專利名稱：估計(jì)移動(dòng)單元移動(dòng)速度的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種估計(jì)移動(dòng)單元移動(dòng)速度的方法及系統(tǒng)，特別是涉及一種利用多個(gè)具有不同截止頻率的過濾單元過濾信號(hào)以估計(jì)移動(dòng)單元移動(dòng)速度的方法。
背景技術(shù)：
在移動(dòng)無線通訊系統(tǒng)架構(gòu)中，通訊服務(wù)區(qū)域被多個(gè)基地臺(tái)所涵蓋。各基地臺(tái)負(fù)責(zé)服務(wù)在其無線電涵蓋區(qū)內(nèi)的移動(dòng)單元，此涵蓋區(qū)(radiocoverage)又稱為小區(qū)(cell)。當(dāng)一個(gè)移動(dòng)用戶在通訊時(shí)，無線移動(dòng)單元(如移動(dòng)電話)經(jīng)由無線電接口與一基地臺(tái)連結(jié)。如果移動(dòng)用戶移動(dòng)到另一基地臺(tái)的涵蓋區(qū)內(nèi)，移動(dòng)單元與舊基地臺(tái)的無線電連結(jié)就會(huì)中斷。為了使移動(dòng)單元可繼續(xù)提供用戶服務(wù)，就需要在適當(dāng)時(shí)機(jī)與新基地臺(tái)建立連結(jié)。這個(gè)轉(zhuǎn)換基地臺(tái)的過程便稱為交遞(handover)。
而移動(dòng)單元在小區(qū)間的交遞過程的順利與否，會(huì)進(jìn)而影響移動(dòng)系統(tǒng)所提供的服務(wù)效率及質(zhì)量。因此，對(duì)于移動(dòng)無線通訊系統(tǒng)而言，提供一種方法供移動(dòng)單元在小區(qū)間完成快速且可靠的交遞是很重要的。
一般而言，評(píng)估一移動(dòng)單元進(jìn)行交遞的考慮因素之一為此移動(dòng)單元在基地臺(tái)的服務(wù)范圍內(nèi)的移動(dòng)速度。而目前已有許多技術(shù)發(fā)展用以估計(jì)移動(dòng)單元的移動(dòng)速度，測(cè)量移動(dòng)單元載波的多普勒頻率(Doppler frequency)即為一種估計(jì)移動(dòng)單元移動(dòng)速度的方法。圖1為已知技術(shù)測(cè)量移動(dòng)單元移動(dòng)速度的方法流程圖。如圖1所示，此方法首先擷取移動(dòng)單元的載波(步驟101)，此載波為接收移動(dòng)單元的信號(hào)通過頻道估算器(Channel Estimator)內(nèi)計(jì)算的相關(guān)載波。計(jì)算此載波的包絡(luò)值并且將該包絡(luò)值取平方(步驟103)。接著經(jīng)計(jì)算后得到一自相關(guān)系數(shù)ρ(correlation coefficient)(步驟105)，并依據(jù)此自相關(guān)系數(shù)的相對(duì)關(guān)系得到一對(duì)應(yīng)的多普勒頻率(步驟107)，最后便以此多普勒頻率估計(jì)此移動(dòng)單元的移動(dòng)速度(步驟109)。
然而，以此方法估計(jì)移動(dòng)單元移動(dòng)速度的范圍有所限制，如果移動(dòng)單元以低速移動(dòng)，則此方法便無法精確測(cè)量此移動(dòng)單元的移動(dòng)速度。請(qǐng)參考圖2，圖2示出了移動(dòng)單元載波自相關(guān)系數(shù)的平均值對(duì)移動(dòng)單元移動(dòng)速度的曲線圖。圖中顯示三條不同的曲線A，B，C，三條曲線A，B，C分別代表三種不同載波功率的移動(dòng)單元在不同的移動(dòng)速度時(shí)，所對(duì)應(yīng)的載波自相關(guān)系數(shù)平均值?？擅黠@地看出，當(dāng)三種不同載波功率的移動(dòng)單元的移動(dòng)速度在低于某一速度后，如圖2所示，速度約在18(公里/小時(shí))時(shí)，其對(duì)應(yīng)的載波自相關(guān)系數(shù)平均值會(huì)突然下降。這表示當(dāng)移動(dòng)單元的移動(dòng)速度低于一速度時(shí)，其同一自相關(guān)系數(shù)會(huì)對(duì)應(yīng)兩組速度，對(duì)系統(tǒng)而言，系統(tǒng)便無法判斷此移動(dòng)單元的移動(dòng)速度。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述的問題，本發(fā)明提供一種在移動(dòng)無線通訊系統(tǒng)中估計(jì)一移動(dòng)單元移動(dòng)速度的方法及系統(tǒng)。本發(fā)明的目的是提供一種可增加測(cè)量速度范圍及提高測(cè)量準(zhǔn)確性的方法及系統(tǒng)。
首先，本發(fā)明接收相關(guān)于移動(dòng)單元傳送的信號(hào)。利用第一過濾單元將信號(hào)過濾，得到第一信號(hào)，此第一過濾單元具有預(yù)定的第一截止頻率及對(duì)應(yīng)的預(yù)定值。藉由第一信號(hào)估計(jì)移動(dòng)單元移動(dòng)速度，得到一第一速度。再利用第二過濾單元將信號(hào)過濾，得到第二信號(hào)，此第二過濾單元具有預(yù)定的第二截止頻率。藉由第二信號(hào)估計(jì)移動(dòng)單元移動(dòng)速度，得到一第二速度。并根據(jù)第一速度及第二速度，選擇第一速度或第二速度為移動(dòng)單元移動(dòng)速度。當(dāng)?shù)谝凰俣刃∮陬A(yù)定速度值時(shí)，則選擇第二速度為移動(dòng)單元移動(dòng)速度。
本發(fā)明還提供一種估計(jì)移動(dòng)單元移動(dòng)速度的系統(tǒng)，此系統(tǒng)包含接收單元、第一過濾單元、第一估計(jì)單元、第二過濾單元、第二估計(jì)單元及選擇單元。此接收單元供接收相關(guān)于移動(dòng)單元傳送信號(hào)的信號(hào)。第一過濾單元，供將信號(hào)過濾，得到第一信號(hào)，此第一過濾單元具有預(yù)定的第一截止頻率。第一估計(jì)單元用于藉由第一信號(hào)估計(jì)移動(dòng)單元移動(dòng)速度，得到第一速度。第二過濾單元用于將信號(hào)過濾，得到第二信號(hào)，第二過濾單元具有預(yù)定的第二截止頻率。第二估計(jì)單元，用于藉由第二信號(hào)估計(jì)移動(dòng)單元移動(dòng)速度，得到一第二速度。選擇單元根據(jù)第一速度及第二速度，選擇第一速度或第二速度為移動(dòng)單元移動(dòng)速度。此選擇單元具有預(yù)定速度值，當(dāng)?shù)谝凰俣刃∮陬A(yù)定速度值時(shí)，選擇單元選擇第二速度為移動(dòng)單元移動(dòng)速度。


圖1為已知技術(shù)測(cè)量移動(dòng)單元移動(dòng)速度的方法流程圖。
圖2為已知技術(shù)測(cè)量移動(dòng)單元移動(dòng)速度時(shí)，得到的移動(dòng)單元載波自相關(guān)系數(shù)平均值對(duì)移動(dòng)單元移動(dòng)速度的曲線圖。
圖3為本發(fā)明的估計(jì)移動(dòng)單元移動(dòng)速度的方法。
圖4為本發(fā)明測(cè)量移動(dòng)單元移動(dòng)速度時(shí)，使用不同過濾單元得到的移動(dòng)單元載波自相關(guān)系數(shù)平均值對(duì)移動(dòng)單元移動(dòng)速度的曲線圖。
圖5(a)為本發(fā)明估計(jì)移動(dòng)單元移動(dòng)速度的系統(tǒng)的第一實(shí)施例。
圖5(b)為本發(fā)明估計(jì)單元。
圖6為本發(fā)明估計(jì)移動(dòng)單元移動(dòng)速度的系統(tǒng)的第二實(shí)施例。
附圖符號(hào)說明501 接收單元 5031 第一過濾單元5033 第二過濾單元 5035 第三過濾單元5037 第四過濾單元 5051 第一估計(jì)單元5053 第二估計(jì)單元 5055 第三估計(jì)單元5057 第四估計(jì)單元 5061 預(yù)置單元5063 計(jì)算單元 5065 比對(duì)單元5067 估量單元 507選擇單元601 接收單元 6031 第一過濾單元6033 第二過濾單元 6035 第三過濾單元6037 第四過濾單元 605估計(jì)單元607 選擇單元具體實(shí)施方式
圖3示出了本發(fā)明的方法的流程。首先，本發(fā)明接收相關(guān)于移動(dòng)單元傳送的信號(hào)(步驟301)。并且，分別利用第一過濾單元及第二過濾單元將信號(hào)過濾，得到第一信號(hào)及第二信號(hào)(步驟303)，此第一過濾單元具有預(yù)定的第一截止頻率，此第二過濾單元具有預(yù)定的第二截止頻率，此第一截止頻率較第二截止頻率高。接著，藉由第一信號(hào)估計(jì)移動(dòng)單元移動(dòng)速度，得到一第一速度及藉由第二信號(hào)估計(jì)移動(dòng)單元移動(dòng)速度，得到一第二速度(步驟305)。最后，根據(jù)此第一速度及第二速度及一預(yù)定速度值，選擇第一速度或第二速度為移動(dòng)單元移動(dòng)速度(步驟307)。
而估計(jì)移動(dòng)單元移動(dòng)速度的方法，是將第一信號(hào)及第二信號(hào)的包絡(luò)值取平方。接著經(jīng)計(jì)算后得到各自的自相關(guān)系數(shù)，并參照一自相關(guān)系數(shù)與多普勒頻率的相對(duì)關(guān)系，得到一對(duì)應(yīng)的多普勒頻率，再以此多普勒頻率估計(jì)此移動(dòng)單元的第一速度及第二速度。
圖4為本發(fā)明的一實(shí)施例測(cè)量移動(dòng)單元移動(dòng)速度時(shí)，得到的移動(dòng)單元載波自相關(guān)系數(shù)平均值對(duì)移動(dòng)單元移動(dòng)速度的曲線圖。在此實(shí)施例中，利用4個(gè)過濾單元將相關(guān)于移動(dòng)單元傳送信號(hào)的信號(hào)加以過濾，輸入過濾單元的信號(hào)為基地臺(tái)經(jīng)由耙狀接收器(Rake Receiver)所接收到移動(dòng)單元傳輸信號(hào)再處理后的信號(hào)。此4個(gè)過濾單元的截止頻率分別為375Hz，250Hz，125Hz及62.5Hz。
曲線A’，B’，C’及D’分別代表截止頻率為375Hz，250Hz，125Hz及62.5Hz的過濾單元所對(duì)應(yīng)的過濾信號(hào)來估計(jì)移動(dòng)單元移動(dòng)速度與所對(duì)應(yīng)的載波自相關(guān)系數(shù)平均值的關(guān)系圖。由圖4可知，若移動(dòng)單元以低于一速度移動(dòng)時(shí)，曲線A’在低速區(qū)域中，一個(gè)自相關(guān)系數(shù)平均值會(huì)對(duì)應(yīng)至兩個(gè)速度值，而無法判斷正確的移動(dòng)單元移動(dòng)速度。因此，本發(fā)明定義一區(qū)域T，曲線A’及曲線B’具有一共同區(qū)域T，此區(qū)域T的下限為曲線A’轉(zhuǎn)折后最低點(diǎn)的a點(diǎn)所定義，區(qū)域T的上限為曲線B’截止頻率對(duì)應(yīng)的相關(guān)系數(shù)平均值b點(diǎn)所定義，當(dāng)移動(dòng)單元的速度落入此區(qū)域T中時(shí)，本發(fā)明便選擇以曲線B’作為估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)避免造成混淆。因此，根據(jù)此區(qū)域T，本發(fā)明可得到一預(yù)定速度值，當(dāng)估計(jì)移動(dòng)單元移動(dòng)速度低于一預(yù)定速度值時(shí)，本發(fā)明會(huì)選擇以曲線B’作為估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。例如，本發(fā)明以截止頻率375Hz的過濾單元估計(jì)所得的移動(dòng)單元移動(dòng)速度低于第一預(yù)定值120公里/小時(shí)時(shí)，則會(huì)選擇利用截止頻率250Hz的過濾單元過率信號(hào)等處理所得的移動(dòng)單元移動(dòng)速度，以提供測(cè)量移動(dòng)單元移動(dòng)速度的準(zhǔn)確性。
同樣地，若移動(dòng)單元以低于一速度移動(dòng)時(shí)，曲線B’的一自相關(guān)系數(shù)平均值會(huì)對(duì)應(yīng)至兩個(gè)速度，無法測(cè)量正確的移動(dòng)單元移動(dòng)速度。因此本發(fā)明亦定義曲線B’及曲線C’的共同區(qū)域，并藉由此區(qū)域得到第二預(yù)定速度值。當(dāng)本發(fā)明以截止頻率250Hz的過濾單元估計(jì)所得的移動(dòng)單元移動(dòng)速度低于第二預(yù)定速度值，如60公里/小時(shí)，則會(huì)選擇利用截止頻率125Hz的過濾單元過濾信號(hào)等處理所得的移動(dòng)單元移動(dòng)速度。
當(dāng)移動(dòng)單元以低于一速度移動(dòng)，曲線C’的一自相關(guān)系數(shù)平均值亦會(huì)對(duì)應(yīng)至兩個(gè)速度，無法測(cè)量正確的移動(dòng)單元移動(dòng)速度。由于曲線C’及曲線D’亦具有一共同區(qū)域，本發(fā)明藉由此區(qū)域得到第三預(yù)定速度值，因此，當(dāng)本發(fā)明以截止頻率125Hz的過濾單元估計(jì)所得的移動(dòng)單元移動(dòng)速度低于第三預(yù)定速度值，如30公里/小時(shí)，則會(huì)選擇以截止頻率62.5Hz的過濾單元過濾信號(hào)等處理所得的移動(dòng)單元移動(dòng)速度。
圖5(a)為本發(fā)明估計(jì)移動(dòng)單元移動(dòng)速度的系統(tǒng)的第一實(shí)施例。此實(shí)施例包含接收單元501、第一過濾單元5031、第二過濾單元5033、第三過濾單元5035、第四過濾單元5037、第一估計(jì)單元5051、第二估計(jì)單元5053、第三估計(jì)單元5055、第四估計(jì)單元5057及選擇單元507。在此實(shí)施例中，第一過濾單元5031、第二過濾單元5033、第三過濾單元5035及第四過濾單元5037的截止頻率分別為375Hz，250Hz，125Hz及62.5Hz。
此接收單元501接收相關(guān)于移動(dòng)單元傳送的信號(hào)。接著，第一過濾單元5031、第二過濾單元5033、第三過濾單元5035及第四過濾單元5037分別將此信號(hào)加以過濾，得到第一信號(hào)、第二信號(hào)、第三信號(hào)及第四信號(hào)。第一估計(jì)單元5051、第二估計(jì)單元5053、第三估計(jì)單元5055及第四估計(jì)單元5057則分別根據(jù)此第一信號(hào)、第二信號(hào)、第三信號(hào)及第四信號(hào)估計(jì)此移動(dòng)單元移動(dòng)速度，各自得到第一速度、第二速度、第三速度及第四速度。
此第一估計(jì)單元5051、第二估計(jì)單元5053、第三估計(jì)單元5055及第四估計(jì)單元5057分別具有一預(yù)置單元5061、一計(jì)算單元5063、一比對(duì)單元5065及一估量單元5067。如圖5(b)所示，每一估計(jì)單元的預(yù)置單元5061供計(jì)算過濾后的信號(hào)的絕對(duì)值平方值。而計(jì)算單元5063系供計(jì)算信號(hào)的自相關(guān)系數(shù)ρ。比對(duì)單元5065則根據(jù)計(jì)算單元計(jì)算的自相關(guān)系數(shù)ρ，參照自相關(guān)系數(shù)與多普勒頻率的相對(duì)關(guān)系，得到對(duì)應(yīng)自相關(guān)系數(shù)的多普勒頻率。估量單元5067則根據(jù)此多普勒頻率估計(jì)移動(dòng)單元移動(dòng)速度。
此時(shí)，選擇單元507根據(jù)第一速度、第二速度、第三速度及第四速度選擇移動(dòng)單元移動(dòng)速度。而選擇單元507選擇此移動(dòng)單元移動(dòng)速度的方法如上述的方法，參照利用各過濾單元后的信號(hào)自相關(guān)系數(shù)平均值及移動(dòng)單元速度的相對(duì)關(guān)系。
當(dāng)利用第一過濾單元過濾信號(hào)等處理后所得的第一速度小于第一預(yù)定速度值時(shí)，選擇單元507則選擇利用第二過濾單元過濾信號(hào)等處理后所得的第二速度。當(dāng)利用第二過濾單元過濾信號(hào)等處理后所得的第二速度小于第二預(yù)定速度值時(shí)，選擇單元507則選擇利用第三過濾單元過濾信號(hào)等處理后所得的第三速度。當(dāng)利用第三過濾單元過濾信號(hào)等處理后所得的第三速度小于第三預(yù)定速度值時(shí)，選擇單元507則選擇利用第四過濾單元過濾信號(hào)等處理后所得的第四速度。
圖6為本發(fā)明估計(jì)移動(dòng)單元移動(dòng)速度的系統(tǒng)的第二實(shí)施例。此實(shí)施例可進(jìn)一步節(jié)省硬件資源。此實(shí)施例包含接收單元601、第一過濾單元6031、第二過濾單元6033、第三過濾單元6035、第四過濾單元6037、估計(jì)單元6051、第四估計(jì)單元605及選擇單元607。
與第一實(shí)施例相同，接收單元601接收相關(guān)于移動(dòng)單元傳送的信號(hào)。接著，第一過濾單元6031、第二過濾單元6033、第三過濾單元6035及第四過濾單元6037分別將此信號(hào)加以過濾，得到第一信號(hào)、第二信號(hào)、第三信號(hào)及第四信號(hào)。不同的地方在于，此實(shí)施例利用一個(gè)估計(jì)單元607，根據(jù)第一信號(hào)、第二信號(hào)、第三信號(hào)及第四信號(hào)估計(jì)此移動(dòng)單元移動(dòng)速度，各自得到第一速度、第二速度、第三速度及第四速度。此估計(jì)單元607系利用一切換器(switch)，切換第一信號(hào)、第二信號(hào)、第三信號(hào)及第四信號(hào)傳輸路徑，分別估計(jì)移動(dòng)單元移動(dòng)速度，以節(jié)省硬件資源。
最后，選擇單元607根據(jù)第一速度、第二速度、第三速度及第四速度選擇移動(dòng)單元移動(dòng)速度。而選擇單元607選擇此移動(dòng)單元移動(dòng)速度的方法與第一實(shí)施例的選擇單元507相同，系參照利用各過濾單元后的信號(hào)自相關(guān)系數(shù)平均值及移動(dòng)單元速度的相對(duì)關(guān)系。
藉由以上較佳具體實(shí)施例的詳述，希望能更加清楚描述本發(fā)明的特征與精神，而上述所揭露的較佳具體實(shí)施例并非對(duì)本發(fā)明的范疇的限制。相反地，上述的說明以及各種改變及均等性的安排皆為本發(fā)明所欲受到保護(hù)的范疇。因此，本發(fā)明的權(quán)利要求的范疇?wèi)?yīng)該根據(jù)上述的說明作最寬廣的解釋，并涵蓋所有可能均等的改變以及具均等性的安排。
權(quán)利要求
1.一種在移動(dòng)無線通訊系統(tǒng)中估計(jì)一移動(dòng)單元移動(dòng)速度的方法，包含步驟(A)接收該相關(guān)于該移動(dòng)單元傳送的一信號(hào)；(B)利用一第一過濾單元將該信號(hào)過濾，得到一第一信號(hào)，該第一過濾單元具有一預(yù)定的第一截止頻率；(C)藉由該第一信號(hào)估計(jì)該移動(dòng)單元移動(dòng)速度，得到一第一速度；(D)利用一第二過濾單元將該信號(hào)過濾，得到一第二信號(hào)，該第二過濾單元具有一預(yù)定的第二截止頻率；藉由該第二信號(hào)估計(jì)該移動(dòng)單元移動(dòng)速度，得到一第二速度；以及(E)根據(jù)該第一速度及該第二速度，選擇該第一速度或該第二速度為該移動(dòng)單元移動(dòng)速度。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(E)決定選擇速度的方法是根據(jù)一預(yù)定速度值，該方法進(jìn)一步包含當(dāng)該第一速度小于該預(yù)定速度值，選擇該第二速度為該移動(dòng)單元移動(dòng)速度。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中該第一截止頻率為375赫茲，該第二截止頻率為250赫茲。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中該預(yù)定速度值為120公里/小時(shí)。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其中該第一截止頻率為250赫茲，該第二截止頻率為125赫茲。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，其中該預(yù)定速度值為60公里/小時(shí)。
7.如權(quán)利要求2所述的方法，其中該第一截止頻率為125赫茲，該第二截止頻率為62.5赫茲。
8.如權(quán)利要求3所述的方法，其中該預(yù)定速度值為30公里/小時(shí)。
9.一種估計(jì)一移動(dòng)單元移動(dòng)速度的系統(tǒng)，包含一接收單元，用于接收該相關(guān)于該移動(dòng)單元傳送信號(hào)的一信號(hào)；一第一過濾單元，用于將該信號(hào)過濾，得到一第一信號(hào)，該第一過濾單元具有一預(yù)定的第一截止頻率；一第二過濾單元，用于將該信號(hào)過濾，得到一第二信號(hào)，該第二過濾單元具有一預(yù)定的第二截止頻率；一估計(jì)單元，用于藉由該第一信號(hào)估計(jì)該移動(dòng)單元移動(dòng)速度，得到一第一速度及藉由該第二信號(hào)估計(jì)該移動(dòng)單元移動(dòng)速度，得到一第二速度；以及一選擇單元，根據(jù)該第一速度及該第二速度，選擇該第一速度或該第二速度為該移動(dòng)單元移動(dòng)速度。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中該選擇單元具有一預(yù)定速度值。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)該第一速度小于該預(yù)定值時(shí)，選擇單元選擇該第二速度為該移動(dòng)單元移動(dòng)速度。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中該第一截止頻率為375赫茲(Hz)，該第二截止頻率為250赫茲。
13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中該預(yù)定速度值為120公里/小時(shí)。
14.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中該第一截止頻率為250赫茲，該第二截止頻率為125赫茲。
15.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中該預(yù)定速度值為60公里/小時(shí)。
16.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中該第一截止頻率為125赫茲，該第二截止頻率為62.5赫茲。
17.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中該預(yù)定速度值為30公里/小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種估計(jì)一移動(dòng)單元移動(dòng)速度的方法及系統(tǒng)。首先，本發(fā)明接收相關(guān)于移動(dòng)單元傳送信號(hào)的信號(hào)。利用第一過濾單元將信號(hào)過濾，得到第一信號(hào)，此第一過濾單元具有預(yù)定的第一截止頻率。藉由第一信號(hào)估計(jì)移動(dòng)單元移動(dòng)速度，得到一第一速度。利用第二過濾單元將信號(hào)過濾，得到第二信號(hào)，此第二過濾單元具有預(yù)定的第二截止頻率。藉由第二信號(hào)估計(jì)移動(dòng)單元移動(dòng)速度，得到一第二速度。并根據(jù)第一速度及第二速度，選擇移動(dòng)單元移動(dòng)速度。
文檔編號(hào)H04W36/32GK1509105SQ0215637
公開日2004年6月30日 申請(qǐng)日期2002年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月18日
發(fā)明者彭寶杞 申請(qǐng)人:明基電通股份有限公司