專利名稱：速率估計(jì)設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動(dòng)通信系統(tǒng)，尤其是用于估計(jì)移動(dòng)通信系統(tǒng)中的運(yùn)動(dòng)物體的速率的技術(shù)。
背景技術(shù)：
在下一代無線通信中，由于必須利用有限的頻率資源來支持大型多媒體數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，所以將基于精確信道信息的系統(tǒng)資源分配當(dāng)作一個(gè)重要的因素。
因此，移動(dòng)終端的速率是分配系統(tǒng)資源的信道信息中必不可少的元素，而且將其特別應(yīng)用于在使用自適應(yīng)算法的接收模式中，確定諸如信道跟蹤長度、數(shù)字復(fù)用器的大小等等之類的系數(shù)。此外，運(yùn)動(dòng)物體的速率信息是蜂窩通信系統(tǒng)中功率控制和切換控制的重要信息。
在移動(dòng)終端中，接收到的信號(hào)經(jīng)歷衰減現(xiàn)象和多普勒頻移現(xiàn)象。通常，在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，由接收機(jī)天線接收到的瞬時(shí)信號(hào)功率對(duì)應(yīng)于多路徑接收到的信號(hào)的總和，該多路徑由發(fā)送機(jī)發(fā)送到接收機(jī)的散射和反射信號(hào)產(chǎn)生。接收到的信號(hào)可分為慢衰落信號(hào)分量和快衰落信號(hào)分量。慢衰落分量受發(fā)送機(jī)和接收機(jī)之間的地形的影響，而且接收到的功率根據(jù)測量的位置而變化。也將快衰落分量稱為瑞利衰落，并受傳送路徑上存在的障礙物引起的散射和反射信號(hào)的影響，所述障礙物例如建筑物、樹和汽車等等。因此，移動(dòng)終端接收到的信號(hào)功率在慢衰落和快衰落的影響下瞬時(shí)變化。
如上所述，在移動(dòng)終端(接收機(jī))，接收到的信號(hào)經(jīng)歷多普勒頻移現(xiàn)象。多普勒頻移現(xiàn)象在接收到的信號(hào)中產(chǎn)生頻率誤差，該誤差與移動(dòng)終端相對(duì)于基站(發(fā)送機(jī))的速率成比例。
就此而論，通過利用由于多普勒頻移現(xiàn)象而在接收信號(hào)中產(chǎn)生的頻率誤差與移動(dòng)終端的運(yùn)動(dòng)速率成比例的特性，估計(jì)移動(dòng)終端的速率成為可能。因此，在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，移動(dòng)終端的速率可通過檢測從基站接收到的信號(hào)的最大多普勒頻率來進(jìn)行估計(jì)。
有關(guān)用于信道系數(shù)測量的最大多普勒頻率估計(jì)的研究由來已久。通過這個(gè)研究，利用過零率(ZCR)、過電平率(LCR)、自動(dòng)相關(guān)函數(shù)(ACF)或者接收信號(hào)協(xié)方差(COV)的多普勒頻率估計(jì)算法已在現(xiàn)有技術(shù)中公開。
在傳統(tǒng)的基于ZCR或LCR的最大多普勒頻率估計(jì)技術(shù)中，由于沒有考慮附加噪聲的影響，當(dāng)在包含噪聲的衰落信號(hào)中估計(jì)最大多普勒頻率時(shí)就會(huì)出現(xiàn)較大的失真。
在傳統(tǒng)的基于ACF的最大多普勒頻率估計(jì)技術(shù)中，信噪比(SNR)用于補(bǔ)償在衰落信道中出現(xiàn)的估計(jì)失真。然而，由于在變化很快的移動(dòng)通信環(huán)境中很難精確估計(jì)信噪比，所以很難可靠地實(shí)現(xiàn)該技術(shù)。
盡管在直達(dá)波存在的賴斯衰落環(huán)境中，傳統(tǒng)的基于COV的最大多普勒頻率估計(jì)技術(shù)展示出了強(qiáng)于那些基于ACF的傳統(tǒng)最大多普勒頻率估計(jì)技術(shù)的特性。然而，傳統(tǒng)的基于COV的最大多普勒頻率估計(jì)技術(shù)仍然具有在含有噪聲的衰落信道中出現(xiàn)很大程度的失真的缺陷，而且必須精確確定SNR來補(bǔ)償失真。
為了應(yīng)對(duì)上述問題，現(xiàn)有技術(shù)中提出了一種用于利用篩選的自動(dòng)相關(guān)函數(shù)(ACF)估計(jì)最大多普勒頻率的技術(shù)。通過使用該技術(shù)，雖然減少由于附加噪聲引起的失真成為可能，但是由于濾波造成的信號(hào)失真在高最大多普勒頻率環(huán)境中也增加了。同樣，因?yàn)槭褂煤Y選的自動(dòng)相關(guān)函數(shù)的技術(shù)并非完美地消除而是僅僅減輕了噪聲的影響，在具有非常低的信噪比的環(huán)境中仍將出現(xiàn)失真。
在利用篩選的自動(dòng)相關(guān)函數(shù)(ACF)估計(jì)最大多普勒頻率的技術(shù)的變體中，使用具有時(shí)差的信號(hào)的自動(dòng)相關(guān)函數(shù)比值。在這種情況下，雖然不受噪聲影響估計(jì)最大多普勒頻率成為可能，卻造成可估計(jì)的最大多普勒頻率范圍減少一半的缺陷，而且由于主要使用自動(dòng)相關(guān)函數(shù)，在直達(dá)波存在的賴斯衰落環(huán)境中性能特性會(huì)比較微弱。

發(fā)明內(nèi)容
因此，設(shè)計(jì)本發(fā)明來解決以上以及現(xiàn)有技術(shù)中存在的其它問題，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于在移動(dòng)通信系統(tǒng)中估計(jì)最大多普勒頻率的速率估計(jì)設(shè)備和方法，能夠不受噪聲影響有效地估計(jì)最大多普勒頻率而不減少可估計(jì)范圍。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于移動(dòng)通信系統(tǒng)的速率估計(jì)設(shè)備和方法，能在瑞利衰落環(huán)境和賴斯衰落環(huán)境中可靠地估計(jì)最大多普勒頻率。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于通信系統(tǒng)中的速率估計(jì)設(shè)備，所述通信系統(tǒng)包括用于通過無線信道發(fā)送信號(hào)的發(fā)送機(jī)和用于接收信號(hào)和再生數(shù)據(jù)的接收機(jī)。所述設(shè)備包括導(dǎo)頻信號(hào)檢測器，用于從接收的信號(hào)中檢測導(dǎo)頻信號(hào)；最大多普勒頻率估計(jì)器，用于利用由導(dǎo)頻信號(hào)檢測器檢測到的導(dǎo)頻信號(hào)估計(jì)最大多普勒頻率；以及位于最大多普勒頻率估計(jì)器輸入端的自適應(yīng)頻帶限制濾波器，其產(chǎn)生一個(gè)與最大多普勒頻率估計(jì)器的在先輸出值一致的界限帶寬。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于移動(dòng)通信系統(tǒng)的速率估計(jì)設(shè)備，所述移動(dòng)通信系統(tǒng)包括至少一個(gè)用于為服務(wù)區(qū)的移動(dòng)站提供無線接入服務(wù)的基站。所述設(shè)備包括RF處理單元，用于將接收的無線信號(hào)下轉(zhuǎn)換為基帶信號(hào)；采樣單元，用于從RF處理單元輸出的基帶信號(hào)中采樣預(yù)定部分并輸出數(shù)字信號(hào)；導(dǎo)頻信號(hào)檢測單元，用于從采樣單元輸出的數(shù)字信號(hào)中檢測導(dǎo)頻信號(hào)；自適應(yīng)頻帶限制單元，用于僅通行導(dǎo)頻信號(hào)檢測單元信號(hào)輸出中的導(dǎo)頻信號(hào)；最大多普勒頻率估計(jì)器單元，用于利用由自適應(yīng)頻帶限制單元濾出的導(dǎo)頻信號(hào)估計(jì)最大多普勒頻率；以及速率信息生成單元，用于將最大多普勒頻率估計(jì)器單元估計(jì)的最大多普勒頻率值轉(zhuǎn)換成速率信息。
根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，提供一種用于通信系統(tǒng)的速率估計(jì)方法，該系統(tǒng)包括用于通過無線信道發(fā)送信號(hào)的發(fā)送機(jī)和用于接收信號(hào)并再生數(shù)據(jù)的接收機(jī)。該方法包括步驟從接收的信號(hào)中檢測出導(dǎo)頻信號(hào)；對(duì)導(dǎo)頻信號(hào)執(zhí)行頻帶限制過濾工作；利用頻帶限制過濾后的導(dǎo)頻信號(hào)估計(jì)最大多普勒頻率；以及利用估計(jì)的最大多普勒頻率生成速率信息。
根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，提供一種用于移動(dòng)通信系統(tǒng)的速率估計(jì)方法，系統(tǒng)包括至少一個(gè)用于為服務(wù)區(qū)內(nèi)的移動(dòng)站提供無線接入服務(wù)的基站。該方法包括步驟將接收的無線信號(hào)下轉(zhuǎn)換為基帶信號(hào)；采樣基帶信號(hào)的預(yù)定部分并輸出數(shù)字信號(hào)；從數(shù)字信號(hào)中檢測導(dǎo)頻信號(hào)；對(duì)導(dǎo)頻信號(hào)執(zhí)行頻帶限制過濾工作；利用頻帶限制過濾的導(dǎo)頻信號(hào)估計(jì)最大多普勒頻率；以及將估計(jì)的最大多普勒頻率轉(zhuǎn)換成速率信息。


以上及本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將通過以下結(jié)合附圖的詳細(xì)說明更加明顯，附圖如下圖1A是說明在使用基于ZCR和LCR的最大多普勒頻率估計(jì)技術(shù)時(shí)由附加噪聲引起的最大多普勒頻率失真的曲線圖；
圖1B是說明在使用基于ACF和COV的最大多普勒頻率估計(jì)技術(shù)時(shí)由附加噪聲引起的最大多普勒頻率失真的曲線圖；圖2是說明依照本發(fā)明實(shí)施例的速率估計(jì)設(shè)備的框圖；圖3A是說明根據(jù)本發(fā)明通過自適應(yīng)頻帶限制濾波器之前接收的導(dǎo)頻信號(hào)的功率頻譜的圖形；圖3B是說明根據(jù)本發(fā)明通過自適應(yīng)頻帶限制濾波器之后接收的導(dǎo)頻信號(hào)的功率頻譜的圖形；圖4A是說明比較本發(fā)明最大多普勒頻率估計(jì)技術(shù)和常規(guī)基于ZCR的最大多普勒頻率估計(jì)技術(shù)的性能的實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖表；圖4B是說明比較本發(fā)明最大多普勒頻率估計(jì)技術(shù)和常規(guī)基于LCR的最大多普勒頻率估計(jì)技術(shù)的性能的實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖表；圖4C是說明比較本發(fā)明最大多普勒頻率估計(jì)技術(shù)和常規(guī)基于ACF的最大多普勒頻率估計(jì)技術(shù)的性能的實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖表；和圖4D是說明比較本發(fā)明最大多普勒頻率估計(jì)技術(shù)和常規(guī)基于COV的最大多普勒頻率估計(jì)技術(shù)的性能的實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖表。
具體實(shí)施例方式
以下將結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。在以下說明中，相同的元件將由相同的標(biāo)號(hào)來指示，盡管它們顯示在不同的圖中。而且，下列說明出現(xiàn)的各種特殊限定，例如分組標(biāo)識(shí)符的特定值、顯示信息的內(nèi)容等等，僅用來幫助理解本發(fā)明，而且對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說顯然可以實(shí)施本發(fā)明而不需要上述限定。
進(jìn)一步地，在本發(fā)明的以下說明中，在其可能妨礙本發(fā)明的主題時(shí)，將省略在此包括的已知功能和結(jié)構(gòu)的詳細(xì)描述。
在不考慮附加噪聲時(shí)，前述的基于ZCR、LCR、ACF和COV的最大多普勒頻率估計(jì)技術(shù)將分別以公式(1)至(4)表達(dá)。
ZR=2fm......(1)]]>LR=2πfmρe-ρ2......(2)]]>φ1φ0=J0(2πfmTS)......(3)]]>
Cov[a2(i)a2(i+1)]Var[a2(i)]=J02(2πfmTS)......(4)]]>在公式(1)和(2)中，ZR和LR是接收信號(hào)的過零率(ZCR)和過電平率(LCR)的值，而fm是最大多普勒頻率。
在公式2中，ρ是用于統(tǒng)計(jì)電平跨過(crossing)發(fā)生的數(shù)量的參考電平R和平均接收電平Rrms間的比值。
在公式3和4中，Ts是導(dǎo)頻信號(hào)的周期。
公式3中，φk是接收到的信號(hào)之間的自動(dòng)相關(guān)函數(shù)(ACF)值，所述信號(hào)被第k個(gè)抽樣時(shí)間分離。
公式4中，α(i)是第i個(gè)接收信號(hào)的大小，以及Cov[]和Var[]是協(xié)方差和自方差值。
圖1A和圖1B是說明使用基于ZCR、LCR、ACF和COV的最大多普勒頻率估計(jì)技術(shù)時(shí)由附加噪聲導(dǎo)致的最大多普勒頻率失真的曲線圖。結(jié)合圖1A和圖1B，應(yīng)該可以明白，在所有基于ZCR、LCR、ACF和COV的最大多普勒頻率估計(jì)技術(shù)中，估計(jì)的最大多普勒頻率在具有較低信噪比的環(huán)境下，與真實(shí)最大多普勒頻率相比是嚴(yán)重失真的。
考慮到附加噪聲的影響重新推導(dǎo)公式(1)到(4)，可以得到公式(5)到(8)。
ZR=γ+1γ+2Bm2/3fm22fm......(5)]]>LR=γ+1γ+2Bm2/3fm22fmρe-ρ2......(6)]]>φ1φ0=(γγ+1)(J0(2πfmTS)+sinc(BmTS)γ)......(7)]]>Cov[a2(i)a2(i+1)]Var[a2(i)]=(γγ+1)2(J0(2πfmTS)+sinc(BmTS)γ)2......(8)]]>在公式(5)到(8)中，γ是信噪比(SNR)以及Bm是附加噪聲的帶寬。因而，為了精確估計(jì)有噪聲的信道環(huán)境下的最大多普勒頻率，需要信噪比γ的信息。
然而，由于在變化很快的移動(dòng)通信環(huán)境中很難精確估計(jì)有關(guān)信噪比的信息，通常利用公式(1)到(4)估計(jì)最大多普勒頻率，其沒有考慮噪聲的影響。因此，由于附加噪聲在最大多普勒頻率估計(jì)值中會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的失真。
在本發(fā)明中，通過將附加噪聲的帶寬Bm限制到最大多普勒頻率fm的 倍來實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)頻帶限制工作，作為通過衰落信道的導(dǎo)頻信號(hào)帶寬，從而防止在傳統(tǒng)的基于ZCR、LCR、ACF和COV的最大多普勒頻率估計(jì)技術(shù)中出現(xiàn)的失真。
圖2是說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的速率估計(jì)設(shè)備的框圖。參照?qǐng)D2，速率估計(jì)設(shè)備包括RF處理單元201，用于從由天線(未示出)接收到的信號(hào)中過濾特定頻帶的信號(hào)，并將過濾的信號(hào)下轉(zhuǎn)換成基帶信號(hào)；采樣單元203，用于從RF處理單元201輸出的基帶信號(hào)中采樣預(yù)定部分并輸出數(shù)字信號(hào)；數(shù)據(jù)信號(hào)處理單元205用于將從采樣單元203輸出的數(shù)字信號(hào)再生為發(fā)送數(shù)據(jù)；導(dǎo)頻信號(hào)檢測單元207用于從采樣單元203輸出的數(shù)字信號(hào)檢測導(dǎo)頻信號(hào)；自適應(yīng)頻帶限制濾波器209用于僅通行導(dǎo)頻信號(hào)檢測單元207輸出的信號(hào)中的導(dǎo)頻信號(hào)；最大多普勒頻率估計(jì)單元211用于利用通過自適應(yīng)頻帶限制濾波器209的導(dǎo)頻信號(hào)來估計(jì)最大多普勒頻率；以及速率信息生成單元213用于將最大多普勒頻率估計(jì)單元211輸出的最大多普勒頻率估計(jì)值轉(zhuǎn)換成速率信息并輸出所轉(zhuǎn)換的速率信息。
自適應(yīng)頻帶限制濾波器209的通帶由最大多普勒頻率估計(jì)單元211所估計(jì)的在先最大多普勒頻率估計(jì)值來決定，而且將最大多普勒頻率估計(jì)單元211的輸出通過獨(dú)立的反饋線路212提供給自適應(yīng)頻帶限制濾波器209。
最大多普勒頻率估計(jì)單元211利用前述的基于ZCR、LCR、ACF或COV的技術(shù)估計(jì)最大多普勒頻率。
如上所述，因?yàn)楣烙?jì)的最大多普勒頻率與運(yùn)動(dòng)物體的速率成比例，那么就可能以一種簡單的方式來獲得速率信息。
導(dǎo)頻信號(hào)檢測單元207所檢測的導(dǎo)頻信號(hào)通過自適應(yīng)頻帶限制濾波器209輸入到最大多普勒頻率估計(jì)單元211，該濾波器209已經(jīng)考慮到最大多普勒頻率估計(jì)單元211之前估計(jì)的最大多普勒頻率估計(jì)值而設(shè)立了通帶。
最大多普勒頻率估計(jì)單元211基于接收信號(hào)的ZCR、LCR、ACF或COV估計(jì)最大多普勒頻率并輸出最大多普勒頻率的估計(jì)值。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，自適應(yīng)頻帶限制工作通過將附加噪聲的帶寬Bm限制到最大多普勒頻率fm的 倍來實(shí)現(xiàn)，其是通過衰落信道的導(dǎo)頻信號(hào)的帶寬，從而防止在傳統(tǒng)基于ZCR、LCR、ACF和COV的最大多普勒頻率估計(jì)技術(shù)中出現(xiàn)的失真。
將在先緊鄰的最大多普勒頻率估計(jì)值用作自適應(yīng)頻帶限制的最大多普勒頻率估計(jì)值。由于最大多普勒頻率的變化僅與運(yùn)動(dòng)物體速率的變化一致，因此最大多普勒頻率變化得非常緩慢。因而，利用在先的最大多普勒頻率估計(jì)值，產(chǎn)生誤差的可能性就降低了。
圖3A和3B是說明接收到的導(dǎo)頻信號(hào)通過根據(jù)本發(fā)明的自適應(yīng)頻帶限制濾波器之前之后的功率頻譜圖。當(dāng)將圖3B與3A相比較時(shí)，應(yīng)注意到已通過自適應(yīng)頻帶限制濾波器209的導(dǎo)頻信號(hào)僅在噪聲頻帶帶限，并且因此在導(dǎo)頻信號(hào)中不出現(xiàn)失真。因此，由于噪聲帶被自適應(yīng)帶限，所以接收信號(hào)的ZCR和LCR可由公式(1)和(2)表示，而接收信號(hào)的ACF和COV可分別由公式(9)和(10)表示。
φ1φ0≈J0(2πfmTS)....(9)]]>Cov[a2(i)a2(i+1)]Var[a2(i)]≈J02(2πfmTS)......(10)]]>公式(9)和(10)可利用近似公式，J0(x)≈1-x2/4和sinc(x)≈1-(2πx)2/6，得到。
從公式(1)、(2)、(9)和(10)可以很容易看出，由于已經(jīng)通過自適應(yīng)頻帶限制濾波器的信號(hào)的特征與沒有附加噪聲的接收的信號(hào)相對(duì)應(yīng)，即使在使用基于ZCR、LCR、ACF和COV的最大多普勒頻率估計(jì)技術(shù)時(shí)，失真也不會(huì)發(fā)生。
在根據(jù)本發(fā)明的速率估計(jì)方法中，由于應(yīng)用了判定反饋結(jié)構(gòu)，有必要驗(yàn)證其穩(wěn)定性。
在使用判定反饋結(jié)構(gòu)的自適應(yīng)頻帶限制方案中，由于使用其自身輸出信息來限制輸入信號(hào)的帶寬，則判定反饋結(jié)構(gòu)可能會(huì)不收斂，即發(fā)散。因此，驗(yàn)證判定反饋結(jié)構(gòu)的收斂性非常重要。
在判定反饋結(jié)構(gòu)中，假定fm是最大多普勒頻率， 是第n個(gè)估計(jì)最大多普勒頻率，而α(n)是第n估計(jì)誤差的比率。第n個(gè)估計(jì)最大多普勒頻率 可以由公式(11)來計(jì)算。
f^m(n)=α(n)·fm......(11)]]>通過將自適應(yīng)頻帶限制方案應(yīng)用到公式(5)至(8)中，α(n)和α(n-1)的關(guān)系可以由公式(12)來表示。
α(n)=γ+α2(n-1)γ+1......(12)]]>在假定初始估計(jì)誤差比率是α(0)時(shí)，α(0)成為指示初始最大多普勒頻率估計(jì)值誤差的變量，其范圍為0＜α(0)＜∞。
通過利用幾何級(jí)數(shù)原理以一般項(xiàng)的形式重新整理公式(12)，得到公式(13)。
α(n)=1+α2(0)-1(γ+1)n......(13)]]>公式(13)中，由于γ標(biāo)識(shí)實(shí)施判定反饋?zhàn)赃m應(yīng)頻帶限制工作后的信噪比，通常會(huì)滿足不等式γ＞0。因此，可以理解α(n)在第n條件下收斂于1。也就是說，在建議的判定反饋結(jié)構(gòu)中，如果α(n)＝1，由于第n項(xiàng)估計(jì)的最大多普勒頻率滿足等式f^m(n)=fm,]]>所以應(yīng)該明白第n項(xiàng)估計(jì)的最大多普勒頻率會(huì)精確收斂于判定反饋結(jié)構(gòu)的最大多普勒頻率。
圖4A到4D是說明比較本發(fā)明最大多普勒頻率估計(jì)技術(shù)和常規(guī)基于ZCR、LCR、ACF和COV的最大多普勒頻率估計(jì)技術(shù)的性能的實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖表。
為了實(shí)驗(yàn)最大多普勒估計(jì)技術(shù)的性能，使用了在WCDMA通信系統(tǒng)中應(yīng)用的2GHz載波，以及1.5K波特的導(dǎo)頻符號(hào)發(fā)送率，對(duì)應(yīng)于3GPP標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)隙發(fā)送率。而且，將信噪比設(shè)為10dB用于考慮噪聲影響，使用每500ms接收的導(dǎo)頻符號(hào)來估計(jì)單一最大多普勒頻率，以及以0.3的學(xué)習(xí)比率更新估計(jì)的最大多普勒頻率。
參照?qǐng)D4A到4D，在基于ZCR、LCR、ACF和COV的常規(guī)最大多普勒頻率估計(jì)技術(shù)中，在估計(jì)的最大多普勒頻率值中因?yàn)楦郊釉肼暢霈F(xiàn)失真。尤其是在較小的最大多普勒頻率中出現(xiàn)嚴(yán)重的失真。然而，應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的最大多普勒頻率估計(jì)技術(shù)時(shí)，估計(jì)的最大多普勒頻率值可以不受附加噪聲的影響，而不管實(shí)際最大多普勒頻率。
從上述說明可以看出，在根據(jù)本發(fā)明的速率估計(jì)設(shè)備和方法中，當(dāng)估計(jì)最大多普勒頻率時(shí)，由于通過利用在先緊鄰的最大多普勒頻率估計(jì)值限制了導(dǎo)頻信號(hào)的頻帶來最小化噪聲的影響，所有精確估計(jì)最大多普勒頻率并從而得到可靠的速率信息成為可能。
同樣，在根據(jù)本發(fā)明的速率估計(jì)設(shè)備和方法中，由于使用在先估計(jì)最大多普勒頻率來重新估計(jì)最大多普勒頻率，不再需要外部信息例如常規(guī)技術(shù)中的SNR。結(jié)果，構(gòu)造設(shè)備和實(shí)施方法的復(fù)雜性也顯著降低了。
進(jìn)一步地，在根據(jù)本發(fā)明地速率估計(jì)設(shè)備和方法中，由于不再使用變化很快的SNR而使用僅依照運(yùn)動(dòng)物體速率變化來逐步變化的最大多普勒頻率，可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的性能特性。
而且，在根據(jù)本發(fā)明的速率估計(jì)設(shè)備和方法中，通過對(duì)接收到的導(dǎo)頻信號(hào)實(shí)施頻帶限制過濾工作，甚至可以在具有低信噪比的環(huán)境中最小化估計(jì)失真。
而且，在根據(jù)本發(fā)明的速率估計(jì)設(shè)備和方法中，也能有效使用用于常規(guī)最大多普勒頻率估計(jì)的基于ZCR、LCR、ACF和COV的技術(shù)。
盡管本發(fā)明結(jié)合其某種優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行展示和說明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，在不脫離由隨附的權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的本質(zhì)和范圍的情況下，可以在形式和細(xì)節(jié)上作各種改變。
權(quán)利要求
1.一種用于通信系統(tǒng)的速率估計(jì)設(shè)備，所述通信系統(tǒng)包括用于通過至少一個(gè)無線信道發(fā)送信號(hào)的發(fā)送機(jī)和用于接收信號(hào)并再生數(shù)據(jù)的接收機(jī)，所述設(shè)備包括用于檢測導(dǎo)頻信號(hào)的導(dǎo)頻信號(hào)檢測器；最大多普勒頻率估計(jì)器，用于利用由導(dǎo)頻信號(hào)檢測器檢測的導(dǎo)頻信號(hào)估計(jì)最大多普勒頻率；和自適應(yīng)頻帶限制濾波器，用于按照最大多普勒頻率估計(jì)器的在先輸出值限制頻帶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括速率信息生成器，用于將由最大多普勒頻率估計(jì)器估計(jì)的最大多普勒頻率轉(zhuǎn)換成速率信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中估計(jì)的最大多普勒頻率通過獨(dú)立的反饋線路反饋給自適應(yīng)頻帶限制濾波器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中自適應(yīng)頻帶限制濾波器設(shè)立對(duì)應(yīng)于在先估計(jì)的最大多普勒頻率的 倍的限制頻帶。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中最大多普勒頻率估計(jì)器使用過零率(ZCR)、過電平率(LCR)、自動(dòng)相關(guān)函數(shù)(ACF)和接收信號(hào)協(xié)方差(COV)中的至少一個(gè)來估計(jì)最大多普勒頻率。
6.一種用于移動(dòng)通信系統(tǒng)的速率估計(jì)設(shè)備，該移動(dòng)通信系統(tǒng)包括用于為服務(wù)區(qū)內(nèi)的至少一個(gè)移動(dòng)站提供無線接入服務(wù)的至少一個(gè)基站，所述設(shè)備包括RF處理單元，用于將接收的無線信號(hào)下轉(zhuǎn)換為基帶信號(hào)；采樣單元，用于采樣RF處理單元輸出的基帶信號(hào)的預(yù)定部分并輸出與采樣部分對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)；導(dǎo)頻信號(hào)檢測單元，用于從采樣單元輸出的數(shù)字信號(hào)中檢測導(dǎo)頻信號(hào)；自適應(yīng)頻帶限制單元，用于僅通過導(dǎo)頻信號(hào)檢測單元輸出的信號(hào)中的導(dǎo)頻信號(hào)；最大多普勒頻率估計(jì)單元，用于利用自適應(yīng)頻帶限制單元過濾的導(dǎo)頻信號(hào)估計(jì)最大多普勒頻率；和速率信息生成單元，用于將由最大多普勒頻率估計(jì)單元估計(jì)的最大多普勒頻率值轉(zhuǎn)換成速率信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中頻帶限制單元基于最大多普勒頻率估計(jì)單元估計(jì)的多普勒頻率在先估計(jì)值自適應(yīng)地設(shè)立限制頻帶。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中限制頻帶對(duì)應(yīng)于最大多普勒頻率在先估計(jì)值的 倍。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中最大多普勒頻率估計(jì)單元使用過零率(ZCR)、過電平率(LCR)、自動(dòng)相關(guān)函數(shù)(ACF)和接收信號(hào)協(xié)方差(COV)中的至少一個(gè)來估計(jì)最大多普勒頻率。
10.一種用于通信系統(tǒng)的速率估計(jì)方法，該通信系統(tǒng)包括用于通過至少一個(gè)無線信道發(fā)送至少一個(gè)信號(hào)的發(fā)送機(jī)和用于接收至少一個(gè)信號(hào)并再生數(shù)據(jù)的接收機(jī)，所述方法包括步驟從接收的信號(hào)中檢測導(dǎo)頻信號(hào)；頻帶限制過濾導(dǎo)頻信號(hào)；利用頻帶限制過濾的導(dǎo)頻信號(hào)估計(jì)最大多普勒頻率；和利用估計(jì)的最大多普勒頻率生成速率信息。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中根據(jù)在先估計(jì)的最大多普勒頻率來自適應(yīng)地設(shè)立頻帶限制過濾用的限制頻帶。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中限制頻帶對(duì)應(yīng)于在先估計(jì)的最大多普勒頻率的 倍。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中估計(jì)最大多普勒頻率的步驟使用過零率(ZCR)、過電平率(LCR)、自動(dòng)相關(guān)函數(shù)(ACF)和接收信號(hào)協(xié)方差(COV)中的至少一個(gè)來估計(jì)最大多普勒頻率。
14.一種用于移動(dòng)通信系統(tǒng)的速率估計(jì)方法，所述移動(dòng)通信系統(tǒng)包括至少一個(gè)基站用于為服務(wù)區(qū)內(nèi)的至少一個(gè)移動(dòng)站提供無線接入服務(wù)，所述方法包括步驟將接收的無線信號(hào)下轉(zhuǎn)換為基帶信號(hào)；通過采樣基帶信號(hào)的預(yù)定部分來輸出數(shù)字信號(hào)；從數(shù)字信號(hào)中檢測導(dǎo)頻信號(hào)；對(duì)導(dǎo)頻信號(hào)執(zhí)行頻帶限制過濾；利用頻帶限制過濾的導(dǎo)頻信號(hào)來估計(jì)最大多普勒頻率；和將估計(jì)的最大多普勒頻率轉(zhuǎn)換成速率信息。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中根據(jù)在先估計(jì)的最大多普勒頻率來自適應(yīng)地設(shè)立頻帶限制過濾用的限制頻帶。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中限制帶寬對(duì)應(yīng)于在先估計(jì)的最大多普勒頻率的 倍。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中估計(jì)最大多普勒頻率的步驟使用過零率(ZCR)、過電平率(LCR)、自動(dòng)相關(guān)函數(shù)(ACF)和接收信號(hào)協(xié)方差(COV)中的至少一個(gè)來估計(jì)最大多普勒頻率。
全文摘要
一種用于通信系統(tǒng)的速率估計(jì)設(shè)備和方法，該通信系統(tǒng)包括用于通過無線信道發(fā)送信號(hào)的發(fā)送機(jī)和用于接收信號(hào)并再生數(shù)據(jù)的接收機(jī)。所述設(shè)備包括用于從接收信號(hào)檢測導(dǎo)頻信號(hào)的導(dǎo)頻信號(hào)檢測器，最大多普勒頻率估計(jì)器，用于利用導(dǎo)頻信號(hào)檢測器檢測的導(dǎo)頻信號(hào)估計(jì)最大多普勒頻率，以及自適應(yīng)頻帶限制濾波器，其具有基于最大多普勒頻率估計(jì)器的在先輸出值的限制頻帶。通過利用導(dǎo)頻信號(hào)，其在通過頻帶限制濾波器時(shí)消除了噪聲，精確估計(jì)最大多普勒頻率從而估計(jì)速率成為可能。
文檔編號(hào)G01S11/00GK1702477SQ200510079258
公開日2005年11月30日 申請(qǐng)日期2005年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月29日
發(fā)明者樸龜鉉, 李禮勛, 金應(yīng)善, 李鐘赫, 金虎辰, 洪大植 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社, 學(xué)校法人延世大學(xué)校