CN1293770C - 用电平交叉率估计速度的装置和方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种使用电平交叉率的速度估计器包括：功率计算器，用于计算从移动终端接收到的信号的功率值；平均功率计算器，用于根据预定的下降采样因数M来计算M功率值的平均功率值；内插器，用于根据预定的内插率L对平均功率值进行内插；均方根计算器，用于使用内插器的输出来计算均方根值；电平交叉计数器，用于对表示内插器的输出与根据均方根值所确定的电平交叉门限在预定的时间周期内相交叉多少次的电平交叉频率进行计数；以及速度计算器，用于使用电平交叉频率对移动终端的速度估计值进行计算。

Description

用电平交叉率估计速度的装置和方法

技术领域

本发明主要涉及无线通信技术，特别是对运动物体，比如移动终端进行速度估计的装置和方法。

背景技术

***(4G)移动通信***的目标是支持双模式功能，即国际移动电信2000(IMT2000，International Mobile Telecommunications 2000)的移动服务与无线位置接入网络(WLAN，Wireless Loeation Access Network)的固定服务相统一。******自适应地给用户分配移动服务和固定服务，方法是当用户操作环境极好时支持在固定模式中的高容量服务，当用户操作环境很差时支持在移动模式中的服务。

服务模式的有效管理必须不仅在初始接入期间持续进行，也要在通信期间进行。为此，需要可以有效地进行移动服务与固定服务初始模式的选择、切换以及链路自适应的算法。特别地，作为链路自适应典型技术之一的自适应调制和译码方案(AMCS，adaptive modulation and coding scheme)是通过确定能够指示用户操作环境并估计数值的参数来选择调制/译码方案。指示用户操作环境的参数是作为在自适应调制/译码方案中不同模式和资源分配之间进行切换的信息使用。在资源的动态分配中，对用户操作环境的准确估计是必要的。

在无线通信***中，移动终端的速度信息对于指示用户操作环境来讲是很重要的参数，当其实际应用时可以改善***性能。应用于自适应发送/接收技术时，移动终端的速度信息使接收器进行更有效的信道估计，使发送器根据信道条件来调节调制/译码或交织方案。此外，基于移动终端的速度信息，***可以准确地确定是否进行切换，切换的时间，并可以有效地管理***资源。

这种用于不同应用领域的速度估计方案可以分为电平交叉率(LCR，levelcrossing rate)估计方案和协方差(COV，covariance)估计方案。电平交叉率估计方案是看接收到的信号的包络(即功率)与预定参考电平在预定的时间周期内交叉多少次(即电平交叉点的数量)来估计速度。协方差估计方案是使用有着预定时间差的接收到的样本之间的协方差值来估计移动终端的速度。

速度估计方案中的协方差估计方案根据信道环境参数的不同，如Rician因数及视轴(Line of Sight，LOS)入射角，有着灵敏的性能差异。在微蜂窝环境下，考虑到Rician衰减，很难稳定地使用协方差估计方案。与协方差估计方案相比，电平交叉率估计方案使用作为包络衰减第二统计特性的电平交叉率，对于二维等向散射，移动端的速度可以不考虑Rician衰减特性而进行计算。

然而，既然传统电平交叉率估计方案只使用了不考虑噪声影响的信道特性，在信噪比(signal-to-noise ratio，SNR)降低了的噪声环境下，速度估计的准确性不如愿地下降了。于是，就需要有种当电平交叉率，其在低信噪比环境下应用时能改善速度估计准确性的方法。

发明内容

本发明的目的是提供速度估计装置和方法，以改善基于电平交叉率的速度估计的准确性。

本发明的又一个目的是提供速度估计装置和方法，以使噪声对依据电平交叉率来估计移动端速度的影响最小化。

根据本方面的一个方面，此处提供了一种使用电平交叉率的速度估计器包括：功率计算器，用于计算从移动终端接收到的信号的功率值；平均功率计算器，用于根据预定的下降采样因数M来计算M功率值的平均功率值；内插器，用于根据预定的内插率L对平均功率值进行内插；均方根计算器，用于使用内插器的输出来计算均方根值；电平交叉计数器，用于对表示内插器的输出与根据均方根值所确定的电平交叉门限在预定的时间周期内相交叉多少次的电平交叉频率进行计数；以及速度计算器，用于使用电平交叉频率对移动终端的速度估计值进行计算。

根据本发明的又一个方面，此处提供了一种使用电平交叉率的速度估计方法，包括以下步骤：用从移动终端接收到的信号来计算经下降采样的信号的功率值；根据预定的内插率对功率值进行内插；用内插值来计算均方根值，其中均方根值成为电平交叉门限；对表示内插值与电平交叉门限在预定的时间周期内相交叉多少次的电平交叉频率进行计数；以及用电平交叉频率来计算移动终端的速度估计值。

附图说明

通过相结合的附图，本发明的上述及其它方面特点、优势将会在下文的细节描述中更加明显。

图1说明了一个应用本发明的典型无线通信***的简化配置；

图2是一个对使用着操作环境估计信息的不同模式之间进行切换和自适应调制/译码方案进行描述的框图；

图3说明了使用电平交叉率的一个典型速度估计器；

图4说明了通过图3中的速度估计器来对噪声环境下的多径信号进行电平交叉频率计数的操作；

图5是一个说明根据本发明实施例的速度估计器的结构的框图；

图6A和图6B是阐明根据本发明由下降采样来进行噪声去除的频谱波形图；

图7根据本发明的实施例说明由图5的速度估计器来进行速度估计的过程的流程图；

图8A和图8B是阐明根据本发明的内插结果的图示；

图9和图10是对比根据本发明的和传统技术的平均速度估计性能的图示；

图11是说明当速度随时间变化时，根据本发明的平均速度跟踪性能的图示。

具体实施方式

现在将参照附图对本发明的优选实施例进行细节描述。在以下描述中，为了简明扼要，对已知的功能及此处相合并的配置的细节描述进行了省略。此处使用的术语是考虑到它们在发明中的功能而定义的，它们可以根据用户、操作者的意愿及实际情况进行更改。因此，应该基于本说明的整体内容来进行定义。

此处，将参照使用码分多址(CDMA，code division multiple access)信号处理技术以获取有效的、鲁棒的(或是无噪声的)通信服务的蜂窝无线通信***来对本发明进行细致描述。然而，作为本发明主要方面的、有效速度估计技术还可以应用在有着类似技术背景和轻微修改的信道类型的其他技术领域中，在不脱离本发明精神和范围的情况下，其对本领域的技术人员是显而易见的。

图1说明了一个应用本发明的典型无线通信***的简化配置。参照图1，无线通信***包括多个移动终端10a，10b及10c，多个基站收发器子***(BTSs，base transceiver subsystems)12a，12b及12c，基站控制器(BSC，basestation controller)14，包数据服务节点(PDSN，packet data serving node)16，移动交换中心(MSC，mobile switching center)18，互联网协议(IP，internet protocol)网络20，以及公共交换电话网(PSTN，public switched telephone network)22。

移动终端10a到10c最好是以能够处理一个或多个支持包数据服务的无线包数据协议来构造。在一个实施例中，移动终端10a到10c可以创建IP包，该IP包被传送到IP网络20，并且使用点对点协议(PPP，point-to-point protocol)的帧来封装IP包。IP网络20与包数据服务节点16相连接，包数据服务节点16与基站控制器14相连。基站控制器14与基站收发器子***12a到12b相连，以构造成可以通过无线信道使用移动终端10a到10c和已知的各种协议来传送话音和/或数据包。此外，基站控制器14通过移动交换中心18与公共交换电话网22相连，通过基站收发器子***12a到12c对移动终端10a到10c提供典型的电话呼叫服务。

在典型的电话呼叫情况下，基站控制器14将接收到的数据路由到移动交换中心18，该中心接口提供额外的路由服务，用于与公共交换电话网22的接口。在基于包传送数据呼叫的情况下，基站控制器14将数据包路由到包数据服务节点16，以使数据包到达IP网络20。

在典型操作中，基站收发器子***12a到12c对从正在进行电话呼叫、网站浏览或其它数据通信的移动终端10a到10c所接收的反向链路信号进行解调。各个反向链路信号都由基站收发器子***12a到12c进行处理。基站收发器12a到12c中的每个都与多个移动终端10a到10c相通信，方式是通过对正向链路信号进行解调和将解调后的信号传送到移动终端10a到10c。例如，第一基站收发器子***12a与第一和第二移动终端10a和10b同时通信，第二和第三基站收发器子***12b和12c由于软切换而同时与第三移动终端10c通信。对于特定的移动终端(移动终端10a到10c中的任意一个)，基站控制器14控制从一个基站收发器子***到另一个基站收发器子***的切换。

基站收发器12a到12c中的每个都为移动终端10a到10c存储着增益dB和导频信道功率电平表，用以给移动终端10a到10c指定业务信道功率电平。表包括：基于比特每秒(bps，bits per second)的数据率，目标误帧率(FER，frameerror rate)，一种正向纠错码，如卷积码或迭代码(turbo code)，每个帧长组合的增益，如5ms，20ms，40ms和80ms，以及不同的导频电平组合。增益dB是导频信道功率电平与业务信道功率电平的比值。导频电平的不同组合对应着移动终端(移动终端10a到10c的任意一个)给定的速度范围。使用电平交叉率的方法来估计移动终端的速度，电平交叉率将在后面介绍。使用上述提及的多个增益的原因是给定目标误帧率的导频与业务的比率(或增益)是根据移动终端的速度而改变的。例如，三个不同的组合可以对应三个速度范围来使用，即停止(0公里/小时)、低速(如30公里/小时或更低)和高速(如30公里/小时或更高)。

特别地，在支持移动服务模式与固定服务模式相统一的双模式的***移动通信***中，经常根据移动终端的速度来进行移动服务模式与固定服务模式之间的模式变换，模型选择以及自适应调制/译码方案。

图2是对通过使用操作环境估计信息，在不同模式之间进行切换和自适应调制/译码方案的方法进行描述的简化框图。移动终端30是设计为能够在移动服务模式和固定服务模式之间进行模式选择和变换的双模式终端，并可以通过无线信道与移动服务模式网络32或固定服务模式网络34通信。操作环境估计***36包括一个块38，用于估计操作环境参数，如移动终端30的速度，块40，用于在初始网络接入期间选择服务模式和在切换期间进行服务模式的变换，AMCS控制块42，用于自适应地选择调制和译码方案。

为了便于阐述，参照着移动服务模式网络32与固定服务模式网络34相分离的实施例来描述操作环境估计***36。然而，在可选的实施例中，块38、40和42可以构造成能包含于模式网络32和34中任何一者或两者中，本领域的技术人员可以很容易地对这些进行理解。

移动终端的速度是许多重要操作环境参数中的一个。可以使用给定时间周期内在单一无线路径上测量到的功率来对速度进行估计。移动终端的速度可以由给定时间周期内功率电平与指定电平在正方向(或负方向)上交叉多少次来估计，以下参见“电平交叉频率”或“电平交叉率”。

在实现这样的速度估计器时，准确测量多径功率是困难的。既然速度估计的电平交叉率算法要求多径接收功率的知识，多径功率必须从总接收功率中隔离出来。尽管多径功率必须从总接收功率中隔离出来，但自动增益控制的影响产生了另一个问题。既然自动增益控制完全地保持接收到的信号的包络，它就会阻止移动终端获取必要的信息来估计接收功率。如果对接收信号的准确功率估计失败了，就不可能准确地使用电平交叉率来进行速度估计。

图3中是一个用来解决这种问题的典型的速度估计器的例子。速度估计器100包含于操作在蜂窝移动通信***的移动终端(例如，蜂窝电话、便携数字设备，与蜂窝电话相连接的便携计算机等)中。将接收到的同相信号I(n)和接收到的正交相位信号Q(n)提交给功率计算器110。此处，n为离散时间指标。这些提交来的信号是通过对伴随信号采样、伪随机噪声(Pseudo-random Noise，PN)解扩展该采样信号、并在预定的时间周期内对伪随机噪声解扩展后的信号进行累加而获得的信号样本。功率计算器110由对信号的平方和取平方根来计算信号能量的平方根，即功率值

由功率计算器110计算的功率值定期提交给均方根(Root Mean Square，RMS)计算器150。

均方根计算器150使用预定数量(如K)的连续功率值来计算连续均方根。门限计算块160使用预定的滞后值M和N以计算高、低电平交叉门限。

计算出的功率值存储在先进先出(FIFO，First In First Out)缓冲器120中。先进先出缓冲器120的大小是根据均方根计算所用的符号数量来确定的。电平交叉计数器130计数频率，该频率指示从先进先出缓冲器120中输出的符号与计算出的高、低门限连续相交的频率。在电平交叉计数器130中，频率成为电平交叉频率。查询表140在预定的时间周期内将速度估计值与电平交叉频率相对应。速度估计值由查询表140直接输出。

图4说明了通过图3中的速度估计器100来对噪声环境下的多径信号进行电平交叉频率计数的操作。此处，高门限标记为T_H，而低门限标记为T_L。尽管没有说明，但高、低门限是分别设置为比标准电平交叉门限高MdB及低MdB。根据已说明的信号功率的变化，在点1、2、3及4上对电平交叉频率进行计数。

图3中的速度估计器100通过使用滞后值在部分程度上去除了噪声的影响。然而，在低信噪比环境下，速度估计器100仍旧不能获得满意程度的准确性。由此，本发明通过对接收到的信号样本进行下降采样，使信号功率的多普勒功率谱密度最大化地提高到不出现混叠的电平，即满足采样定理，并用经下降采样的信号样本对电平交叉频率进行计数，从而最大化地去除了接收到的信号中噪声的影响。

图5是一个说明根据本发明实施例的速度估计器的结构的框图。参见图5，将输入到速度估计器200的复数接收信号中的同相信号分量I(n)和正交相位信号分量Q(n)提交给功率计算器210，用以检测收到信号的包络，即功率。功率计算器210通过对接收到的信号分量的平方和取平方根来计算功率值E(n)。

平均功率计算器220根据由下降因数计算器270计算出的下降采样因数M来计算M功率值的平均功率值D(n)。计算平均功率值等同于对接收到的信号进行下降采样，并计算经下降采样的信号的功率值。由此，在可选的实施例中，功率计算器110和平均功率计算器220可以被替换为根据下降采样因数M来对接收到的信号进行下降采样的下降采样器，以及用下降采样器的输出来计算功率值的功率计算器。对计算下降采样因数M的详细描述会在后文给出。

内插器230根据预定的内插因数L对平均功率计算器220计算出的平均功率值进行内插。均方根计算器240使用在预定窗口期间内插后的平均功率值来计算连续均方根。应用计算出的均方根来确定用于电平交叉计数器250的电平交叉门限。在本实施例中，计算出的均方根直接成为电平交叉门限。在可选的实施例中，可以在均方根计算器240和电平交叉计数器250之间增加门限计算器，以不同的方式计算电平交叉门限。例如，电平交叉门限可以确定为均方根的二分之一。

电平交叉计数器250计数电平交叉频率，该电平交叉频率指示着由内插器230输出的平均功率值与确定为计算出的均方根的电平交叉门限在预定的时间周期内(例如0.5秒或1秒)交叉多少次。考虑到均方根计算器240的处理延迟，用于确定均方根计算器240中电平交叉门限的信号超前用于与电平交叉计数器250中电平交叉门限相比较的信号。

速度计算器260用计数过的电平交叉频率来计算速度。在本实施例中，速度计算器260是用于以电平交叉频率来计算移动终端的速度。然而在可选的实施例中，可以使用将速度估计值与电平交叉频率相对应的查询表。在此种情况下，查询表对应计数过的电平交叉频率直接输出速度估计值。

最终由速度计算器260输出的速度估计值被提交给下降采样因数计算器270以使下降采样因数计算器270确定下一时间周期的下降采样因数M。下降采样因数计算器270使用前一个速度估计值来确定下降采样因数M，以使功率的多普勒频谱间隔在不出现混叠时尽可能地短。

图6A和图6B是阐明根据本发明由下降采样来进行噪声去除的频谱波形图。图6A说明了接收到的信号平均功率谱密度，如说明所述，在有着采样频率f_s和多普勒频率f_D的被采样功率谱间出现了加性高斯白噪声(AWGN，additive white Gaussian noise)。图6B说明了经下降采样的信号的功率谱密度，如说明所述，可以注意到有着下降采样频率f_s/M和多普勒频率f_D的下降采样功率谱是彼此相邻的，即有助于减少加性高斯白噪声的影响。

参见图6A和图6B，根据本发明，下降采样因数M可以由公式(1)计算出：

$M=\left[\frac{f_S}{2f_D}\right]---\left(1\right)$

此处，[·]是向下取整标记，f_s是采样频率，f_D是多普勒频率的最高值。对于二维等向散射，Rician衰减的电平交叉频率L_R可以由公式(2)确定：

$L_R=\sqrt{2\mathrm{\π}(K+1)}{f}_D{\mathrm{\ρe}}^{-K-(K+1){\mathrm{\ρ}}^2}{I}_0\left(2\mathrm{\ρ}\sqrt{K(K+1)}\right)$

$\mathrm{\ρ}=\frac{R}{R_{\mathrm{rms}}}---\left(2\right)$

此处，K代表指示Rician衰减特性的Rician因数，f_D代表多普勒频率，R代表电平交叉门限，R_rms代表功率电平的均方根值，I₀表示修改了的零次幂贝赛尔(Bessel)函数(zero-order Bessel fuction)，e为自然对数。如果电平交叉门限R设置为等于R_rms(R＝R_rms)，那么ρ＝1。作为结果，由Rician因数K的变化而导致的影响变得可以忽略。

如果公式(1)用速度公式v＝f_Dλ_c来简化，其中v为移动终端的速度，f_D为多普勒频率，λ_c为载波波长，移动终端的速度V_LCR由公式(3)计算出：

$v_{\mathrm{LCR}}=\frac{{\mathrm{\λ}}_c{L}_{R}e}{\sqrt{2\mathrm{\π}}}---\left(3\right)$

图7是说明根据本发明的实施例由图5的速度估计器来进行速度估计的过程的流程图。现在参照图5和图7对本发明进行详细描述。

在步骤300中，功率计算器210(图5)检测到从移动终端接收到的在导频信道或其它信道上信号的包络，即功率。此处，在其它信道上的信号为恒定包络调制信号，例如相移键控(PSK，phase shift keying)调制信号。在步骤310中，平均功率计算器220(图5)根据下降采样因数M计算M功率值的平均值，而计算下降采样因数是用于根据前一个接收信号所估计的速度值。通过该计算，就能够获得有着降低了的采样率的新平均值。

步骤310中的计算是用于消除噪声的影响，但由于连续信号和离散信号之间的差异，会有偏置(bias)出现。为了消除这一现象，在步骤320中，内插器230对下降采样功率值进行内插，从而再次提高采样率。

图8A和图8B是阐明根据本发明的内插结果的图示。图8A说明连续信号(由“理论”图例表示)和离散信号(由“仿真”图例表示)的包络斜率特性，两者均对以采样周期T_S为标准的多普勒频率f_D进行响应。图8B说明连续信号和离散信号的平均速度估计值。可见，典型的f_DT_S约为0.125，以使连续信号和离散信号的速度估计值大致相等。然而，如果f_DT_S由于下降采样而提高，连续信号和离散信号之间速度估计值的差异也会提高。

本发明中使用了离散信号，通过内插把f_DT_S的操作点由B降低到A，这降低了速度估计值的误差。此处，内插率L最好至少为4，以使连续信号和离散信号之间速度估计值的误差可以忽略。然而，为了简化结构，内插率L设置为2，即使在这种情况下，误差也可以在一定程度上降低。

参见前面的图5和图7，在步骤330中，为了确定电平交叉计数的门限值，RMS计算器240(图5)以在前一个循环采用下降采样和内插的功率值来计算均方根值，例如，为了消除Rician衰减的影响，电平交叉门限设置为与均方根值相等。

在步骤340中，电平交叉计数器250(图5)计数电平交叉频率，该电平交叉频率指示着由内插器230(图5)的输出与确定的电平交叉门限相交叉多少次。该频率称为电平交叉频率。假定发生电平交叉的时间周期之间的间隔称为“电平交叉持续期D”。在通常情况下，有着低数值(即D分之一的分布)的倒数分布主要出现在电平交叉持续期，而在噪声情况下，有着高数值的倒数分布也正好出现在电平交叉持续期。就是说，在噪声环境下，既然信号功率的变化是高的，电平交叉持续期会频繁地出现。因此，电平交叉计数器250(图5)从每次出现电平交叉时的前一个电平交叉时间中，进行计算时间，即电平交叉持续期，如果电平交叉持续期小于预定值则忽略掉出现的电平交叉。就是说，电平交叉计数器250(图5)不对电平交叉频率进行计数。在理想情况下，由于下降采样和内插，电平交叉持续期的倒数分布是与速度无关而同等出现的。

在步骤350中，速度计算器260(图5)通过替换在步骤340中计算出的电平交叉频率，用公式(3)来计算移动终端的速度。在步骤360中，下降采样因数计算器270(图5)使用计算出的速度来计算要在下一循环应用的下降采样因数M。下降采样因数是确定的值，以使接收信号功率的多普勒频谱分布最大地密集在没有混叠出现的区域。

图9到图11说明了根据本发明的仿真结果，其中使用了正交频分复用***，该***使用5GHz频率带宽、8KHz采样频率、一条衰减路径、256个子载波，在包络检测上使用了导频音。

图9和图10是分别在20Km每小时和100Km每小时的实际速度下，对比根据本发明以及图3所示传统技术的平均速度估计性能的图示。可见，本发明展示出无论在相对低的20Km每小时的速度和相对高的100Km每小时的速度下，在低信噪比时与传统技术相比较都提高准确性。

图11是说明当速度随时间变化时，根据本发明的平均速度跟踪性能的图示。此处，速度估计是每秒进行的，如说明所示，本发明准确地跟踪了10dB信噪比环境下的速度变化。

根据本发明的速度估计器和速度估计方法通过进行准确的速度估计来检测移动终端操作环境的信息，并将检测到的速度信息提供给移动通信***。移动通信***基于速度信息来确定移动终端是否会接入到移动服务或保证高速数据服务的固定服务中。固定服务通过对使用信道时间固定的条件下的自适应调制方案的最佳利用来提供高速的多媒体服务，而移动服务只使用简化结构的自适应调制方案，其能够保证满足用户需求的最小数据率。

在资源分配上，移动通信***考虑了移动终端速度较低时微蜂窝的***环境和移动终端速度较高时宏蜂窝的***环境，使信道容量最大化。此外，通过速度估计，能够有效地根据用户的速度来进行切换。

本发明有着以下优势。即本发明依靠稳定地操作在不同信道环境下的电平交叉率估计器来计算速度参数，因此有助于在不增加复杂性的同时，将作为现有速度估计算法中主要障碍的噪声影响显著减少。就是说，能够在没有高复杂性的负担下减少任何无线电信道环境中噪声的影响，有助于准确的速度计算。

尽管只是展示和描述了本发明的几个优选实施例，但本领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明附加的权利要求书所规定的精神和原则的情况下，可以对本发明进行形式和细节上的修改。

Claims (23)

1.一种使用电平交叉率的速度估计器，包括：

功率计算器，用于计算从移动终端接收到的信号的功率值；

平均功率计算器，用于根据预定的下降采样因数M来计算M个功率值的平均功率值；

内插器，用于根据预定的内插率L对平均功率值进行内插；

均方根计算器，用于使用内插器的输出来计算均方根值；

电平交叉计数器，用于对表示内插器的输出与根据均方根值所确定的电平交叉门限在预定的时间周期内相交叉多少次的电平交叉频率进行计数；以及

速度计算器，用于使用电平交叉频率对移动终端的速度估计值进行计算。

2.如权利要求1所述的速度估计器，进一步包括下降采样因数计算器，用于以速度估计值来确定下一时间周期的下降采样因数M，以最小化不出现混叠时接收信号的多普勒频谱之间的间隔，并将确定了的下降采样因数M提供给平均功率计算器。

3.如权利要求2所述的速度估计器，其中下降采样因数M由下式算出

$M=\left[\frac{f_S}{2f_D}\right]$

其中f_S为采样频率，f_D为多普勒频率的最高值。

4.如权利要求1所述的速度估计器，其中内插率L至少为4。

5.如权利要求1所述的速度估计器，其中电平交叉计数器在电平交叉出现时确定表示当前电平交叉时间和前一个电平交叉时间之间的时间间隔的电平交叉持续期是否比预定值短，如果电平交叉持续期短于预定值则忽略掉出现的电平交叉，从而不对电平交叉频率进行计数。

6.如权利要求1所述的速度估计器，其中电平交叉门限设置成与所述均方根值相等。

7.如权利要求1所述的速度估计器，其中速度估计值由下式算出

$v_{\mathrm{LCR}}=\frac{{\mathrm{\λ}}_c{L}_{R}e}{\sqrt{2\mathrm{\π}}}$

此处v_LCR为速度估计值，λ_c为载波波长，L_R为电平交叉频率，并且e为自然对数。

8.一种使用电平交叉率的速度估计器，包括：

下降采样器，用于根据预定的下降采样因数M来对从移动终端接收到的信号进行下降采样；

功率计算器，用于计算经下降采样的信号的功率值；

内插器，用于根据预定的内插率L对功率值进行内插；

均方根计算器，用于以内插器的输出来计算均方根值，其中均方根值成为电平交叉门限；

电平交叉计数器，用于对表示内插器的输出与根据均方根值所确定的电平交叉门限在预定的时间周期内相交叉多少次的电平交叉频率进行计数；以及

速度计算器，用于以电平交叉频率来计算移动终端的速度估计值。

9.如权利要求8所述的速度估计器，进一步包括下降采样因数计算器，用于以速度估计值来确定下一时间周期的下降采样因数M，以最小化不出现混叠时接收信号的多普勒频谱之间的间隔，并将确定了的下降采样因数M提供给平均功率计算器。

10.如权利要求9所述的速度估计器，其中下降采样因数M由下式算出

$M=\left[\frac{f_S}{2f_D}\right]$

其中f_S为采样频率，f_D为多普勒频率的最高值。

11.如权利要求8所述的速度估计器，其中内插率L至少为4。

12.如权利要求8所述的速度估计器，其中电平交叉计数器在电平交叉出现时确定表示当前电平交叉时间和前一个电平交叉时间之间的时间间隔的电平交叉持续期是否比预定值短，如果电平交叉持续期短于预定值则忽略掉出现的电平交叉，从而不对电平交叉频率进行计数。

13.如权利要求8所述的速度估计器，其中电平交叉门限设置成与所述均方根值相等。

14.如权利要求8所述的速度估计器，其中速度估计值由下式算出

$v_{\mathrm{LCR}}=\frac{{\mathrm{\λ}}_c{L}_{R}e}{\sqrt{2\mathrm{\π}}}$

此处v_LCR为速度估计值，λ_c为载波波长，L_R为电平交叉频率，并且e为自然对数。

15.一种使用电平交叉率的速度估计方法，包括以下步骤：

用从移动终端接收到的信号来计算经下降采样的信号的功率值；

根据预定的内插率对功率值进行内插；

用内插值来计算均方根值，其中均方根值成为电平交叉门限；

对表示内插值与电平交叉门限在预定的时间周期内相交叉多少次的电平交叉频率进行计数；以及

用电平交叉频率来计算移动终端的速度估计值。

16.如权利要求15所述的速度估计方法，其中计算经下降采样的信号功率值的步骤包括：计算从移动终端接收到的信号的功率值，再根据预定的下降采样因数M来计算M个功率值的平均功率值，其中平均功率值成为经下降采样的信号的功率值。

17.如权利要求15所述的速度估计方法，其中计算经下降采样的信号功率值的步骤包括根据预定的下降采样因数M对从移动终端接收到的信号进行下降采样，以及计算经下降采样的信号的功率值的步骤。

18.如权利要求15所述的速度估计方法，进一步包括以速度估计值来确定下一时间周期的下降采样因数M，以最小化不出现混叠时接收信号的多普勒频谱之间的间隔。

19.如权利要求15所述的速度估计方法，其中下降采样因数M由下式计算

$M=\left[\frac{f_S}{2f_D}\right]$

其中f_S为采样频率，f_D为多普勒频率的最高值。

20.如权利要求15所述的速度估计方法，其中内插率L至少为4。

21.如权利要求15所述的速度估计方法，其中计数步骤包括在电平交叉出现时确定表示当前电平交叉时间和前一个电平交叉时间之间的时间间隔的电平交叉持续期是否比预定值短，如果电平交叉持续期短于预定值则忽略掉出现的电平交叉，从而不对电平交叉频率进行计数。

22.如权利要求15所述的速度估计方法，其中电平交叉门限设置成与所述均方根值相等。

23.如权利要求15所述的速度估计方法，其中速度估计值由下式算出

$v_{\mathrm{LCR}}=\frac{{\mathrm{\λ}}_c{L}_{R}e}{\sqrt{2\mathrm{\π}}}$

此处v_LCR为速度估计值，λ_c为载波波长，L_R为电平交叉频率，并且e为自然对数。

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