[发明专利]无线网络中用于用户速度估计的时间分析

说明书

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方法，所述方法包括以下步骤：测量用户设备和基站之间发送的信号的功率；计算所测得的信号功率相对于时间的导数；计算所计算的导数的标准差；从先前建立的参考数据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。

技术领域

本发明涉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

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)。

“用户速度”在这里意为用户的或，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。

该无线网络可以是任何可以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)。

估计用户速度在这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。

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 MobileMotion Prediction in Supporting Seamless Handover for High Speed MobileNode”,Proceedings of the International Conference on Computer andCommunication Engineering 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。

V.Kavitha等人提出的分析框架。(“Spatial Queuing for analysis,design anddimensioning 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。

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。

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。

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。

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这些快速变化的相干持续时间时是低效的。

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以避免频谱混叠(spectrum aliasing)导致错误的多普勒估计。因此，这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UE速度。