(57)【要約】移動無線機の速度を推定するシステム（１００）は、１つの時間差（１０２）を用いて受信信号（１０４）の自己相関を決定する自己相関ブロック（１０６）からなる。パワー決定ブロック（１０８）は受信信号（１０４）のパワーを決定し、割算ブロック（１１４）は電力（１１２）で自己相関（１１０）を割算する。Ｂｅｓｓｅｌ関数検索表（１１６）とλ／τブロック（１１８）の乗算を用いて、移動無線機の速度推定（１２０）を計算できる。移動無線機の速度推定法（５００）も論じた。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動無線機の速度を推定する方法であって、
（ａ）移動無線で無線信号を受信する工程と、
（ｂ）該受信した信号の自己相関と電力を計算する工程と、
（ｃ）該受信した信号の電力で自己相関を割算する工程と、
（ｄ）Ｂｅｓｓｅｌ関数検索表を用いてｆｄτを決定し、ｆｄはＤｏｐｐｌｅｒ周波数、τは相関と関連する時間差であって、この情報を用いて移動無線機の速度を推定する工程と、
からなる方法。
【請求項２】
自己相関を所定の時間差（τ）を用いて計算する請求項１で規定された移動無線機の速度を推定する方法。
【請求項３】
前記時間差（τ）は移動無線機内に記憶されている請求項２で規定された移動無線の速度を推定する方法。
【請求項４】
前記時間差（τ）は間隔
【数１】
2007515868.tif 000009
から選択され、ｖｍａｘは移動無線機の最大速度であり、λは受信信号の波長である請求項２で規定された移動無線機の速度を推定する方法。
【請求項５】
工程（ｂ）乃至（ｄ）はデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を用いて行われる請求項１で規定された移動無線機の速度を推定する方法。
【請求項６】
移動無線機の速度を推定するために１つだけの時間差（τ）が使用される請求項２で規定された移動無線機の速度を推定する方法。
【請求項７】
移動無線機がセルラ電話からなる請求項１で規定された移動無線機の速度を推定する方法。
【請求項８】
Ｂｅｓｓｅｌ関数検索表が逆Ｂｅｓｓｅｌ関数表からなる請求項１で規定された移動無線機の速度を推定する方法。
【請求項９】
逆Ｂｅｓｓｅｌ関数表が移動無線機内に記憶されている請求項８で規定された移動無線機の速度を推定する方法。
【請求項１０】
無線信号を受信する受信機と、
無線の速度を推定するために受信機と接続した速度推定ブロックであって、同速度推定ブロックは、所定の時間差を用いて受信信号の自己相関を決定するために受信機と接続した自己相関ブロックと、
受信信号の電力を決定するために受信機と接続したパワーブロックと、
無線の速度を推定するために、自己相関ブロックとパワーブロックとに接続したＢｅｓｓｅｌ検索表と、を含む無線機。
【請求項１１】
Ｂｅｓｓｅｌ検索表が逆Ｂｅｓｓｅｌ関数表からなる請求項１０で規定される無線機。
【請求項１２】
自己相関ブロックによって決定される自己相関がパワーブロックによって決定されるパワーによって割算されて２πｆｄτの逆Ｂｅｓｓｅｌ関数を決定し、ｆｄは無線の移動によるＤｏｐｐｌｅｒ周波数でτは所定の時間差である、請求項１０で規定される無線機。
【請求項１３】
所定の時間差は無線機中に記憶されている請求項１０で規定される無線機。
【請求項１４】
逆Ｂｅｓｓｅｌ関数表は無線機中に記憶されている請求項１３で規定される無線機。
【請求項１５】
セルラ電話である請求項１４で規定される無線機。
【請求項１６】
速度推定ブロックは、速度推定計算をするデジタル信号プロセッサを含む請求項１で規定される無線機。
【請求項１７】
時間差（τ）は間隔
【数２】
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から選択され、ｖｍａｘは無線通信機の最大速度でλは受信信号の波長である請求項１で規定される無線機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は移動無線通信の分野に関し、特には、移動無線通信装置の速度予測の方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
セルラ電話等の移動無線通信装置の速度を知ることは、移動通信の多くの地域にとって非常に有用である。例えば、移動無線機の速度を知ることは、速度とフェードの大きさとは関連するので、電力制御の際だけでなくコールのハンドオフの際にも有用である。米国特許出願番号ＵＳ２００２／０１７２３０７Ａ１において、移動機器の速度を予測するために、複数のチャネル予測の自己相関関数を使用して移動機器の移動速度に比例したＤｏｐｐｌｅｒ広がりを計算し、直接Ｂｅｓｓｅｌ関数を基に複数の自己相関関数のゼロクロスの検出を行っている。この方法は、第１のゼロクロスまでの複数の時間差を用いて幾つかの自己相関を計算し、計算の煩わしいアルゴリズムを算出する必要がある。他の従来の速度予測法も、移動無線装置の速度を予測するために多くの計算を必要とする。
【特許文献１】米国特許出願番号ＵＳ２００２／０１７２３０７Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従って、従来技術の問題点を最小にする、無線通信装置の速度予測法および装置への期待がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の新規性のある特徴を添付の請求項中に記載した。本発明は、下記の記載に添付図を参照することによって良く理解されるであろう。幾つかの図においては、同様の参照番号は同様の部品を表す。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
新規性があると考えられる本発明の特徴を規定する請求項で説明しているが、本発明を、図を参照しながら説明すると理解し易いであろう。
図１は無線通信装置に使用され得る速度予測システムのブロックダイヤグラムである。一実施例における速度予測システム１００には、速度予測システムの機能を果たすデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）が使用される。ＤＳＰが好ましいが、他の制御機、ハードウェア、ハードウェアとソフトウェアの組合せ等も、速度予測システム１００の機能を果たすために使用され得る。
【０００６】
セルラ電話のような無線通信装置（移動局あるいはＭＳとも称される）が移動していると、Ｄｏｐｐｌｅｒ、即ち放射平面波中に周波数シフトが現れる。Ｄｏｐｐｌｅｒ周波数は次式で決定される。
【０００７】
【数１】
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【０００８】
ここで、ｖは移動機器の速度、λは信号の波長、ｆｄはＤｏｐｐｌｅｒ周波数である。例としてマクロセルラの場合、平面波は平等の確率ですべての方向からＭＳアンテナに到達すると考えるのが合理的である。この考えの下に、Ｒ．Ｃｌａｒｋｅの二次元均等散乱に
よると、受診信号の自己相関式は
【０００９】
【数２】
2007515868.tif 000004
【００１０】
である。ここで、Ｅ［ｒ（ｔ）ｒ（ｔ−τ）］は受信信号の自己相関、τは相関に関連する時間差、Ｅ［ｒ（ｔ）２］は信号強度、Ｊ０はゼロオーダーのＢｅｓｓｅｌ関数、である。
【００１１】
散乱モデルはＣｌａｒｋｅによって野外データで確認された。ニューヨークのような建物が林立している地域では、移動機器の受信はこの散乱モデルに合う。郊外（建物が林立していない地域）では、移動機器が送信機の近くにあって直接視界にあるときは、本発明の実施例にパワーと自己相関を加えて、下記のような視界問題を軽減するようにそれらを割算する。
【００１２】
図１において、時間差「τ」１０２はシステムの変数で、受信信号ｒ（ｔ）１０４が入力され、自己相関ブロック１０６中の自己相関（メモリ中の時間差とサンプリングした複数の値による）とパワーブロック１０８中の電力との両方が計算される。次に、自己相関結果（Ａ）１１０がブロック１１４中の電力（Ｂ）１１２によって割算される。式２によると、ブロック１１４の出力は２πｆｄτの逆Ｂｅｓｓｅｌ関数である。ＤＳＰメモリ等のメモリ中に保存されたＢｅｓｓｅｌ関数表検索１１６を用いて、ブロック１１８（および式１によって）を用いてｆｄτが決定されて、ＭＳの速度の予測１２０が得られる。
【００１３】
速度予測システム１００は式２で代数的な工程を経て、Ｄｏｐｐｌｅｒ周波数ｆｄを抽出する。ｆｄは式１による速度の関数である。そのプロセスで式２は、
【００１４】
【数３】
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【００１５】
になる。
式３から、「割算Ａ／Ｂ」ブロック１１４を簡単化するために、正規化自己相関を
【００１６】
【数４】
2007515868.tif 000006
【００１７】
と規定した。
「逆Ｊ０」は厳密に数学的ではなくて直接Ｂｅｓｓｅｌ関数を使用しているが、数表でどこがＹ＝逆Ｊ０（ｘ）かを決められる。  Ｂｅｓｓｅｌ関数は図２（ｘの関数としてのＢｅｓｓｅｌ関数Ｊ０（ｘ））に示すような振動を示し、１つの速度によって２つの値が表され、単調部分は保持されて、図３の表に示される。Ｂｅｓｓｅｌ関数の単調増加部分
を維持することによって、装置の変数としてのτの選択は制限される。
【００１８】
図４は、本発明の実施例によるＭＳ速度推定を実施するステップの簡単化したフローチャートである。ステップ４０２において、受信信号の自己相関が計算される。ステップ４０４で、受信信号のパワーが計算され、ステップ４０６で、自己相関がパワーで割算される。ステップ４０８で、図３のようなＢｅｓｓｅｌ関数検索表を用いてｆｄτが決定される。ステップ４１０で、ｆｄτにλ／τを掛けてＭＳの速度が決定される。
【００１９】
速度推定が決定された後に、無線通信装置はこの情報を通信システム（例えばセルラシステムのコントローラ）に逆送信し、それによって通信システムのコールハンドオフ、電力制御、その他のシステム決定をより良くする。速度推定情報はまた、無線通信装置そのもの（例えばディスプレイを切る、ボリューム設定を上げる、移動無線を切る等）の設定変更にも使用される。その変更は、無線通信装置や（無線通信装置が通信システムに速度情報を逆送した場合に）制御信号を無線通信装置に送ることによって行われる。
【００２０】
図５は、セルラ電話５００等の無線通信装置のブロックダイヤグラムである。セルラ電話５００は、従来の受信機５０４と送信機５０６とに選択的に接続するアンテナ５１８を備える。マイクロプロセッサやデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）のようなコントローラが電話５００を全体的に制御する。コントローラに接続しているＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュ等のメモリ５１４は、セルラ電話５００に必要なすべてのアルゴリズムと変数を蓄積している。ディスプレイ５１６は、セルラ電話のユーザに視覚情報を提供する。ボコーダのような音響処理ブロック５０８、およびアナログ‐デジタル（Ａ／Ｄ）、デジタル‐アナログ（Ｄ／Ａ）は、入力と出力の音声情報についてすべての必要な処理を行う。スピーカ５１２とマイクロフォン５１０とは音響処理ブロック５０８に接続されている。
【００２１】
本発明の一実施例によると、ＤＳＰを含むコントローラは、速度推定ブロックで行うすべての速度推定計算を行う。時間差と逆Ｂｅｓｓｅｌ関数表情報はメモリ５１４中に蓄積されて、上記の速度推定法を実施する際にコントローラ５０２によってアクセスされる。τの選択の制限
図２から、Ｂｅｓｓｅｌ関数は、０．０と２．０の間では単調で正である。それは式５によって示されている。
【００２２】
【数５】
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【００２３】
例示のように、移動セルラ通信システムにおける波長は、システムによって９００ＭＨｚまたは１８００ＭＨｚに固定されている。一方、ＭＳが自動車中にある場合はその速度は０から２００ｋｍ／ｈの間であり、高速列車中にあれば５００ｋｍ／ｈに達する。速度Ｖｍａｘと波長の最大値を入れると、次式から時間差τが選択され得る。
【００２４】
【数６】
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【００２５】
通信システムと設計要求によって、速度推定システムを実行するときに、信号選択間隔
の最良の選択、および関連する時間差τの理論的選択への影響が考慮される。システムを実行するときに、速度推定の精度に及ぼす視野線上にない効果と視野線上にある効果を解析することは重要である。
この移動無線推定システムは、移動無線の速度を推定するための極めて簡単な方法であり、電力制御調整、ハンドオフ方法等の多くの応用分野に使用され得る。この方法は、第１のゼロの前の領域で、逆Ｂｅｓｓｅｌ関数（Ｊｏ）を使用して、得られたＩ／Ｑ（同相と直角相）データに適用された自己相関関数から速度を計算する。本発明の速度推定システムは、自己相関計算において既知の固定時間差を使用し、それはゼロ交差推定を使用するよりも速い。また、本発明は、速度推定のために既知のデータパターン送信する必要が無いのでシステムが単純化される。
本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はそれに制限されるものではない。添付の請求項で規定された本発明の精神や範囲から逸脱することなく、多くの変形、改変、代替、および等価の方法が発生し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施例による速度推定システムのブロックダイヤグラム。
【図２】本発明の実施例によるｘの代表的なＢｅｓｓｅｌ関数Ｊ０（ｘ）のグラフ。
【図３】本発明の実施例による図２のグラフ中で使用される逆Ｂｅｓｓｅｌ関数表。
【図４】本発明の実施例で使用される工程の幾つかを取り上げたフローチャート。
【図５】本発明の実施例による無線機のブロックダイヤグラム。
【図３】
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【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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