[发明专利]一种测量移动台运动速度的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及移动台运动速度测量技术，尤其涉及一种测量移动台运动速度的方法和装置。

背景技术

在移动通信系统中，移动台的运动造成多普勒频移和信道质量的变化，对移动通信系统中的信道估计和链路自适应等技术提出很高的要求，因此，在移动通信系统中需要测量移动台的运动速度，以针对不同运动速度进行工作模式的切换。

由于移动台的运动，移动台接收到的基站发来的信号会发生相位和幅度的变化，因此，可利用所述变化测量移动台运动速度的变化。针对移动台运动速度的测量，目前已经有很多公司和研究机构进行了广泛的研究，测量方法主要有两大类：一类是利用与移动台信号最好小区发生改变的频率与移动台速度相关性判决移动台的运动速度；另一类是利用接收到信号的时域或频域变化特性与多普勒频移的相关性求出多普勒频移，进而求出移动台的运动速度。下面详细介绍两类测量方法：

第一类，最好小区信号质量测量方法。

如果移动台的运动速度很快，必然会进行相邻小区的切换，因此，通过记录移动台的切换情况，即可获得移动台所对应的运动速度。但是，在采用分层小区结构的移动通信系统中，是根据单位时间内移动台所测得的信号质量最好的微小区基站的变化次数对移动台的运动速度进行判断，而不是根据实际的切换次数对移动台的运动速度进行判断。因此，在具体的测量步骤中，需预先设定各个速度所对应的变化次数的门限，通过比较信号质量最好的微小区基站的变化次数和门限值即可判断出移动台的运动速度。

该方法需要利用高层的指示信息，同时监控多个小区的信号质量，实时记录信号质量最好的相邻微小区的变化情况，实现过程较复杂，而且，由于小区发生切换一般经历较长时间，因此，测量运动速度的周期较长。

第二类，依据接收信号变化的测量方法。

移动台的运动引起信道信息的变化，进而引起接收信号和信道信息的幅度与相位发生变化，利用所述变化特性可求出移动台运动速度的变化。常用的有下述两种方法：

a、首次过零测量方法：

首次过零测量是利用信道相关的统计特性和移动台运动造成的多普勒频移之间的关系，估计移动台的运动速度。

根据经典统计理论，信道信息的时域相关特性满足下式：

其中，τ表示时间间隔，f_d表示最大多普勒频移，J₀(·)表示第一类零阶贝塞尔函数，表示噪声功率谱密度。

贝塞尔函数J₀(x)首次过零点时的x值为固定值：x＝2.405。如果选择合适的τ可以使得J₀(x)等于零，则可以求出最大多普勒频移：

fd=2.4052πτ]]>

因此，通过计算(τ)，可以计算出最大的多普勒频移，进而测量出移动台的运动速度。

上述首次过零测量方法需要首先获得正确的移动信道时域冲激响应信息，所以，对移动信道估计的要求较高，其估计精度受移动信道估计结果影响较大，而且，为了发现第一个零点，对时间间隔τ的选取比较敏感，当运动速度不同时，过零时的τ值是变化的，增大了系统的复杂度。

b、多普勒功率谱测量方法：

对于移动信道的多普勒功率谱特性，理论上通常假设其满足如图1所示的经典多普勒功率谱分布图，最大的多普勒频移-Fd和Fd在纵轴的两侧。因此，可以利用移动信道的多普勒功率谱估计移动信道的最大多普勒频移，进而获得移动台的运动速度。

在本方法中，首先获得时域的移动信道参数，然后对其进行傅立叶变换，获得移动信道的多普勒功率谱，之后，寻找所述功率谱上的突变点，求得最大的多普勒频移，进而获得移动台的运动速度。

上述多谱勒功率谱测量方法的前提是：假设移动信号的多普勒功率谱满足经典多普勒功率谱分布图，而在实际情况下，移动信道的多普勒功率谱和经典的多普勒功率谱分布图有很大的差距，功率谱中的突变点和实际的最大多普勒频移并不相等，所以测量误差较大；同时，导频间距必须满足多普勒频谱最低采样率的要求。

通过以上对于现有技术中移动台运动速度测量方法的介绍可知，现有测量方法的实现过程均较为复杂，不易实现。

发明内容