專利名稱：估算無線通信系統(tǒng)中終端的速度的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及通信系統(tǒng)，特別涉及估算無線通信系統(tǒng)中終端的速度的技術(shù)。
背景技術(shù)：
用來確定終端位置的常用手段是測定從已知位置的多個信號源將一些信號發(fā)送至該終端所需的時間?？商峁﹣碜砸阎恢玫亩鄠€發(fā)射器信號的一個系統(tǒng)是眾所周知的全球定位系統(tǒng)(GPS).GPS系統(tǒng)的衛(wèi)星根據(jù)GPS主程序表被設(shè)置在精確的軌道中。GPS衛(wèi)星的位置能用衛(wèi)星自己發(fā)送的不同組的信息(如日歷和星歷表)來確定?？商峁﹣碜砸阎祷氐厍蛭恢玫陌l(fā)射器(即基站)的信號的另一個系統(tǒng)是無線(蜂窩)通信系統(tǒng)。
來自衛(wèi)星和/或基站的信號可用來估算終端的位置。通過接受和處理從這些發(fā)射器發(fā)送的信號，可以估算信號從發(fā)射器移動到終端所需的時間，并用它計算出發(fā)射器和終端之間的距離(或范圍)。信號自身還可以包括給出發(fā)射器位置的信息。通過精確地測定與已知位置的三個或更多發(fā)射器之間的距離，終端的位置可用三邊測量來進(jìn)行測定。
在某些場合和對某些應(yīng)用來說，也需要確定終端的速度。在一種估算速度的簡易技術(shù)中，對終端的一系列的位置定位點進(jìn)行測定，并用它們估算它的速度。但是，這種技術(shù)存在一些缺點。一個缺點是使用位置定位點估算速度。如果位置定位點以短時間間隔被測定，則位置定位點的小誤差會導(dǎo)致速度估算的大誤差。但是，如果位置定位點以較長時間間隔被測定，則位置定位點會更多表現(xiàn)為終端的平均速度而不是瞬時速度。
第二個缺點是有關(guān)終端處的共用資源。在許多終端設(shè)計中，用于聲音和/或數(shù)據(jù)通信中某些和所有元件也被用于位置測定。這些終端設(shè)計通常不允許共用資源被同時使用于通信和位置測定。因此，在進(jìn)行位置測定時，通信一般是被禁止的，反之亦然。獲取幾個連續(xù)位置定位點則需要在一個延長時間段內(nèi)，終端多停留在GPS模式，或者反復(fù)地中斷通信。
因此，現(xiàn)有技術(shù)需要有些能有效地和精確地估算無線通信系統(tǒng)中終端速度的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一些估算無線通信系統(tǒng)中終端速度的技術(shù)。終端的移動導(dǎo)致終端處收到的每個發(fā)射信號的多普勒頻率漂移。這種多普勒頻率漂移與終端速度有關(guān)，其可通過接收信號進(jìn)行處理，從而為一些衛(wèi)星通過一組(在終端處接收到的)發(fā)射信號中的頻率誤差來精確地估算。下面將進(jìn)一步詳細(xì)介紹各種方案，終端速度可(1)基于來自基站和衛(wèi)星的信號或者僅根據(jù)來自衛(wèi)星的信號來估算和(2)對三維(如地球中心、地球定位)或者二維(如東、北)的幀來進(jìn)行估算。
本發(fā)明的一個實施例提供了無線通信系統(tǒng)中終端速度的估算方法。按照這個方法，一開始，先測定終端、基站和二個或多個衛(wèi)星中每個衛(wèi)星的位置。還可以對每個衛(wèi)星測定偽距的剩余變化率。然后，根據(jù)終端、基站和衛(wèi)星的定位和對衛(wèi)星所測定的偽距的剩余變化率可作成一組方程式。此后，根據(jù)這組方程式，可以估算終端的速度。
為了測定衛(wèi)星的偽距的剩余變化率，先將接收到的信號(它包括從衛(wèi)星發(fā)射的信號)下變頻，以提供一基帶信號。然后對每個衛(wèi)星測定該基帶信號的頻率誤差。還估算來自每個衛(wèi)星的信號頻率中的多普勒頻率漂移。然后根據(jù)對該衛(wèi)星估算的基帶頻率誤差和多普勒頻移確定每個衛(wèi)星的偽距離變化的剩余速率。
有時，終端速度的估算可以不用基站進(jìn)行。這時，對三個或多個衛(wèi)星測定偽距的剩余變化率，并且對接收信號進(jìn)行下變頻的振蕩器的頻率誤差變成一附加的未知量，該未知量可用一附加衛(wèi)星測量來求出。速度估算技術(shù)將在下面進(jìn)一步詳細(xì)介紹。
本發(fā)明進(jìn)一步提供了其它方法、計算機(jī)程序產(chǎn)品、接收器裝置、終端、設(shè)備和元件。用它們實施各種方案、實施例和本發(fā)明的特征將在下面進(jìn)一步詳細(xì)介紹。
附圖的簡要說明通過參照附圖閱讀了本發(fā)明的詳細(xì)描述后，讀者將會跟更清楚地了解本發(fā)明的特點、本質(zhì)和優(yōu)點。圖中，相同的附圖標(biāo)記所表示的意義相同。


圖1是可構(gòu)成本發(fā)明各種方案和實施例的一系統(tǒng)的簡化圖。
圖2是終端進(jìn)行位置和速度估算時所進(jìn)行的某些處理實施例的方框圖。
圖3是根據(jù)來自衛(wèi)星和一基站的信號執(zhí)行終端速度估算的過程的實施例的流程圖。
附圖的詳細(xì)說明圖1是可執(zhí)行本發(fā)明各種方案和實施例的一系統(tǒng)的簡化圖。其位置和速度待確定的終端110接收來自一些發(fā)射器發(fā)送的信號，這些發(fā)射器可以是一無線通信系統(tǒng)的基站120和/或GPS的衛(wèi)星130。一般來說，具有已知位置或能被確定位置的任何類型的發(fā)射器可被用來估算位置和速度。
終端110可以是能測定被發(fā)射信號相對于基準(zhǔn)時間的到達(dá)時間的任何裝置。在一個實施例中，終端110是能接收來自若干個發(fā)射器的信號的蜂窩電話。在另一些實施例中，終端110可以是一個電子裝置(如計算機(jī)終端、個人數(shù)字輔助設(shè)備(PDA)，等等)，該電子裝置有一無線調(diào)制解調(diào)器、一獨立應(yīng)用GPS接收器、能接收來自衛(wèi)星和/或基站的接收器或其它任何類型的接收器。
終端110的位置和速度可以基于終端處收到的信號(如從GPS衛(wèi)星和/或基站發(fā)射的信號)加上從其處信號產(chǎn)生的發(fā)射器的位置來估算。該終端的位置和速度可以用該終端、無線通信系統(tǒng)中定位裝置(PDE)140、一基站、或一些其它裝置來估算。向進(jìn)行位置和速度估算的裝置提供必要的信息(如相關(guān)的測量值和或者是發(fā)射器的位置或者是確定這些位置的裝置)。
GPS位置可以通過處理衛(wèi)星發(fā)射的信號來確定。每個衛(wèi)星發(fā)射“日歷”信息，其中包括星座中所有衛(wèi)星粗略的位置信息。每個衛(wèi)星還發(fā)射“星歷”信息，其中包括由地球跟蹤站跟蹤和報道的其自己軌道的較精確版本的信息。對于執(zhí)行終端位置和速度的估算的裝置來說，基站的位置可以是已知的(如經(jīng)過消信)。例如，該終端可包括一基站位置和/或衛(wèi)星位置的數(shù)據(jù)庫，或這些位置可以由PDE或基站來提供。作為另一個方案，基站或PDE可對終端進(jìn)行位置和速度的估算，并且可以有衛(wèi)星和/或基站位置的信息。衛(wèi)星和/或基站的位置信息也可以經(jīng)過消信傳輸。
GPS衛(wèi)星和基站可作為估算一終端的位置的基點。通過精確量與已知位置處三個發(fā)射器的距離，該終端的位置能用三邊測量來測定。通過測量信號從發(fā)射器傳送到終端所需的時間，終端能估算距每個發(fā)射器的距離。如果信號從發(fā)射器發(fā)送的時間是已知的(例如，標(biāo)明在信號中)，則信號的傳送時間可以通過觀察信號在終端處被收到的時間(根據(jù)其內(nèi)時鐘脈沖)來測定。但是，通常發(fā)送和接收之間的時間量是不可能精確確定，這是因為發(fā)射器和終端處的時鐘脈沖之間存在偏移的緣故。因此，根據(jù)基準(zhǔn)時間和信號收到時的時間的差，一般就可獲得“偽距”。
圖2是終端110a進(jìn)行一些處理來估算其位置和速度的一實施例的方框圖。開始時，由基站和/或衛(wèi)星發(fā)送的信號由天線212接收，并送到放大器/波濾器單元214中，這樣可調(diào)節(jié)(如濾波器和放大器)收到的信號，提供經(jīng)調(diào)節(jié)的射頻(RF)信號。然后，混頻器216用振蕩器218提供的本機(jī)振蕩器(LO)信號，把射頻信號向下變頻至基帶。該基帶信號接著可由放大器/濾波器單元220放大和濾波，然后由模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)222被數(shù)字化，來提供(復(fù)合)數(shù)據(jù)樣本。
在一典型的接收器設(shè)計中，可能有一級或多級放大器、濾波器、混頻器等等。舉例來說，接收到的信號可以首先用第一LO信號向下變頻至中頻(IF)，隨后用第二LO信號(正交)向下變頻至基帶。為簡化起見，這些不同的信號調(diào)節(jié)級被歸并成圖2所示的方框中。例如，混頻器216可代表一個或多個向下變頻級(如從射頻至中頻，以及從中頻到基帶)。
在圖2所示的實施例中，數(shù)據(jù)取樣送到旋轉(zhuǎn)器224，該旋轉(zhuǎn)器用信號發(fā)生器226提供的載波信號轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)取樣的中心頻率。旋轉(zhuǎn)取224可做成一復(fù)合數(shù)字乘法器，把數(shù)據(jù)信號與載波信號相乘提供變換的數(shù)據(jù)取樣。然后，一解調(diào)器228接收并進(jìn)一步處理該旋轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)取樣，來提供各種類型的信息(如將在下文中描述的頻率和定時信息)，并進(jìn)一步為后續(xù)的譯碼器230提供經(jīng)解調(diào)的數(shù)據(jù)。
控制器240接收來自解調(diào)器228的頻率和定時信息，并把控制信號提供到振蕩器218和/或信號發(fā)生器226。這些控制信號可用來設(shè)置或調(diào)節(jié)傳送到混頻器216的LO信號的頻率和傳送到旋轉(zhuǎn)器224的載波信號的頻率。
終端的速度可根據(jù)(在終端處接收的)發(fā)送信號的載波頻率相對于標(biāo)稱的載波頻率的偏移來進(jìn)行估算。相對于對地固定的幀每個衛(wèi)星以一速度矢量Vsi移動，而終端也可相對于該幀，以速度向量VT移動。每個衛(wèi)星發(fā)射具有載波頻率fCsat，i的信號，并且該信號在終端處以頻率fRsat，I被接收。信號的接收頻率和發(fā)送頻率可表示為fRsat，I＝fCsat，i+fVsat，i+ fVter，i方程式(1)其中，fCsat，i是從第i個衛(wèi)星發(fā)送的信號的頻率，fVsat，i是由于衛(wèi)星的運動而(在終端處觀察到的)第i個衛(wèi)星載波頻率的多普勒漂移(fVsat，i與衛(wèi)星的速度相關(guān))。
fVter，i是由于終端的運動而(在終端處觀察到的)第I個衛(wèi)星載波頻率的多普勒漂移(fVter，i與終端的速度相關(guān))。
fRsat，I是在終端處收到的第i個衛(wèi)星發(fā)送的信號的頻率。
如圖2所示，被接收的信號用具有頻率為fCterLO信號，通過混頻器216被向下變頻。由第i個衛(wèi)星發(fā)送的信號頻率可表示為等于標(biāo)稱載波頻率fnom加上相對于該標(biāo)稱頻率的偏差fOsat，i(即，fCsat，i＝fnom+fOsat，i).終端振蕩器的頻率fCter，可表示為等于標(biāo)稱載波頻率fnom，加上相對于該標(biāo)稱頻率的偏差fOter，(即，fCter＝fnom+fOter).于是，方程式(1)可表示為fRsat，I＝fnom+fOsat，i+fVter，i方程式(2)在由混頻器216的向下變頻，第i個衛(wèi)星的基帶的信號具有(相距0赫茲)頻率誤差fbb，i，其可以表示為fbb，i＝fRat，I-fCter＝(fnom+fOsat，i+fVsat，i+fVter，i)-(fnom+fOter)＝fVsat，i+fVter，i+fOsat，i-fOter方程式(3)如下文中將作進(jìn)一步詳所-述的那樣，由于終端的移動，終端的速度與被接收信號中的多普勒頻移fVter，i相關(guān)。為了確定終端的多普勒頻移，等式(3)中的fVsat，i、fOsat，i和fOter項可以估算和去除，或可以計算出來。
在一個實施例中，可以估算由于衛(wèi)星的運動而產(chǎn)生的接收信號的多普勒頻移fVsat，i，(例如，通過一輔助裝置，被提供給該終端或進(jìn)行計算的其它一些裝置，來估算該終端的速度和位置)。該輔助裝置可以是一具有跟蹤衛(wèi)星和估算衛(wèi)星速度和多普勒頻移能力的基站。
通常。衛(wèi)星相對于地球上一特定基準(zhǔn)位置(如在基站位置或終端位置)的速度，是可以通過衛(wèi)星星歷信息而精確地確定的。此特定基準(zhǔn)位置的準(zhǔn)確性僅僅在一定程度上反映了衛(wèi)星多普勒頻移的數(shù)值。舉例來說，基準(zhǔn)位置中一公里的誤差會在衛(wèi)星多普勒頻移中產(chǎn)生小于一赫茲的誤差。在這種情況下，開始時，可以在基站位置處估算衛(wèi)星多普勒頻移。如果終端位于該基站的10公里范圍內(nèi)，則如在基站處估算的那樣，該衛(wèi)星的多普勒頻移，在終端處會有小于10赫茲的誤差，這個誤差對許多應(yīng)用來說是可以接受的。以后，只要終端位置根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中任意數(shù)量的位置測定技術(shù)可被估算出來，則衛(wèi)星多普勒頻移就可在終端位置處(而不是在基站的位置處)被精確地估算出來。對用來估算終端速度的每個衛(wèi)星，其多普勒頻移可以被估算出來。
基帶頻率誤差fbb，i，可以被估算出來并采用下文中詳述的方式用來估算終端的速度。在一個實施例中，基帶頻率誤差fbb，i，可以根據(jù)用來獲取和跟蹤來自一發(fā)射器信號頻率的一頻率控制環(huán)路來估算。(由頻率控制環(huán)路跟蹤的)該信號的接收頻率可以從信號標(biāo)稱載波頻率中減去，以便為該發(fā)射器提供基站頻率誤差fbb，i?？梢杂靡粋€頻率控制環(huán)路來獲取和跟蹤來自每個發(fā)射器的信號。
在另一個實施例中，基站頻率誤差fbb，i，是通過在數(shù)據(jù)取樣上進(jìn)行信號處理來估算的。為了滿足聯(lián)邦通信委員會(FCC)對日益增長的緊急911(E-911)服務(wù)所托管的要求，終端需要在惡劣的環(huán)境(如稠密城市區(qū)和室內(nèi))和低信噪加干擾比(CNR)中工作。為了達(dá)到這個目的，需要將接收信號對較長時間段進(jìn)行相干積分，以測定噪聲時的信號。為了在更長時間內(nèi)對信號進(jìn)行積分從而不出現(xiàn)顯著的信號丟失，就必須更好地估算在終端處接收的發(fā)送信號的頻率，以便使頻率誤差盡可能地小。此頻率誤差可通過估算和去除衛(wèi)星多普勒頻移和載波頻偏(offset)的方法來減少。
在一個實施例中，衛(wèi)星載波頻偏fOsat，i，是根據(jù)衛(wèi)星發(fā)送的星歷信息來估算的。被估算的衛(wèi)星載波頻偏 可以與該衛(wèi)星多普勒頻移的一初始估算值 相結(jié)合，并提供到終端。
終端接收(也可以是導(dǎo)出)衛(wèi)星多普勒頻移的初始估算值對基站位置的測定的)和估算衛(wèi)星載波頻偏 并將旋轉(zhuǎn)器的載波信號的頻率設(shè)置為這樣一個頻率(即，fgen,i=f~Vsat,i+f^Osat,I).]]>在用載波信號通過旋轉(zhuǎn)器224進(jìn)行數(shù)據(jù)取樣的數(shù)字旋轉(zhuǎn)后，經(jīng)旋轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)取樣具有的頻率誤差(相對于0赫茲)為frot，i，其可以表示為frot,i=fbb,i-(f~Vsat,i+f^Osat,I)]]>=fVsat,i+fVter,i+fOsat,i-fOter-f~Vsat,i-f^Osat,I]]>=ΔfVsat,i+fVter,i+ΔfOsat,i-fOter]]>方程式(4)其中，ΔfVsat，i是第i個衛(wèi)星的多普勒頻移初始估算值誤差(即，ΔfVsat,i=fVsat,i-f~Vsat,i);]]>而ΔfOsat，i是第i個衛(wèi)星的載波頻偏估算值的誤差(即，ΔfOsat,i=fOsat,i-f~Osat,i).]]>頻率誤差frat，i一般落在根據(jù)方程式(4)以和的形式表示的每個組成元件的一估算范圍而估算得到的范圍內(nèi)。衛(wèi)星多普勒頻移fVsat，i一般是±5千赫的數(shù)量級上，但是，衛(wèi)星多普勒頻移的初始估算值誤差ΔfVsat，i一般在數(shù)十個赫茲數(shù)量級上。對合理車輛速度，終端的多普勒頻率漂移fVter，i在±200赫茲范圍內(nèi)，衛(wèi)星的載波頻偏的估算值誤差可忽略不計。終端的載波頻偏fOter與各種因素有關(guān)。但是，如果終端振蕩器鎖定在基站載波頻率上，且該基站又具有非常精確基頻，則這一項會與fVter，i具有相同的范圍。因此，在這些情況下，此旋轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)取樣的頻率誤差frot，i在±500赫茲的范圍內(nèi)。
在一實例中，旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)取樣的頻率誤差frot，i，可以通過(1)粗略頻率選擇(2)編碼相位選擇和(3)精確頻率選擇的方法來進(jìn)行估算，粗略頻率選擇給出該終端載波頻率誤的粗略估算值，使fOter盡可能地小，并且可從數(shù)據(jù)樣本中去除該本中去除衛(wèi)星多普勒頻移的初始估算值，編碼相位選擇確定在終端處接收到的每個發(fā)送信號的時序。該時序在此后可被用來估算與發(fā)射器的偽距，精確頻率選擇估算旋轉(zhuǎn)器頻率誤差frot，i。也可以使用其他處理次序和/或其它方案來推導(dǎo)所必須的時序和頻率誤差信息，這些都屬于本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
為了進(jìn)行編碼相位的搜尋，對接收信號進(jìn)行處理，以確定用來估算終端位置和速度而使用的每個發(fā)送信號的時序，由于發(fā)送信號包據(jù)可用擴(kuò)展碼進(jìn)行擴(kuò)展的數(shù)據(jù)，基帶頻率誤差，fbb，i，是一非純音(non-pure tone)。該擴(kuò)展碼通常是一偽散機(jī)噪聲(PN)序列，例如用于GPC衛(wèi)星的金(Gold)PN碼。通過使旋轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)取樣與在發(fā)射器處使用的同一擴(kuò)展序列相互關(guān)聯(lián)，可在終端處確定被發(fā)送信號的時序。
具體說來，在不同的頻偏(或相位)下，使旋轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)取樣與本地產(chǎn)生的PN序列相互關(guān)聯(lián)，并且，每個PN相位對應(yīng)于一種發(fā)射信號的時序假設(shè)。對于每種假設(shè)來說，可以使短的數(shù)據(jù)取樣段(即，相對于基帶頻率誤差為較短者)與該假設(shè)下的PN序列相互關(guān)聯(lián)，并且(非相干)累加多個取樣段的相互關(guān)聯(lián)結(jié)果，以提供該假設(shè)下的相互關(guān)聯(lián)結(jié)果。通過去除衛(wèi)星多普勒頻移，該旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)取樣的頻率誤差被減少，并且對于相干積分可用較長的積分時間(即，較長數(shù)據(jù)段)來改善信號的檢測。由于相互關(guān)聯(lián)而產(chǎn)生的較高能量也會促進(jìn)從基帶獲取數(shù)據(jù)而進(jìn)行的解調(diào)。
對于精確頻率搜尋階段，使用相干積分和非相干積分，對各種假設(shè)進(jìn)行相互關(guān)聯(lián)測試，以確定各種頻偏下的能量數(shù)值?？梢愿鶕?jù)快速付里葉變換(FFT)，或其它某種合適的旋轉(zhuǎn)和累積相關(guān)技術(shù)，來進(jìn)行相干積分。具體說來可以使旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)取樣會與一本地產(chǎn)生的序列相關(guān)，而該序列是用與將被復(fù)原的特定發(fā)送信號相關(guān)的PN碼來編碼的。對NFFT段進(jìn)行相關(guān)處理，以提供NFFT相關(guān)值的矢量。FFT的輸出表示數(shù)據(jù)取樣與本地產(chǎn)生序列之間的相關(guān)強(qiáng)烈程度。此外，出現(xiàn)最高相關(guān)值時特定頻率接收器(bin)表示，本地產(chǎn)生的序列的頻率與從正被處理衛(wèi)星(即與隊本地生成的序列進(jìn)行編碼時對所用的PN碼相關(guān)的衛(wèi)星)的信號頻率之間的頻偏。具有最高能量的頻率接收器產(chǎn)生最佳頻率和編碼相位假設(shè)(即比頻率接收器是該旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)取樣的最佳頻率誤差frot，i估算值)。
頻率搜尋階段提供該旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)取樣中的頻率誤差frot，i的一個估算值，該頻率誤差可表示為f^rot,i=ΔfVsat,i+f^Vter,i+ΔfOsat,i-fOter]]>(方程式5)可通過將(1)衛(wèi)星多普勒頻移 (已在基站位置處確定)的初始估算值；以及(2)所估算的衛(wèi)星載波頻偏 與在旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)取樣的估算頻率誤差frot，i相加估算基帶頻率誤差。這可用下述方程式來表示f^bb,i=f^rot,i+(f~Vsat,i+f^Osat,i)]]>=ΔfVsat,i+f^Vter,i+ΔfOsat,i-fOter+f~Vsat,i+f^Osat,i]]>=fVsat,i+f^Vter,i+fOsat,i-fOter,]]>(方程式6)其中 是估算的基帶頻率誤差，在方程式(6)中， 可由終端來估算?？蓮碾S后針對終端位置(一旦被測定)更精確地來估算，fVsat，i是與終端速度相關(guān)的未知量， 可以通過估算和計算得到；fOsat，i也可以是一個可求得的未知量。
如上所述，基帶頻率誤差可以在不使用頻率控制或跟蹤回路的情況下進(jìn)行估算。在這種情況下，基帶頻率誤差可通過對一些PN相位假設(shè)和一些頻率器相關(guān)進(jìn)行估算，頻率發(fā)射器的大小與相干積分周期相關(guān)。較長的相干積分周期需要較小的頻率接收器，以便減少積分損失，從而得到較高的精度。
如果終端的振蕩器被從屬于或鎖定于基站載波頻率，且如果通信系統(tǒng)的基頻或者是(1)精確的(從GPS系統(tǒng)或從非常精確時鐘中導(dǎo)出)；或是(2)穩(wěn)定但(相對于-精確源測出的)偏離了某一已知值，則由于該終端相對于基站的運動，該終端振蕩器頻偏fOter的未知部分，與多普勒頻移相對應(yīng)。終端速度Vr可按照下述方法，根據(jù)所估算的基帶頻率誤差fbb，i來進(jìn)行估算。一開始，根據(jù)(如，用采用編碼相位搜尋而得到的PN偏移所標(biāo)識的)發(fā)射器發(fā)射信號的到達(dá)期間，可以確定用于估算終端速度和位置的每個發(fā)射器(即每個衛(wèi)星和/或每個基站)的偽距測量值。終端位置則可以用對發(fā)射器的偽距測量值及其位置來進(jìn)行估算。可利用現(xiàn)有技術(shù)中已知的各種技術(shù)來進(jìn)行定位。
剩余偽距變化率，則可根據(jù)方式(6)所示的估算基帶頻率誤差推導(dǎo)出來。為了估算此基帶頻率誤差，可以在一開始，估計因每個發(fā)射器(例如每個衛(wèi)星)的運動而造成的多普勒頻移(如，在基站處)，并提供終端(或PDE或其它某些裝置)。然后，采用上述對每一發(fā)射器(如每一衛(wèi)星)進(jìn)行位置和速度估算的方法，可以估算基帶頻率誤差。對于上述實施例來說，可以通過確定旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)取樣的頻率誤差并加回發(fā)射器多普勒頻移的初始估算值來進(jìn)行估算基帶頻率誤差。對每個發(fā)射器來說，基帶頻率誤差的估算值fbb，i可用如方程式(6)來表述為；f^bb,i=fVsat,i+f^Vter,i+fOsat,i-fOter]]>(方程式7)其中i是發(fā)射器的一個指數(shù)(即，i＝1，2…)。
終端的速度VT(例如，在X，Y和Z平面內(nèi))和終端載波頻率fOter是待求解的未知量。為了求得這些未知量，對于標(biāo)稱載波頻率fnom的(或終端或衛(wèi)星振蕩器頻率)，通過乘以λ估算值可以轉(zhuǎn)換成速度(米/秒)乘以相對于標(biāo)稱載波頻率fnom(或終端或衛(wèi)星振蕩器頻率)的波長λ，可以將每一發(fā)射器的基帶頻率誤差估算值 轉(zhuǎn)換成速度(以每秒的米數(shù)為單位)。假定衛(wèi)星位置是已知的，已知終端位置是如上所述被確定的，則未知量可用下述表示。f^bb,i·λ=f^Vsat,i·λ-v‾T·l‾Si+f^Osat,i·λ-fOter·λ]]>(方程式8)其中， 是經(jīng)修正的(一般更精確)的衛(wèi)星多普勒頻移(例如，在終端位置處所確定的)估算值。
VT的是該終端的速度向量(等求解的未知量)和lsi是從終端到衛(wèi)星的單位向量(根據(jù)衛(wèi)星和終端的已知座標(biāo)確出)從方程式(7)和(8)，終端的速度可以表示為f^Vter,i·λ=-v‾T·l‾Si]]>(方程式9)第i個衛(wèi)星的的剩余偽距變化率(在已經(jīng)估算和去除了衛(wèi)星運動和載波頻偏以后)可以表示為 (方程式10)對每個衛(wèi)星的剩余偽距變化率 可以基于(1)估算的基帶頻率誤差 (2)該衛(wèi)星多普勒頻率漂移 的待修正估算值，(3)該衛(wèi)星載波頻偏 和(4)振蕩器頻率的波長λ，來進(jìn)行測定，方程式(8)和(10)也表明，衛(wèi)星的剩余偽距變化率是由于該終端多普勒頻移fVter，i和該終端載波頻偏fOter造成的。
方程式(10)可用來各種情況下終端的速度VT。舉例來說，當(dāng)來自衛(wèi)星和基站的信號都用來進(jìn)行位置和速度估算時，或者當(dāng)只有來自衛(wèi)星的信號用來進(jìn)行位置和速度估算時，可以使用方程式(10)。同樣，方程式(10)也用應(yīng)用于任何產(chǎn)生標(biāo)幀和維數(shù)。某些這類方案將在下面進(jìn)一步介紹。
用衛(wèi)星和單一基站進(jìn)行一終端的三維速度估算如果從服務(wù)基站發(fā)送的信號的載波頻率等于標(biāo)稱的載波頻率(或載波頻偏是已知的并且是可以進(jìn)行調(diào)節(jié)或計算的)，則該終端處的任何振器頻率誤差fOter將是由于該終端相對于該服務(wù)基站的運動而造成的，在這種情況下，將不需要該終端載波頻率當(dāng)作獨立的未知量，而要把它處理成是該終端的一個函數(shù)。因此，可以在進(jìn)行速度估算時，選擇其中的一個未知量，并且所需的測量數(shù)也被減少一個。但是，因為靠近對基站，在進(jìn)行速度計算前必須精確地知道該終端的位置。
為了根據(jù)從衛(wèi)星和一單一基站發(fā)射的信號來估算該終端的三維(3D)速度，使用下列表達(dá)式x＝(x y z)是在ECEF(地球中心，地球固定)幀中該終端的座標(biāo)xSi＝(xSiySizSi)是第i個衛(wèi)星在ECET幀中的座標(biāo)；xB＝(xByBzB)是該基站在ECEF幀中的座標(biāo) 是在ECEF幀中該終端地速度矢量，其中 和 分別是在x，y，z平面中終端速度；l‾Si=x‾-x‾Si|x‾-x‾Si|]]>是在EFEF幀中表述的從第i個衛(wèi)星位置指向到終端位置的單位矢量l‾B=x‾-x‾B|x‾-x‾B|]]>是在ECEF幀中表述的從終端位置指向到基站位置的單位矢量。
是第i個衛(wèi)星的剩余偽距變化率(在已經(jīng)估算和去除了衛(wèi)星運動的影響以后)。
由于存在三個未知量(即 和 )，因而需要使用三個或更多衛(wèi)星來估算終端的速度。開始時，每個衛(wèi)星的剩余偽距變化率(在已經(jīng)估算和去除了該衛(wèi)星運動和載波頻偏以后)可表示為 (方程式11)根據(jù)方程式(10)中所示的估算的基帶頻率誤差 估算的衛(wèi)星多普勒頻移 和估算的衛(wèi)星載波頻偏 可以估算衛(wèi)星的剩余偽距變化率 由于頻率誤差估算值 和 噪聲造成的誤差的影響，因而剩余偽距變化率也受噪音造成的誤差的影響。
所有衛(wèi)星的測量值可用來作出一組方程式，該組方程式可表示為 (方程式12)為了簡單起見，定義了下述標(biāo)記 是衛(wèi)星的剩余偽距變化率矢量，其中，“T”表示置換
是待求解未知量的一個矢量，本例中是終端速度矢量。
方程式(10)則可表示為M＝Au+N (方程式13)其中N是噪聲矢量。
矢量u的最小方差線性估算值可以表達(dá)為。u‾=(ATRN-1A)-1ATRN-1M‾]]>(方程式14)其中，RN是該噪聲測量值的協(xié)方差矩陣。該協(xié)方差矩陣RN通常是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中眾所周知，但在此不作介紹的接收器裝置和系統(tǒng)的特定設(shè)計(例如，信號頻寬，被接收信號能量等)來估算的。
該u的估算協(xié)方差矩陣RT可以表達(dá)為RT=(ATRN-1A)-1]]>(方程式15)協(xié)方差矩陣RT提供了u的估算值(或其質(zhì)量)的置信度。因此，該協(xié)方差矩陣RT可與一特定閾值作比較，且此比較結(jié)果可用于各種目的(例如，來決定是否使用或拋棄u的估算值)。
用衛(wèi)星和一單一基站來進(jìn)行-終端的二維速度估算在多數(shù)場合下，人們對于縱向速度是不感興趣的。因此，如果在與基站相關(guān)的ENU(東，北，向上)幀中進(jìn)行計算的話，(在終端語基站之間的距離較小的時候，與終端位置處ENU幀的軸取向幾乎相同)，不估算“向上”矢量，就可以減少未知量的個數(shù)。可以使用下列標(biāo)記x′3D＝(x′y′z′)是在ENU幀中終端的三維座標(biāo)矢量；x′3D＝(x′siy′siz′si)是在ENU幀中第i個衛(wèi)星的三維座標(biāo)矢量；x′＝(x′y′)是在與服務(wù)基站相關(guān)的ENU幀中該終端開頭二個座標(biāo)；x′si＝(x′siy′si)是在ENU幀中第i個衛(wèi)星的二維座標(biāo)矢量； 是在EN(東、北)平面(假設(shè)為水平平面中)內(nèi)該終端速度矢量；l‾Si′=x‾′-x‾Si′|x‾′-x‾Si′|]]>是在ENU幀中表述的從第i個衛(wèi)星位置指向到終端位置的單位矢量；l‾B′=x‾′-x‾B′|x‾′-x‾B′|]]>是在ENU幀中表述的從終端位置指向到基站位置的單位矢量； 是在終端指向衛(wèi)星的矢量和東北平面之間所成角度的余弦；以及 是在東北平面中第i個衛(wèi)星的剩余偽距變化量的分量(在已經(jīng)估算和去除了衛(wèi)星運動和載波頻偏以后)。由于地球地曲率，與服務(wù)基站相關(guān)的ENU幀，幾乎與和終端相關(guān)的ENU幀是相同的(如果該終端被假設(shè)為在該服務(wù)基站10公里范圍內(nèi))。
由于有兩個未知量(即 和 )，可以使用兩個或更多衛(wèi)星來估算該終端的速度。每個衛(wèi)星的剩余偽距變化率可以被確定為 方程式(16a)這種剩余偽距變化率可以如下所述的表達(dá)為該終端速度和該衛(wèi)星和服務(wù)基站位置的函數(shù)。
方程式(16b)所有衛(wèi)星的測量值可用來作出一組方程式，該組方程式可用下式表示。
方程式(17)利用標(biāo)記 和 方程式(17)可用下式來表示。
M′＝A′u′+N 方程式(18)矢量u′的最小方差線性估算值可用下式表示u‾′=(A′TRN-1A′)-1A′TRN-1M‾′]]>方程式(19)u′的估算值的協(xié)方差矩陣RT′可用下式表示。RT′=(A′TRN-1A′)-1]]>方程式(20)用衛(wèi)星和多個基站進(jìn)行終端的三維速度估算如果終端與多個基站進(jìn)行通信(如在軟越區(qū)轉(zhuǎn)換)，則終端振蕩頻率是來自這些基站的信號載波頻率的加權(quán)平均值。如果加權(quán)系數(shù)在終端處是已知的，則可以測定和計算這些基站的載波頻率，且終端處任何振蕩誤差fOter將是由于該終端相對于這些基站的運動而造成的。
從第i個衛(wèi)星接受到的信號的頻率可以表達(dá)為如上述方程式(2)中所示的fRsat，i＝fnom+fOsat，i+fVsat，i+fVter，i同樣，從第i個衛(wèi)星接受到的信號的頻率也可表達(dá)為相等于標(biāo)稱載波頻率fnom加上(1)與標(biāo)稱頻率有關(guān)的該基站載波頻偏fObs，j，(2)由于該終端相對于基站運動而產(chǎn)生的基站載波頻率的多普勒頻移(即，fRbs，j＝fnom+fObs，j+fVbs，j)。如果衛(wèi)星基站和終端的載波頻率之間的關(guān)系是已知的，則衛(wèi)星載波頻頻fOsat，i和基站載波頻頻fObs，j也是已知的并且是可以計算得到的。為簡便起見，在下面的推導(dǎo)中，假設(shè)該基站載波頻頻fObs，j為0。
用系數(shù)αBj被用來把基站的載波頻率相組合起來，以便得到終端的LO頻率。定義這些系數(shù)，并使之滿足下式。Σj=1NBαBj=1]]>方程式(21)該終端振蕩頻率fCter則可用下式表達(dá)。fCter=Σj=1NBαBj·fRbs,j]]>方程式(22)其中，NB是基站的個數(shù)，在方程式(22)的兩邊乘以λ，并用(fnom+fVbs，j)替代fRbs，j則可以得到fCter·λ=Σj=1NBαBj·(fnom+fVbs,j)·λ=fnom·λ+Σj=1NBαBj·fVbs,j·λ]]>方程式(23)由于基站載波頻率的多普勒漂移fVbs，j是由于終端相對于基站的運動而引起的，因而可用下式來表示fCter·λ=fnom·λ-Σj=1NBαBj·(v‾T·l‾Bj)]]>方程式(24)在終端處用LO信號進(jìn)行向下變頻后，第i個衛(wèi)星的基帶頻率誤差(即為從衛(wèi)星中接收到的信號的剩余頻偏可表達(dá)為fbb，i＝fCsat，i+fVaat,i+fVter，i-fCter＝fnom+fOsat，i+fVsat，i+fVter,i-fCter方程式(25)在方程式(25)兩邊乘以λ，可得到下式fbb，i·λ＝fnom·λ+fOsat，i·λ+fVsat，i·λ+fVter，i·λ-fCter·λ 方程式(26)根據(jù)方程式(24)和(26)，可得到下式fbb,i·λ=fnom·λ+fOsat,i·λ+fVsat,i·λ+fVter,i·λ-[fnom·λ-Σj=1NBαBj·(v‾T·l‾Bj)]]]>=fOsat,i·λ+fVsat,i·λ+fVter,i·λ+Σj=1NBαBj·(v‾T·l‾Bj)]]>=fOsat,i·λ+(v‾Si-v‾T)·l‾Si+Σj=1NBαBj·(v‾T·l‾Bj)]]>方程式(27)重新整理方程式(27)，則可以得到下式fbb,i·λ-fOsat,i·λ-v‾Si·l‾Si=[Σj=1NBαBj·(v‾T·l‾Bj)]-v‾T·l‾Si]]>方程式(28)根據(jù)所測得的基帶頻偏 由于衛(wèi)星運動而產(chǎn)生的計算頻偏 和計算的衛(wèi)星振蕩偏移 可以確定每個衛(wèi)星的偽范圍剩余變化率，即 根據(jù)方程式(28)，可以看出此偽范圍的變化率僅是該終端速度的一個函數(shù)，它可用下式表達(dá) 方程式(29)為了根據(jù)從衛(wèi)星和多個基站發(fā)送的信號估算終端三維速度，表達(dá)式采用了下述標(biāo)記X＝(x y z)代表終端座標(biāo)，xsi＝(xsiysizsi)代表第i個衛(wèi)星的座標(biāo)， 代表終端速度，l‾Si=x‾-x‾Si|x‾-x‾Si|]]>代表從第i個衛(wèi)星到終端的單位矢量，l‾Bj=x‾-x‾Bj|x‾-x‾Bj|]]>代表從終端到第j個基站的單位矢量以及 代有第i個衛(wèi)星的剩余偽距變化率，(所有上述定義是對三維衛(wèi)星加上基站的ECEF幀的場合)。
所有從衛(wèi)星和基站所得的測量值可用來作出如下一組方程式 方程式(30)為簡化起見，下列表達(dá)式定義了下述標(biāo)記M‾=ρ^Siρ^Si···ρ^SiT]]>及 方程式(30)則可用下式表示。
M＝Au+N
矢量u的最小方差線性估算值可以用下式表達(dá)u‾=(ATRN-1A)-1ATRN-1M‾]]>而u的估算值的協(xié)方差矩陣RT可以用下式表達(dá)。RT=(ATRN-1A)-1]]>僅用衛(wèi)星對終端進(jìn)行的三維速度估算為了僅根據(jù)從衛(wèi)星發(fā)射的信號來估算終端的三維速度，采用了下述標(biāo)記x＝(x y z)代表終端座標(biāo)，xsi＝(xsiysizsi)代表第i個衛(wèi)星座標(biāo)， 代表終端速度，l‾Si=x‾-x‾Si|x‾-x‾Si|]]>代表從第i個衛(wèi)星到終端的單位矢量，及 代表第i個衛(wèi)星的剩余偽距變化率(上面所有定義是對三維衛(wèi)星加基站中ECEF幀的場合)。而且，由于不可能在載波頻率誤差和終端速度之間建立起確定的關(guān)系，用來消除作為未知量的載波頻率誤差，在這個例子中，該終端載波頻率誤差fOter是一個未知量。如果載波頻率和終端速度之間的關(guān)系較弱，則可用一附加的衛(wèi)星測量來計算此附加的未知量。
由于存在四個未知量(即 和fOter)，可以使用四個或更多個衛(wèi)星來估算終端的速度，每個衛(wèi)星的剩余偽距變化率可用方程式(10)所示那樣來進(jìn)行確定，即 此剩余偽距變化率可以表達(dá)為如下所示的終端速率和衛(wèi)星及服務(wù)基站的函數(shù)。
方程式(31)同樣，根據(jù)估算的基帶頻率誤差 估算的衛(wèi)星多普勒頻移 和估算的衛(wèi)星載波頻率誤差 可以如方程式(10)那樣估算衛(wèi)星的剩余偽距變化率 可以使用來自所有衛(wèi)星的測量值來作出一組方程式，此組方式程可用下式表達(dá)。 方程式(32)同樣，采用如下標(biāo)記 代表剩余偽距變化率的矢量， 代表未知量矢量。方程式(32)則可表示為如方程式(13)所示那樣，即M＝Au+N矢量u的最小方差線性估算值可以表達(dá)為如方程式(14)所示那樣，即，u‾=(ATRN-1A)-1ATRN-1M‾]]>u的估算值的協(xié)方差矩陣RT可以表達(dá)為如方程式(15)所示那樣，即，RT=(ATRN-1A)-1]]>僅用衛(wèi)星進(jìn)行終端的二維速度估算為了僅根據(jù)從衛(wèi)星發(fā)射的信號來估算終端的二維速率，采用如下標(biāo)記x′＝(x′ y′)代表終端座標(biāo)，x′si＝(x′siy′si)代表第i個衛(wèi)星座標(biāo)， 代表終端速率，l‾Si′=x‾′-x‾Si′|x‾′-x‾Si′|]]>代表從第i個衛(wèi)星到終端的單位矢量，而 代表第i個衛(wèi)星的剩余偽距變化率(上面所有定義是對二維衛(wèi)星加基站中(ECEF場合)。而且，在這個例子中，終端載波頻率誤差fOter是個未知量。
由于存在三個未知量(即， 和fOter)，可以使用三個或更多衛(wèi)星來估算終端的速度。每個衛(wèi)星的剩余偽距變化率可用下式來確定。 如下所述，此剩余偽距變化率可以表達(dá)為終端速度和衛(wèi)星位置的函數(shù)。 可以使用來自所有衛(wèi)星的測量值來作出一組方程式，此組方程式可用下式表達(dá)。 方程式(33)使用標(biāo)記 和 方程式(33)則可表達(dá)為如方程式(18)那樣，即M′＝A′u′+N矢量u′的最小方差線性估算值可以表達(dá)為如方程式(19)那樣，即u‾′=(A′TRN-1A′)-1A′TRN-1M‾′]]>u的估算值的協(xié)方差矩陣RT′可以表達(dá)為如方程式(20)那樣，即RT′=(A′TRN-1A′)-1]]>圖3是根據(jù)來自衛(wèi)星和基站的信號估算終端速度的過程300的實施例流程圖。開始時，在步驟312估算終端位置，如現(xiàn)有技術(shù)中已知那樣，根據(jù)從衛(wèi)星和/或基站發(fā)送的信號的到達(dá)時間而推導(dǎo)出的偽距測量值，可以估算終端位置。在步驟314確定基站(即服務(wù)基站)的位置，而在步驟316確定兩個或更多衛(wèi)星中每個衛(wèi)星的位置。衛(wèi)星和基站的位置可通過如基站來測定，并被報告至進(jìn)行終端速度估算的裝置。
然后，在步驟318對每個用來估算終端速度的衛(wèi)星，確定其剩余偽距變化率。如上面所述的方程式(10)所描述的，根據(jù)對每個衛(wèi)星估算用終端的基帶頻率誤差fbb，i，在終端位置處對每個衛(wèi)星估算的衛(wèi)星多普勒頻移fVsat，i可以估算剩余偽距變化率。也可使用其它技術(shù)來估算剩余偽距變化率，這些都屬于本發(fā)明的范圍。
根據(jù)終端、基站和兩個或更多衛(wèi)星的測定位置和對衛(wèi)星測定的偽范圍剩余變化率，則可作出一組方程式，此組方程式對三維(如ECEF)幀可以用方程式(12)表示，對二維(如東北)幀可以用方程式(17)來表示。終端的速度則可根據(jù)該組記程式，即三維幀用方程式(14)及二維幀用方程式(19)，來進(jìn)行估算。
對于上文中所述的實施例，可以修改圖3所示的流程圖，其中，根據(jù)從衛(wèi)星(而不是從基站)發(fā)送的信號來估算終端速度。對這些實施例而言，基站位置是不需要的，步驟314可以取消。而且，對三個或更多衛(wèi)星的剩余偽距變化率是在步驟318被確的，且該組方程式進(jìn)一步包括如方程式(30)和(32)所示的終端載波頻偏fOter的已知量。
估算終端速度的計算可以如上所述在終端，基站或其它能作出和求解合適方程式組的裝置處進(jìn)行。進(jìn)行速度估算的裝置具有所需的信息，該信息可包括(1)終端、(可能是)基站和衛(wèi)星的位置，(2)對衛(wèi)星的估算的基帶頻率誤差，以及(3)衛(wèi)星估算的多普勒頻移，或其它等效的信息。
本文中介紹的速度估算技術(shù)可以用各種方法來實現(xiàn)。例如，這些技術(shù)可以用硬件、軟件或兩者的結(jié)合來實現(xiàn)。在用硬件來實施的場合，用來估算終端速度的元件可以采用專用集成電路(ASICs)、數(shù)字信號處理(DSPs)、數(shù)字信號處理裝置(DSPDs)、可編程邏輯裝置(PLDs)、現(xiàn)場可編程門列陳(FPGAs)、處理器、控制器、微控制器、微處理器、其它設(shè)計成可執(zhí)行本文所述功能的電子裝置或著它們的組合。
在用軟件來實施場合，速度估算技術(shù)可以用執(zhí)行本文所述功能的模塊(如程序、功能等)來實現(xiàn)。軟件編碼可以存儲在存儲裝置(如圖2所示的存儲器242)內(nèi)，并由處理器(如控制器240)來執(zhí)行。存儲器裝置可以在處理器或在處理器外部來實現(xiàn)，在這種情況下，存儲器可經(jīng)由現(xiàn)在技術(shù)中各種方法與處理器通信相連。
本文中的標(biāo)題僅作參考之用，用來幫助查找某一章節(jié)。這些標(biāo)題并不用來限制本章節(jié)所述的概念范圍，這些概念可以用于整個說明節(jié)的其它章節(jié)。
上述對所揭示的實施例的介紹是用來使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來制造和使用本發(fā)明，對這些實施例的各種改進(jìn)對領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見的，本文所述的總原則可應(yīng)用其它實施例中，不會超出本發(fā)明的精神和范圍。因此，本發(fā)明不應(yīng)局限于本文所示的實施例，而應(yīng)視為與本文所揭示的原理和新特點相一致的最大范圍。
權(quán)利要求
1.一種估算無線通信系統(tǒng)中終端的速度的方法，該方法包括測定所述終端的位置；測定與所述終端進(jìn)行通信的基站的位置；測定二個或更多衛(wèi)星中每個衛(wèi)星的位置；根據(jù)所述終端、基站和二個或更多衛(wèi)星所測定的位置，作出一組方程式；根據(jù)所述一組方程式估算該終端的速度。
2.如權(quán)利要求1所述的的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括測定每個衛(wèi)星的的剩余偽距變化率，其中，根據(jù)對二個或多個衛(wèi)星所測得的剩余偽距變化率進(jìn)一步作出該組方程式。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括對接收的信號進(jìn)行下變頻，以提供一基帶信號，所述接收信號中包括從二個或更多衛(wèi)星中每個衛(wèi)星發(fā)送的信號；估算每個衛(wèi)星的基帶信號的頻率誤差，其中，每個衛(wèi)星的剩余偽距變化率是部分根據(jù)該衛(wèi)星的估算的基帶信號頻率誤差來確定的。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括估算從每個衛(wèi)星發(fā)送的信號的多普勒頻移，并且其中，每個衛(wèi)星的剩余偽距變化率是部分根據(jù)所述衛(wèi)星的估算多普勒頻移來進(jìn)一步測定的。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括估算每個衛(wèi)星的載波頻偏，并且其中，每個衛(wèi)星的剩余偽距變化率是部分根據(jù)所述衛(wèi)星的估算載波偏來進(jìn)一步確定的。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，每個衛(wèi)星的剩余偽距變化率被確定為 其中， 是第i個衛(wèi)星的剩余偽距變化率； 是第i個衛(wèi)星所估算基帶信號頻率誤差； 是第i個衛(wèi)星所估算多普勒頻移；λ是與來自第i個衛(wèi)星的信號相關(guān)的波長。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，每個衛(wèi)星的多普勒頻移是在終端處被估算的。
8.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述方程組包括M＝Au+N，其中M是對二個或更多衛(wèi)星所確定的剩余偽距變化率矢量；A是根據(jù)所述終端、基站和二個或更多衛(wèi)星定位而推導(dǎo)出的元素矩陣；u是所述極限速度的一個矢量；及N是一噪聲矢量。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述終端的速度被估算為u‾=(ATRN-1A)-1ATRN-1M‾]]>其中，RN是一個噪音測量值協(xié)方差矩陣。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述矩陣A被定義為A=l‾S1-l‾BMl‾SN-l‾B]]>其中，ls1是從第i個衛(wèi)星位置指向終端位置的單位矢量，其中，i是對二個或更多衛(wèi)星的一個指數(shù)，以及l(fā)B是從終端位置指向基站位置的單位矢量。
11.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述終端的速度的估算是針對一三維幀進(jìn)行的。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述三維幀是基于一ECEF幀(地球中心、地球固定)的。
13.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述終端的速度的估算是針對一二維幀進(jìn)行的。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述二維幀是基于一ECU幀(東、北、向上)。
15.一種估算無線通信系統(tǒng)中終端的速度的方法，其特征在于，該方法包括測定所述終端的位置；測定二個或更多衛(wèi)星中每個衛(wèi)星的位置；測定每個衛(wèi)星的剩余偽距變化率；根據(jù)所述終端和所述二個或更多衛(wèi)星所定位和對所述二個或更多衛(wèi)星所測定的剩余偽距變化率，作出一組方程式；根據(jù)該組方程式，估算所述終端的速度。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括對接收信號進(jìn)行下變頻，以提供一基帶信號，其中，所述的接收信號包括從所述三個或更多衛(wèi)星中每個衛(wèi)星發(fā)送的信號；和估算每個衛(wèi)星的基帶信號的頻率誤差；并且其中，每個衛(wèi)星的剩余偽距變化率是部分地根據(jù)所述衛(wèi)星所估算的基帶信號頻率誤差來確定的。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括估算從每個衛(wèi)星所發(fā)送信號的多普勒頻移；其中，每個衛(wèi)星的剩余偽距變化率是部分地根據(jù)所述衛(wèi)星所估算多普勒頻移來進(jìn)一步確定的。
18.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述終端的速度的估算針對一三維幀進(jìn)行的。
19.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述終端的速度的估算針對一二維幀進(jìn)行的。
20.一種估算無線通信系統(tǒng)中終端的速度的計算機(jī)程序產(chǎn)品，該產(chǎn)品包括接收所述終端位置、與所述終端進(jìn)行通信的一基站的位置和二個或更多衛(wèi)星中每個衛(wèi)星的位置的編碼；根據(jù)接收到的所述終端、所述基站和二個或更多衛(wèi)星的位置作出一組方程式的編碼；根據(jù)該組方程式估算所述終端的速度的編碼；以及配置用來儲存這些編碼的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)。
21.一種終端，該終端包括一接收器，用來對接收信號進(jìn)行下變頻，以提供一基帶信號，所述接收信號包括從二個或更多衛(wèi)星中每個衛(wèi)星發(fā)送的信號；一調(diào)制解調(diào)器，用來對每個衛(wèi)星估算其基帶信號的頻率誤差；以及一控制器，用來部分地根據(jù)該衛(wèi)星的估算基帶信號頻率誤差，測定每個衛(wèi)星的剩余偽距變化率；根據(jù)所述終端、所述基站和二個或更多衛(wèi)星的定位作出一組方程式；以及根據(jù)該組方程式來估算所述終端的速度。
22.如權(quán)利要求21所述的終端，其特征在于，每個衛(wèi)星的剩余偽距變化率是部分地根據(jù)所述衛(wèi)星多普勒頻移來進(jìn)一步估算的。
23.一種設(shè)備，該設(shè)備包括用來對接收信號進(jìn)行下變頻從而提供一基帶信號的裝置，所述接收信號包括從二個或更多衛(wèi)星中每個衛(wèi)星的發(fā)送的信號；用來估算每個衛(wèi)星的基帶信號的頻率誤差的裝置；用來部分地根據(jù)所述衛(wèi)星估算的基帶信號頻率誤差，測定每個衛(wèi)星的剩余偽距變化率、根據(jù)所述終端、基站和二個或更多衛(wèi)星的定位作出一組方程式、以及并根據(jù)該組方程式來估算所述終端的速度的裝置。
24.一種確定無線通信系統(tǒng)中終端的速度的方法，該方法包括測定終端處一本機(jī)振蕩器的殘留誤差；估算在所述終端處接收到的來自第一發(fā)射器的第一信號的第一多普勒頻移；估算在所述終端處接收到的來自第二發(fā)射器的第二信號的第二多普勒頻移；估算在所述終端處接收到的來自第三發(fā)射器的第三信號的第三多普勒頻移；以及根據(jù)本機(jī)振蕩器的殘留誤差、和第一、第二和第三多普勒頻移之估算，確定終端速度。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，所述第一、第二和第三多普勒頻移的估算值是由無線通信系統(tǒng)中的基站提供的。
26.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括分別從第一、第二和第三信號中去除第一、第二和第三多普勒頻移的估算值。
27.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，測定本機(jī)振蕩器的殘留誤差包括基于快速付里葉轉(zhuǎn)換(FFT)來進(jìn)行相干積分，以提供FFT結(jié)果。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，測定本機(jī)振蕩器的殘留誤差進(jìn)一步包括對所述FFT結(jié)果進(jìn)行非相干積分。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于。非相干積分包括對FFT結(jié)果取平方積累加。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括把非相干積分的FFT結(jié)果分類成多個頻率接收器。
31.如權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括對所述非相干積分FFT結(jié)果進(jìn)行去擴(kuò)散。
32.如權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，去擴(kuò)散進(jìn)一步包括在多個PN相位中把FFT結(jié)果與偽隨機(jī)噪音(PN)序列相互關(guān)聯(lián)。
33.如權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括對每個發(fā)射器，做出一與最大相關(guān)值相關(guān)的PN相位標(biāo)識。
34.如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括對每個發(fā)射器，做出一與最大相互關(guān)聯(lián)值的FFT接收器相對應(yīng)的頻率殘留誤差標(biāo)識。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括根據(jù)所標(biāo)出的PN相位，推導(dǎo)出每個發(fā)射器的偽距測量值，以及根據(jù)所標(biāo)出的頻率殘留誤差推導(dǎo)出剩余偽距變化率。
36.如權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括根據(jù)第一、第二和第三發(fā)射器的偽距測量值測定終端的位置。
37.如權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于，通過把所標(biāo)出的發(fā)射器的頻率殘留誤差與來自發(fā)射器的信號波長相乘，確定每個發(fā)射器的的剩余偽距變化率。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括根據(jù)終端的估算位置和發(fā)射器的估算位置來估算終端的速度。
39.一種估算無線通信系統(tǒng)中終端的速度的設(shè)備，該設(shè)備包括用來測定終端處本機(jī)振蕩器的殘留誤差的裝置；用來把本機(jī)振蕩器的殘留誤差用于與第一衛(wèi)星有關(guān)的第一方程、與第二衛(wèi)星有關(guān)的第二方程與第三衛(wèi)星有關(guān)的第三方程的裝置；以及用來同時求解第一、第二和第三方程從而提供終端的估算值的裝置。
40.一種無線通信系統(tǒng)中的終端，該終端包括用來測定終端處本機(jī)振蕩器的殘留誤差的裝置；用來估算在終端處接收到的來自第一接收器的第一信號的第一多普勒頻移的裝置；用來估算在終端處接收到的來自第二接收器的第二信號的第二多普勒頻移的裝置；用來估算在終端處接收到的來自第三接收器的第三信號的第三多普勒頻移的裝置；根據(jù)本機(jī)振蕩器殘留誤差和第一、第二和第三多普勒頻移的估算值來估算終端速度的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及估算在無線通信系統(tǒng)中終端的速度的技術(shù)。終端的運動導(dǎo)致在終端處接收到的每個被發(fā)送信號的多普勒頻移。在一個方法中，一開始，確定終端、基站和二個和更多衛(wèi)星中每個衛(wèi)星的位置。也可根據(jù)(1)包括由于終端運動而產(chǎn)生的多普勒頻移在內(nèi)的估算基帶頻率誤差，(2)由于衛(wèi)星運動而產(chǎn)生的估算多普勒頻移，來確定每個衛(wèi)星的剩余偽距變化率。根據(jù)終端、基站和衛(wèi)星所測定的位置及對衛(wèi)星所測定的剩余偽距變化率，則可作出一組方程式。隨后，可根據(jù)此組方程式來估算終端的速度。
文檔編號G01S11/10GK1471642SQ01818051
公開日2004年1月28日 申請日期2001年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月27日
發(fā)明者A·H·巴亞諾斯, A H 巴亞諾斯 申請人:高通股份有限公司