專利名稱：用戶終端移動速度的估計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無線移動通信技術(shù)，更確切地說是涉及一種用戶終端移動速度的估計方法，特別是在時分—同步碼分多址(TD-SCDMA)移動通信系統(tǒng)中，用于更有效、更精確地估計移動用戶終端的移動速度。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的移動通信網(wǎng)絡(luò)中，由于支持的業(yè)務(wù)單一，無線資源管理算法也比較簡單，通常無需對用戶終端的移動速度進行估計。在需要對用戶終端移動速度進行估計的時候，也只是作粗略的估計。一種粗略的估計方法是利用單位時間內(nèi)用戶終端在分層小區(qū)中切換的次數(shù)進行估計，即在單位時間內(nèi)用戶終端切換小區(qū)的次數(shù)越多則表明其移動速度快，因此傳統(tǒng)的用戶終端移動速度估計方法一般只能對用戶終端的位置做出粗略的判斷，比如僅能定位用戶終端所在的小區(qū)。顯然這種估計方法不僅誤差很大，且不能反映出移動終端的移動速度，當然不利于高效和可靠的無線資源管理。
另一方面，在無線移動通信系統(tǒng)中，信道環(huán)境、用戶終端與基站間的距離以及用戶終端與基站的同步等問題，都與用戶終端的移動速度密切相關(guān)。如果可以準確地估計用戶終端的移動速度，無線資源管理中的切換控制與功率控制等算法將會更加有效。
還可以采用一種多普勒頻移估計法來估計用戶終端的移動速度，這種方法的工作原理是根據(jù)多普勒效應(yīng)進行的。當用戶終端的運動方向是朝著遠離基站的方向時，用戶終端測得的基站發(fā)射頻率會小于基站的固定發(fā)射頻率；當用戶終端的運動方向是朝著接近基站的方向時，用戶終端測得的基站發(fā)射頻率會大于基站的固定發(fā)射頻率。由于頻率的差值與用戶徑向移動速度有線性對應(yīng)關(guān)系，從而可以根據(jù)實測的基站發(fā)射頻率與基站固定發(fā)射頻率間的差值求出用戶終端的移動速度。這種估計方法的主要缺陷是只能對用戶終端的徑向移動速度進行估計，而用戶的徑向移動速度與用戶最終的移動速度間有較大的偏差，而且對于用戶終端的移動速度的估計精度還取決于用戶終端對于頻率偏差的測量精度。因此多普勒頻移估計法不僅復(fù)雜，而且估計結(jié)果不精確。
在無線移動通信系統(tǒng)中，用戶不同的移動速度可反映不同的信道環(huán)境，如對于功率控制而言，如果可以準確地估計用戶終端的移動速度，就可以更加準確有效地根據(jù)環(huán)境的變化動態(tài)地改變功率控制的參數(shù)，包括功率控制的步長、周期、目標值等。又如對于切換控制而言，如果可以準確地估計用戶終端的移動速度，在測量、搜索相鄰小區(qū)時就可以縮小測量、搜索的范圍，同時也可以縮短切換的執(zhí)行時間。
當然，可以在用戶終端上增加如GPS(全球定位系統(tǒng))一類技術(shù)成熟的定位裝置，在基站上相應(yīng)設(shè)備的配合下準確地對移動終端進行定位，但與此同時也增加了用戶終端設(shè)備的復(fù)雜性和成本，不利于推廣使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設(shè)計一種用戶終端移動速度的估計方法，用于有效、準確地估計用戶終端的移動位置、移動速度。
本發(fā)明的用于用戶終端移動速度的估計方法，通過簡單有效地估計用戶終端的徑向移動速度和切向移動速度，最終估計用戶終端的移動位置或者說移動速度。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是這樣的一種移動用戶終端移動速度的估計方法，其特征在于包括A.計算移動用戶終端至基站間的徑向距離d，并利用該徑向距離d計算移動用戶終端的徑向移動速度 B.計算移動用戶終端的切向移動速度
C.利用矢量合成法將計算出的移動用戶終端的徑向移動速度 和切向移動速度 合成為移動用戶終端的移動速度 實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案還是這樣的一種移動用戶終端徑向移動速度的估計方法，其特征在于包括A1.按公式d＝C×TA計算移動用戶終端至基站間的徑向距離d，式中C為光速度，TA是移動用戶終端周期性地向基站上報的上行信號的時間提前量；B1.按公式Vv=[Σi=1Ndi+1-diΔT]/N]]>計算移動用戶終端的徑向移動速度 的數(shù)值，式中di、di+1是步驟A1中相鄰兩次計算的移動用戶終端至基站間的徑向距離，ΔT是步驟A1中相鄰兩次計算之間的時間間隔，N為計算次數(shù)。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案還是這樣的一種移動用戶終端切向移動速度的估計方法，其特征在于包括A2.按公式d＝C×TA計算移動用戶終端至基站間的徑向距離d，式中C為光速度，TA是移動用戶終端周期性地向基站上報的上行信號的時間提前量；B2.按公式ω=[Σi=1WDoAi+1-DoAiTi]/W]]>計算出移動用戶終端角速度 的數(shù)值，式中DOAi、DOAi+1是相鄰兩次測量估計的移動用戶終端的方向到達角度，Ti是相鄰兩次測量估計方向到達角度的時間間隔，W為測量估計的次數(shù)；C2.按公式vH＝ω×d計算移動用戶終端切向移動速度 的數(shù)值。
本發(fā)明的用戶終端的移動速度估計方法，與傳統(tǒng)的利用多譜勒頻移估計速度的方法相比，由于多普勒移動速度估計方法只能對用戶終端的徑向移動速度進行估計，而用戶的徑向移動速度與用戶最終移動速度間又有較大的偏差；此外，多普勒頻移的速度估計方法需要移動終端對基站的發(fā)射頻率進行測量。而發(fā)明的方法，包括徑向移動速度估計方法、切向移動速度估計方法及利用兩者求移動速度，且移動終端無需測量基站的發(fā)射頻率，因此，必然在計算簡單性、估計結(jié)果的準確性方面都優(yōu)于多普勒頻移的速度估計方法。
通過本發(fā)明的用戶終端的移動速度估計方法，對于用戶終端移動速度的準確估計可以使無線移動通信系統(tǒng)中的小區(qū)切換控制和功率控制等無線資源管理方法更加有效、更加準確，具有更大的靈活性，從而明顯提高了無線移動通信系統(tǒng)的性能。


圖1是TD-SCDMA中用戶終端(UE)移動速度估計方法的原理示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的方法從原理上說可應(yīng)用于所有具有定位定向能力的移動通信系統(tǒng)中。下面以TD-SCDMA系統(tǒng)為例說明本發(fā)明的實施示例，是一種應(yīng)用在TD-SCDMA系統(tǒng)中的對用戶終端移動速度的有效估計方法。
由于TD-SCDMA移動通信系統(tǒng)，采用了智能天線和上行同步等技術(shù)，更有利于用戶終端移動速度的有效估計。具體方案描述如下參見圖1，圖中10表示基站(Node B)，11表示一移動用戶終端(UE)。首先，利用移動通信系統(tǒng)(TD-SCDMA)中的上行同步技術(shù)，可得到由用戶終端11周期性上報給基站10的上行信號的時間提前量(TATiming Advance)，從而能精確計算用戶終端11至基站10間的徑向距離d以及徑向移動速度 (矢量)；然后，再利用移動通信系統(tǒng)(TD-SCDMA)中的智能天線技術(shù)以及其它的用戶終端定向或定位手段計算出用戶終端移動的角速度 (矢量)，從而可以計算出用戶終端的切向移動速度 最后，利用徑向移動速度 與切向移動速度 的合成算法計算出用戶終端11的移動速度 用戶終端11與基站10之間的徑向距離d的計算，主要是利用用戶終端11周期性地向基站上報的上行信號的時間提前量TA及報告周期進行計算的，用計算公式(1)表示d＝C×TA (1)式中C為光速度，該徑向距離d可進行多次運算，如運算N次(運算次數(shù)或者說統(tǒng)計次數(shù)N由報告周期決定，因為運算一次的時間是固定的，設(shè)置的報告周期越長，則運算次數(shù)N越小，估計精度也越低；反之，設(shè)置的報告周期越短，則運算次數(shù)N越大，估計精度也越高)，運算的間隔時間為ΔT，可得到N個運算結(jié)果。
在N次計算用戶終端的徑向距離d之后，就可以通過求平均值計算得到用戶終端的徑向移動速度 徑向移動速度 采用公式(2)進行計算Vv=[Σi=1Ndi+1-diΔT]/N----(2)]]>其中，di是系統(tǒng)N次測量計算(即為統(tǒng)計次數(shù))用戶終端至基站間徑向距離d中的任意一次的計算結(jié)果，di+1是與其相鄰的后一次的計算結(jié)果，ΔT為兩次測量計算之間的時間間隔，N為測量運算次數(shù)(統(tǒng)計次數(shù))。徑向移動速度 等于多次計算的用戶終端與基站間的徑向距離平均值除以該距離的統(tǒng)計時間。
基于智能天線技術(shù)估計角速度 的方法是系統(tǒng)根據(jù)對用戶終端上行信號的信道估計結(jié)果，可以得到用戶終端的方向到達角度DOA(計算用戶終端相對于基站智能天線的方向到達角度DOA是成熟技術(shù)，且不屬于本發(fā)明研究內(nèi)容)，角速度 依據(jù)用戶終端周期性上報的相對于基站智能天線的方向到達角度和報告周期確定。如果移動通信系統(tǒng)中沒有采用智能天線技術(shù)，則可以采用其它的方法估計用戶終端與基站間的方位角及其變化，仍可以使用本發(fā)明的采用徑向移動速度與切向移動速度相結(jié)合的估計移動終端移動速度的方法。
根據(jù)用戶終端(UE)的多次方向到達角度DOA以及相應(yīng)的時間間隔Ti可計算出用戶終端的移動角速度 角速度的數(shù)值計算可用公式(3)進行，是一個平均數(shù)值(也即等于多次計算平均的智能天線方向到達角度相對差值除以智能天線方向到達角度(DOA))ω=[Σi=1WDoAi+1-DoAiTi]/W---(3)]]>其中，DOAi、DOAi+1為獲得的W次用戶終端的方向到達角度(DOA)中任意且相鄰兩次的結(jié)果，Ti是相鄰兩次測量估計方向到達角度DOA的時間間隔，W為測量運算次數(shù)或者說統(tǒng)計次數(shù)(W由報告周期決定，因為運算一次的時間是固定的，設(shè)定的報告周期越長，則運算次數(shù)W越小，估計精度也越低；反之，設(shè)定的報告周期越短，則運算次數(shù)W越大，估計精度也越高)。
在得到用戶終端移動的角速度 之后，可利用公式(4)計算用戶終端的切向速度 的數(shù)值的計算統(tǒng)計周期)vH＝ω×d (4)最后，利用矢量的合成法，將用戶終端的切向移動速度 和用戶終端的徑向移動速度 合成，得到用戶終端的移動速度 用公式(5)計算移動速度 的數(shù)值，用戶終端的移動速度也即等于對所計算的徑向移動速度和切向移動速度的矢量求和V=VH2+VV2----(5)]]>本發(fā)明的用戶終端(UE)移動速度估計方法，在移動通信系統(tǒng)中利用定位定向技術(shù)，尤其是在TD-SCDMA系統(tǒng)中，利用智能天線和上行同步等技術(shù)，對UE的移動速度進行估計?？梢允瓜到y(tǒng)對于UE的移動速度做出更加有效和精確的估計，且實現(xiàn)過程簡單有效。
本發(fā)明在TD-SCDMA系統(tǒng)中使用，可以準確有效地估計用戶終端的移動速度。如果改變某些參數(shù)，本發(fā)明的方法還可應(yīng)用在其它具有定位定向能力的移動通信系統(tǒng)中，對移動目標進行移動速度的準確估計。
權(quán)利要求
1.一種移動用戶終端移動速度的估計方法，其特征在于包括A.計算移動用戶終端至基站間的徑向距離d，并利用該徑向距離d計算移動用戶終端的徑向移動速度 B.計算移動用戶終端的切向移動速度 C.利用矢量合成法將計算出的移動用戶終端的徑向移動速度 和切向移動速度 合成為移動用戶終端的移動速度
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種移動用戶終端移動速度的估計方法，其特征在于所述步驟A中，移動用戶終端至基站間的徑向距離d是按公式d＝C×TA進行計算的，式中C為光速度，TA是移動用戶終端周期性地向基站上報的上行信號的時間提前量；移動用戶終端的徑向移動速度 的數(shù)值是按公式VV=[Σi=1Ndi+1-diΔT]/N]]>進行計算的，式中di、di+1是相鄰兩次計算的移動用戶終端至基站間的徑向距離，ΔT為相鄰兩次計算之間的時間間隔，N為計算次數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種移動用戶終端移動速度的估計方法，其特征在于所述的N是由用戶終端周期性上報時間提前量的報告周期確定的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種移動用戶終端移動速度的估計方法，其特征在于所述步驟B進一步包括B1.計算出移動用戶終端的移動角速度 B2.利用移動用戶終端的移動角速度 計算移動用戶終端的切向移動速度
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種移動用戶終端移動速度的估計方法，其特征在于所述步驟B1中，移動用戶終端移動角速度 的數(shù)值是按公式ω=[Σi=1WDoAi+1-DoAiTi]/W]]>計算的，式中DOAi、DOAi+1是相鄰兩次測量估計的移動用戶終端的方向到達角度，Ti是相鄰兩次測量估計方向到達角度的時間間隔，W為計算次數(shù)；所述步驟B2中，移動用戶終端切向移動速度 的數(shù)值是按公式νH＝ω×d計算的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種移動用戶終端移動速度的估計方法，其特征在于所述的測量估計的用戶終端的方向到達角度，是由移動用戶終端向基站周期性上報的相對于基站的方向到達角度。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種移動用戶終端移動速度的估計方法，其特征在于所述的W是由用戶終端周期性上報方向到達角度的報告周期確定的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種移動用戶終端移動速度的估計方法，其特征在于所述步驟C中，合成移動用戶終端移動速度 的數(shù)值是按公式V=VH2+VV2]]>計算的。
9.一種移動用戶終端徑向移動速度的估計方法，其特征在于包括A1.按公式d＝C×TA計算移動用戶終端至基站間的徑向距離d，式中C為光速度，TA是移動用戶終端周期性地向基站上報的上行信號的時間提前量；B1.按公式VV=[Σi=1Ndi+1-diΔT]/N]]>計算移動用戶終端的徑向移動速度 的數(shù)值，式中di、d1+1是步驟A1中相鄰兩次計算的移動用戶終端至基站間的徑向距離，ΔT是步驟A1中相鄰兩次計算之間的時間間隔，N為計算次數(shù)。
10.一種移動用戶終端切向移動速度的估計方法，其特征在于包括A2.按公式d＝C×TA計算移動用戶終端至基站間的徑向距離d，式中C為光速度，TA是移動用戶終端周期性地向基站上報的上行信號的時間提前量；B2.按公式ω=[Σi=1WDoAi+1-DoAiTi]/W]]>計算出移動用戶終端角速度 的數(shù)值，式中DOAi、DOA1+1是相鄰兩次測量估計的移動用戶終端的方向到達角度，Ti是相鄰兩次測量估計方向到達角度的時間間隔，W為測量估計的次數(shù)；C2.按公式νH＝ω×d計算移動用戶終端切向移動速度 的數(shù)值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種對移動用戶終端(UE)的移動速度進行估計的方法。包括利用UE上報的上行信號的時間提前量(TA)計算UE至基站間的徑向距離d，并利用該d計算UE的徑向移動速度v
文檔編號H04W36/32GK1549609SQ03123599
公開日2004年11月24日 申請日期2003年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月19日
發(fā)明者楊華, 周德鎖, 趙瑾波, 肖登坤, 華 楊 申請人:大唐移動通信設(shè)備有限公司