备包括：

CQI测量单元，用于测量终端与基站间的无线信道的信道质量指示CQI值；

LCR确定单元，用于确定测量得到的各CQI值的平均值；确定测量得到的CQI值中以正斜率通过该平均值的CQI值的个数；将所述个数确定为所述多个CQI值的电平通过率LCR值；

速度确定单元，用于根据预先设定的LCR值与移动速度的对应关系，确定所述LCR确定单元确定的LCR值对应的移动速度，将该移动速度确定为所述终端的移动速度。

8.如权利要求7所述的通信设备，其特征在于，所述CQI测量单元用于：

在设定时间段内以设定测量周期，测量终端与基站间的无线信道的CQI值。

9.如权利要求7或8所述的通信设备，其特征在于，所述速度确定单元用于：

在所述对应关系为LCR值与移动速度的对照表或对照曲线时，通过查找所述对照表或对照曲线，确定所述LCR值对应的移动速度。

10.如权利要求7或8所述的通信设备，其特征在于，所述速度确定单元用于：

在所述对应关系为移动速度与LCR值的函数关系式时，将所述LCR值代入所述函数关系式，计算得到该LCR值对应的移动速度。

11.如权利要求7所述的通信设备，其特征在于，该通信设备为基站或终端。

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