一种终端运动环境识别的方法及装置与流程

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种终端运动环境识别的方法及装置。

背景技术：

目前，高速铁路发展很快，如何在速度高达300～400km/h的高铁环境中，获得高质量的无线通信效果成为业内的难点。而为了在高铁环境中，提高无线终端的通信质量，首先就得识别出终端的运动环境为高铁环境。

目前，通过运动速度去判断终端是否处于高铁环境，即如果终端的运动速度超过一定值时，确定所述终端处于高铁环境。而终端的运动速度，或者通过多普勒频移的值来获取；或者通过一段时间内终端进行小区切换的频率来获取。

但是，如果采用上述的方法判断终端的运动环境，可能无法识别出终端处于高铁环境，或者错误地识别终端处于高铁环境。

技术实现要素：

本发明解决的问题是如何准确地识别终端处于高铁环境。

为解决上述问题，本发明实施例提供了一种终端运动环境识别的方法，所述运动环境包括高铁环境，所述方法包括：获取预设的第一时长内所述终端的运动参数值；拟合得到所述终端的运动参数值随时间变化的曲线；判断所述曲线是否与预设的特征曲线匹配；其中，所述预设的特征曲线与所述高铁环境对应；当确定所述曲线与所述特征曲线匹配时，识别所述终端处于所述高铁环境中。

可选地，所述运动参数值为多普勒频移值或频偏估计值。

可选地，当确定所述终端处于所述高铁环境中后，还包括：切换至所述高铁环境所对应的通信模式，并保持预设的第二时长；继续获取所述终端的运动参数值。

可选地，在切换至所述高铁环境所对应的通信模式之后，还包括：在预设的第三时长内，当所述曲线与所述预设的特征曲线不匹配时，退出所述高铁环境所对应的通信模式；所述第三时长大于所述第二时长。

可选地，所述特征曲线的每个周期包括一个波峰和两个波谷或一个所述波谷和两个所述波峰。

本发明实施例提供了一种终端运动环境识别的装置，所述运动环境包括高铁环境，所述装置包括：获取单元，适于获取预设的第一时长内所述终端的运动参数值；拟合单元，适于拟合得到所述终端的运动参数值随时间变化的曲线；判断单元，适于判断所述曲线是否与预设的特征曲线匹配；其中，所述预设的特征曲线与所述高铁环境对应；运动环境识别单元，适于当所述判断单元确定所述曲线与预设的特征曲线匹配时，识别所述终端处于所述高铁环境中。

可选地，所述运动参数值为多普勒频移值或频偏估计值。

可选地，所述装置还包括：切换单元，适于当所述判断单元确定所述终端处于所述高铁环境中后，切换至所述高铁环境所对应的通信模式，并保持预设的第二时长；所述获取单元，还适于在切换至所述高铁环境所对应的通信模式后，继续获取所述终端的运动参数值。

可选地，所述切换单元，还适于在切换至所述高铁环境所对应的通信模式之后，在预设的第三时长内，当所述曲线与所述预设的特征曲线不匹配时，退出所述高铁环境所对应的通信模式；所述第三时长大于所述第二时长。

可选地，所述特征曲线的每个周期包括一个波峰和两个波谷或一个所述波谷和两个所述波峰。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

由于在终端处于高铁环境中时，所述终端在一定时长内的运动参数值的变化规律具有特定的特征曲线特性，故通过拟合得到所述终端的运动参数值随时间变化的曲线，并当所述曲线与所述预设的特征曲线匹配时，确定所述终端处于所述高铁环境中，也就是说，是通过终端的运动参数值的变化趋势来识别终端处于高铁环境，可以避免因终端的运动速度检测不当而造成的错误识别终端的运动环境或者无法识别终端所处的运动环境，从而可以准确地识别终端处于高铁环境。

附图说明

图1是本发明实施例中的一种终端运动环境识别的方法的流程示意图；

图2是本发明实施例中的一种高铁与基站之间相互运动的场景图；

图3是本发明实施例中一种处于高铁环境中的终端的多普勒频移的随时间变化的拟合曲线；

图4是本发明实施例中一种多普勒频移与频偏估计值之间的关系示意图；

图5是本发明实施例中的一种终端运动环境识别的装置的结构示意图。

具体实施方式

在高铁环境中，由于高速运动会引起多普勒频移，从而造成多普勒效应。多普勒效应是指由于发射端与接收端之间高速的相对运动，导致接收端接收信号的频率发生变化，而频率的变化会降低接收端的解调性能。多普勒频移的大小可以使用如下的公式(1)来计算：

其中，v为车速，c为光速，f为工作频率。

在列车靠近基站时，多普勒频移为正；在列车远离基站时，多普勒频移为负。如果a地点为列车靠近基站时的一点，b地点为列车远离基站时的一点。f0为下行信道在不受多普勒频偏影响前的频率，f1为上行信道在不受多普勒频偏影响前的频率，v为列车的行驶速度，f1+2fd在a地点的上行信道的频率，f0+fd在a地点的下行信道的频率，f1-2fd在b地点的上行信道的频率，f0-fd在b地点的下行信道的频率。

以射频频率分别1.9ghz以及2.6ghz为例，在列车的移动速度分别为120km/h、300km/h、350km/h时的上下行引起的多普勒频偏如表1所示。

表1

从表1可以看出，如果用户在高铁上使用终端时，多普勒效应会对终端的通信质量造成极大的影响。并且现在的高速铁路发展很快，因此如何在速度高达300～400km/h的高铁环境中，获得高质量的无线通信效果成为业内的难点。而为了在高铁环境中，提高无线终端的通信质量，首先就得识别出终端的运动环境为高铁环境。

目前，通过运动速度去判断终端是否处于高铁环境，即如果终端的运动速度超过一定值时，确定所述终端处于高铁环境。而终端的运动速度，或者通过多普勒频移的值来获取；或者通过一段时间内终端进行小区切换的频率来获取。

对于利用多普勒频移的值来识别出高铁环境的方法至少有两个方面的缺陷：一方面，由于估计算法都会存在一定误差，因此有可能对120km/h、200km/h及250km/h等运动速度并不能完全的区分开来，这样可能导致将高速公路等运动环境也误判为高铁环境；另一方面，由于频偏补偿之后，可能计算不出大的多普勒频移的值，进而识别不出高铁环境。对于通过一段时间内的终端进行小区切换频率来判断运动速度，以识别出高铁环境的方法也至少有两个方面的缺陷：一方面，也可能无法区分开相对高的运动速度，最终导致将高速公路等运动环境也误判为高铁环境，另一方面，当移动终端在微小区，微微小区中移动时，由于这些小区的覆盖范围很小，如果微小区，微微小区密集覆盖，那么在一定时间内的小区切换频率也会很高，这时候就会被错误识别为高铁环境。也就是说，如果采用上述的方法判断终端的运动环境，可能无法识别出终端处于高铁环境，或者错误地识别终端处于高铁环境。

为解决上述问题，本发明实施例通过拟合得到所述终端的运动参数值随时间变化的曲线，并当所述曲线符合所述预设的特征曲线时，确定所述终端处于所述高铁环境中，也就是说，是通过终端的运动参数值的变化趋势来识别终端处于高铁环境，可以避免因终端的运动速度检测不当而造成的错误识别终端的运动环境或者无法识别终端所处的运动环境，从而可以准确地识别终端处于高铁环境。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

下面示出了本发明实施例中的一种终端运动环境识别的方法的示意图，如图1所示，所述运动环境包括高铁环境，以下对所述方法进行步骤详细介绍：

s11：获取预设的第一时长内所述终端的运动参数值。

在具体实施中，所述运动参数值可以为终端的多普勒频移值。

在具体实施中，所述第一时长最小可以为十几秒，或者为所述十几秒的整数倍。只要在所述第一时长中，所述终端的运动参数值随时间变化的曲线可以用于判断是否与至少一个所述特征曲线匹配即可。

s12：拟合得到所述终端的运动参数值随时间变化的曲线。

s13：判断所述曲线是否与预设的特征曲线匹配；其中所述预设的特征曲线与所述高铁环境对应。

需要说明的是，高铁线路旁边布置的基站会沿铁路呈线性覆盖，以下示出了本发明实施例中的一种高铁与基站之间相互运动的场景图，如图2所示，ds为基站到铁路的距离，dmin为基站之间的距离，v为火车的运动速度，单位是m/s，t是时间，单位为秒，θ表示高铁轨道和车辆当前的位置与基站的连线之间的夹角。

并且，如果以a地点为计时起点，当0≤t≤ds/v时，θ角随着时间变化的θ(t)满足公式(2)所示关系：

当ds/v<t≤2ds/v时，θ(t)满足公式(3)所示关系：

当t>2ds/v时，θ(t)满足公式(4)所示关系：

cosθ(t)＝cosθ(tmod(2ds/v))(4)

因此，在本发明一实施例中，可以将在高铁环境中，终端的多普勒频移与时间的关系，按照如下公式(5)来表示：

fs(t)＝fdcosθ(t)(5)

其中：fs(t)为t时的多普勒频移，fd为在0-t这一段时长内的最大多普勒频移。

在具体实施中，当ds为300m，dmin为2m，v为300km/h，fd为750hz时，以铁路为横轴，a点为原点来建立坐标系，当高铁从a点移动到b点，位于高铁上的终端的多普勒频移的变化曲线可以如图3所示，由图3可知，在高铁上行驶，经过线性基站时，高铁上终端的多普勒频移随时间的变化会交替出现一种现象，也就是会满足“几”字形特征，换言之，就是满足矩形波的形状。并且这种周期性“几”字形多普勒频移特性是高铁环境所特有的，在其他如高速公路，微小区等环境中并不存在。

故在具体实施中，所述预设的特征曲线可以为矩形波的形状的曲线或为连续的“几”字形形状的曲线。需要说明的是，所谓的所述曲线与所述预设的特征曲线匹配，并不表示所述曲线严格的为矩形波或者“几”字，只要所述曲线具备所述矩形波或者说“几”字这种一高一低，连续起伏有规律的特征即可。

在具体实施中，所述特征曲线的每个周期包括一个波峰和两个波谷或一个所述波谷和两个所述波峰。

在本发明一实施例中，所述周期可以为十几秒，也就是最短十几秒内，处于高铁环境下的终端的多普勒频移随时间变化拟合得到的曲线可以与所述“几”字性特征匹配。

需要说明的是，由于单径信道，多普勒的影响会体现在频偏估计当中，多普勒频移与频偏估计值之间的关系如图4所示，横轴表示子帧的数目，其中每一子帧为1ms，纵轴可以表示多普勒频移或频偏估计值，其中曲线41为多普勒频移ftotal的曲线，纵轴对应为多普勒频移；曲线42为频偏估计值fhst的曲线，纵轴对应为频偏估计值，从图上可以看到，曲线41及曲线42基本完全吻合，故曲线41及42标定在一起，也就是多普勒频移与频偏估计值基本相等。在多普勒频移随着时间变化得到的值拟合出的曲线与具备“几”字或者矩形波特征时，频偏估计值也具备所述特征。故在本发明另一实施例中，所述运动参数值可以为频偏估计值。

在具体实施中，所述第一时长最小可以为十几秒，或者为所述十几秒的整数倍。只要在所述第一时长中，所述终端的运动参数值随时间变化的曲线可以用于判断是否与至少一个所述特征曲线匹配即可。

当确定所述曲线与预设的特征曲线匹配时，可以执行s14；反之，可以结束流程。

s14：识别所述终端处于所述高铁环境中。

由于高铁环境中比较特殊，为了提高在高铁环境中终端的通信质量，在具体实施中，当确定所述终端处于所述高铁环境中后，可以将所述终端切换至所述高铁环境所对应的通信模式，并保持预设的第二时长。并且为了能够及时对终端的通信模式进行调整，在切换至于高铁环境所对应的通信模式，且保持的第二时长内，还是可以继续获取所述终端的运动参数值。

由于一般高铁在某一站停留的时长不会很久，故在本发明一实施例中，所述第二时长可以为20或30分钟。本领域技术人员根据实际需要，也可以将所述第二时长设置为其它的数值。

在具体实施中，如果在切换至所述高铁环境所对应的通信模式之后，并且在预设的第三时长内，所述曲线与所述预设的特征曲线不匹配时，可以退出所述高铁环境所对应的通信模式，以避免对终端的正常通信造成干扰。并且所述第三时长大于所述第二时长。

在本发明一实施例中，所述第三时长可以为35或45分钟。本领域技术人员根据实际需要，也可以将所述第三时长设置为其它的数值。

由于在终端处于高铁环境中时，所述终端在一定时长内的运动参数值的变化与特定的曲线匹配，故通过拟合得到所述终端的运动参数值随时间变化的曲线，并当所述曲线符合所述预设的特征曲线时，确定所述终端处于所述高铁环境中，也就是说，是通过终端的运动参数值的变化趋势来识别终端处于高铁环境，可以避免因终端的运动速度检测不当而造成的错误识别终端的运动环境或者无法识别终端所处的运动环境，从而可以准确地识别终端处于高铁环境。

为使得本领域技术人员更好地理解和实现本发明，下面提供了本发明实施例中的一种终端运动环境识别的装置，所述运动环境包括高铁环境，如图5所示，所述装置可以包括：获取单元51、拟合单元52、判断单元53及运动环境识别单元54，其中：

所述获取单元51，适于获取预设的第一时长内所述终端的运动参数值；

所述拟合单元52，适于拟合得到所述终端的运动参数值随时间变化的曲线；

所述判断单元53，适于判断所述曲线是否与预设的特征曲线匹配；其中，所述预设的特征曲线与所述高铁环境对应；

所述运动环境识别单元54，适于当所述判断单元53确定所述曲线与预设的特征曲线匹配时，识别所述终端处于所述高铁环境中。

在具体实施中，所述运动参数值可以为多种，比如可以为多普勒频移值，也可以为频偏估计值。

在具体实施中，所述装置还可以包括：切换单元55，适于当所述判断单元53确定所述终端处于所述高铁环境中后，切换至所述高铁环境所对应的通信模式，并保持预设的第二时长；

所述获取单元51，还适于在切换至所述高铁环境所对应的通信模式后，继续获取所述终端的运动参数值。

在具体实施中，所述切换单元55，还适于在切换至所述高铁环境所对应的通信模式之后，在预设的第三时长内，当所述曲线与所述预设的特征曲线不匹配时，退出所述高铁环境所对应的通信模式；所述第三时长大于所述第二时长。

在具体实施中，所述预设的特征曲线为矩形波的形状的曲线，或者可以为连续的“几”字形形状的曲线。

在具体实施中，所述特征曲线的每个周期包括一个波峰和两个波谷或一个所述波谷和两个所述波峰。

在本发明一实施例中，所述周期可以为十几秒，也就是最短十几秒内，处于高铁环境下的终端的多普勒频移随时间变化拟合得到的曲线可以与所述“几”字性特征匹配。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于以计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：rom、ram、磁盘或光盘等。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。