在移动通信系统中，基站具有接收滤波器，例如无限冲击响应(IIR) 滤波器。基站利用接收滤波器来从接收自移动站的信号中只提取所需的成 分，以对提取的成分进行解调，这改善了基站处的解调特性。此外，基站 估计接收到的信号的多普勒频率，以基于所估计的多普勒频率来控制接收 滤波器的滤波器系数，从而改善接收质量。
JP 2003-198426 A(以下称为文献1)提出了以下方法来改善移动通信 系统的吞吐量。根据该方法，基站估计从移动站接收到的信号的多普勒频 率。然后，基站根据所估计的多普勒频率来改变要发送到移动站的经调制 信号的多级数(multilevel number)。
如上所述，在移动通信系统中，精确地估计移动站的多普勒频率变得 十分重要。
为了估计多普勒频率，JP 2003-508969 A(以下称为文献2)描述了下 面的技术。根据文献2中描述的技术，对于每个时隙，基站从接收到的信 号获得信道估计。然后，基站通过利用信道估计的内积或差分向量来获得 信道估计的变化量，作为信道的相位变动量。基站基于相位变动量来估计 多普勒频率。
图1是示出用于基于信道估计来估计多普勒频率的多普勒频率检测器 的配置的框图。
图1所示的多普勒频率检测器包括信道估计单元102、内积值计算单 元103和多普勒频率估计单元104。信道估计单元102基于接收自移动站 (未示出)的导频信号来估计信道。在对信道估计进行归一化以后，信道 估计单元102输出经归一化的信道估计。内积值计算单元103基于来自信 道估计单元102的输出计算就时间而言信道估计的相位变动量。多普勒频 率估计单元104基于相位变动量来估计多普勒频率。
在图1所示的多普勒频率检测器中，接收自移动站的导频信号被提供 到信道估计单元102。导频信号是从解调单元(未示出)提供的。信道估 计单元102通过公式(1)所表达的处理来计算信道估计h(m)。信道估计 h(m)是包含关于信道的相位和接收强度的信息的复数。
$h\left(m\right)=(1/K)·\underset{k=1,K}{\Sigma }{z}_c(m,k)D^{*}\left(k\right)---\left(1\right)$
其中zc是经解调的导频信号，D*是已知导频信号的复共轭，K是导频信号 的时隙中的导频符号的数目，k是导频符号号码，m是导频信号的时隙的 时隙号码。根据公式(1)，接收到的导频信号zc被乘以已知导频信号D 的复共轭D*。由乘法获得的数字在时隙中取平均。各导频符号的信道估计 被导频符号数目K平均。
信道估计单元102对信道估计h(m)进行归一化，并且将经归一化的信 道估计(h(m)/|h(m)|)提供到内积值计算单元103。在这种情况下，|h(m)| 是h(m)的绝对值。内积值计算单元103按照以下公式(2)计算相位变动 量θ：
      θ＝cos-1[Re{h′(m)·h′(m-n)*}]                 (2)
其中h′(m)＝h(m)/|h(m)|，并且
h′(m-n)＝h(m-n)/|h(m-n)|
在这种情况下，Re{x}是复数x的实部，n是用于获得相位变动量θ的 计算间隔。公式(2)产生与以下处理相同的结果：在该处理中，将经归 一化的复数h′(m)和h′(m-n)视为二维向量，并且从二维向量的内积值获得 二维向量之间形成的角度。因此，以下将“n”称为“内积值计算间 隔”。
具体而言，内积值计算单元103从具有时隙号码m的信道估计h(m)和 具有在时隙号码m之前n个时隙的时隙号码的信道估计h(m-n)来计算相位 变动量θ。也可以通过计算h(m)/h(m-n)的辐角来获得相位变动量θ。
多普勒频率估计单元104基于所获得的相位变动量θ估计接收到的信 号的多普勒频率。
图2是用于说明JP 2001-24727A(以下称为文献3)中描述的技术的 概要的框图。根据该技术，基于多普勒频率估计控制用于对相位变动量取 平均的平均滤波器的滤波器系数。
图2所示的多普勒频率检测器包括图1的信道估计单元102、内积值 计算单元103和多普勒频率估计单元104。该多普勒频率检测器还包括平 均滤波器112和滤波器系数计算单元113。平均滤波器112对内积值计算 单元103计算出的相位变动量取平均。平均滤波器112例如由无限冲击响 应(IIR)滤波器形成。滤波器系数计算单元113基于由多普勒频率估计单 元104获得的多普勒频率估计来控制平均滤波器112的滤波器系数。
图2的滤波器系数计算单元113通过利用由多普勒频率估计单元104 所估计的多普勒频率和遗忘因子来计算滤波器系数。
JP 2004-15819A(以下称为文献4)公开了一种方法，该方法计算导 频符号的内积值并根据计算出的内积值来改变用于对内积值取平均的滤波 器系数，从而基于平均内积值来确定衰减频率。文献4还公开了基站并行 地针对多个计算间隔计算内积。
但是，利用图1的方法，不论接收到的信号的多普勒频率如何，用于 计算内积的内积计算间隔(n)都是恒定的。因此，当接收到的信号的多 普勒频率较低时，检测相位变动量的分辨率变得不足，这导致了多普勒频 率的估计精度降低。另一方面，当接收到的信号的多普勒频率较高时，计 算间隔(n)相对于所估计的多普勒频率变得较长，这也会降低多普勒频 率的估计精度。
在文献3中描述的方法中，当多普勒频率较高时，执行取平均的时间 间隔变得较短。因此，无法从取平均获得满意的效果。
如上所述，文献4描述了基站分别针对多个计算间隔计算多个内积。 因此，文献4中描述的技术要求大量计算。此外，在文献4中描述的技术 中，例如在衰减频率较高的情况下，对计算间隔较大的内积的计算毫无用 处。浪费的计算不利地增大了基站的设备大小。

本发明的第一示例性特征提供了一种多普勒频率估计技术，用于利用 少量计算精确地估计多普勒频率。
根据本发明的第一示例性方面，提供了一种用于检测接收到的信号的 多普勒频率的多普勒频率检测器。该检测器包括信道估计单元、信道相位 变动量计算单元、多普勒频率估计单元和计算间隔计算单元。信道估计单 元基于接收到的信号中的导频信号计算信道估计。信道相位变动量计算单 元基于信道估计和计算间隔计算信道相位变动量。多普勒频率估计单元基 于信道相位变动量估计多普勒频率，并且输出多普勒频率估计。计算间隔 计算单元基于多普勒频率估计计算计算间隔，并且将计算出的计算间隔提 供到信道相位变动量计算单元。
根据这个方面，针对接收到的导频信号估计了信道，并且基于信道估 计和计算间隔计算了信道相位变动量，从而基于信道的相位变动量估计了 移动站的多普勒频率。此外，根据这个方面，计算相位变动量的计算间隔 是基于所估计的多普勒频率来获得的。具体而言，根据这个方面，计算信 道相位变动量的计算间隔(n)是基于多普勒频率估计来逐步更新的。因 此，在这个方面中，精确地估计了多普勒频率，并且只要求少量计算。
本发明的其他特征和其他方面将从以下对优选实施例的描述中显现出 来。
附图说明
当结合附图理解以下详细描述时，本发明的以上和其他目的、特征和 优点将会显现出来，附图中：
图1是用于说明本发明的第一相关技术的框图；
图2是用于说明本发明的第二相关技术的框图；
图3是示出可以应用本发明的移动通信系统的示例的视图；
图4是示出本发明的第一示例性实施例的框图；
图5是用于说明第一示例性实施例的操作的流程图；
图6是示出用于改变计算间隔的处理的图像的视图；
图7是示出本发明的第二示例性实施例的框图；
图8是用于说明第二示例性实施例的操作的流程图；
图9是示出本发明的第三示例性实施例的框图。

下面将参考附图描述本发明的优选实施例。
图3是示出应用本发明的移动通信系统的示例的视图。
如图3所示，在移动通信系统中，移动站(MS)1和基站(BS)2可 以经由无线连接彼此相连。在图3中，省略了对不与本发明直接相关的移 动站1和基站2的内部组件的说明。
移动站1包括导频信号生成单元11和发送单元12。导频信号生成单 元11生成将被发送到基站2的导频信号。发送单元12将导频信号与其他 被发送的信号一起发送到基站2。
基站2包括接收单元20和多普勒频率估计器30。接收单元20将来自 从移动站1接收到的信号的导频信号提供到多普勒频率估计器30。多普勒 频率估计器30基于导频信号输出接收到的信号的多普勒频率估计 (fD)。接收单元20还将导频信号和其他接收到的信号提供到基站2中 的每个单元(未示出)。
第一示例性实施例
图4是示出图3所示的多普勒频率估计器30的第一示例性实施例的框 图。
根据第一示例性实施例的多普勒频率估计器包括信道估计单元21、内 积值计算单元22、内积值取平均单元23、多普勒频率估计单元24和内积 计算间隔计算单元25。
信道估计单元21基于接收到的导频信号来估计信道，以输出信道估 计(h(m))。内积值计算单元22以提供自内积计算间隔计算单元25的计 算间隔(n)基于来自信道估计单元21的信道估计来计算信道相位变动量 (θ)。
内积值取平均单元23在预定的时间段内对信道相位变动量取平均。
多普勒频率估计单元24基于平均相位变动量来估计接收到的信号的 多普勒频率，以输出估计(fD)。
内积计算间隔计算单元25基于多普勒频率估计来计算内积值的计算 间隔，以将计算结果(n)提供到内积值计算单元22。
可以省略内积值取平均单元23的安装。这一点同样适用于后面将要 描述的其他示例性实施例。
下面，将说明具有上述配置的第一示例性实施例中的多普勒频率估计 方法。
图5是用于说明利用图4所示的多普勒频率估计器的估计方法的流程 图。图5中以虚线围绕的区域代表在内积计算间隔计算单元25中执行的 处理，它是该第一示例性实施例的特征。
首先，被基站2接收的从移动站1发送来的导频信号被提供到信道估 计单元21。
然后，在步骤S1中，信道估计单元21基于接收到的导频信号计算信 道估计(h(m))，以将计算出的信道估计提供到内积值计算单元22。由于 具体的信道估计方法的示例已经在上文背景技术中描述，因此这里省略对 其的相同描述。
在步骤S2中，内积值计算单元22从信道估计计算信道相位变动量 θ。在该步骤中，内积值计算单元22以内积计算间隔计算单元25所s指定 的计算间隔(n)计算相位变动量θ。计算例如是根据公式(2)执行的。 计算间隔n的初始值是预定的值。初始值例如是在基站注册要连接到它的 移动站时设置的。
在步骤S3中，内积值取平均单元23在预定的时间段上对提供自内积 值计算单元22的相位变动量取平均。在取平均处理中，也可以使用滑动 平均。平均相位变动量被提供到多普勒频率估计单元24。
在步骤S4中，多普勒频率估计单元24基于平均相位变动量估计多普 勒频率。多普勒频率估计(fD)被提供到内积计算间隔计算单元25。由于 基于相位变动量估计多普勒频率的具体方法是本领域的技术人员公知的， 因此这里省略对其的详细描述。
在步骤S5中，内积计算间隔计算单元25判断多普勒频率估计(fD) 是否大于第一阈值(TH1)。
当多普勒频率估计大于第一阈值时，内积计算间隔计算单元25判断 需要以更小的计算间隔计算内积。然后，内积计算间隔计算单元25将内 积计算间隔的当前值减小一个时隙。更具体而言，当内积计算间隔的当前 值为n时，内积计算间隔计算单元25将内积计算间隔更新为(n-1)。接 下来，在步骤S7中，内积计算间隔计算单元25将第一阈值和第二阈值更 新到依照更新后的内积计算间隔的值。第二阈值(TH2)将在下文描述。 阈值的更新例如是按以下公式执行的：
TH1new＝(nold/nnew)TH1old
TH2new＝(nold/nnew)TH2old
其中nold和nnew分别是更新前的计算间隔和更新后的计算间隔；TH1old 和TH1new分别是更新前的第一阈值和更新后的第一阈值；TH2old和 TH2new分别是更新前的第二阈值和更新后的第二阈值。在本发明中，阈 值TH1和TH2也可以是固定的值，而不如上所述更新阈值。
另一方面，当判断多普勒频率不大于TH1时，内积计算间隔计算单元 25省略步骤S6和S7的处理。
在步骤S8中，内积计算间隔计算单元25判断多普勒频率估计(fD) 是否小于第二阈值(TH2)。在这里TH1≥TH2。
当多普勒频率估计(fD)小于第二阈值时，内积计算间隔计算单元25 判断需要以更大的计算间隔来计算内积。然后，在步骤S9中，内积计算 间隔计算单元25将内积计算间隔增大一个时隙。更具体而言，当内积计 算间隔的当前值为n时，内积计算间隔计算单元25将内积计算间隔更新 为(n+1)。当多普勒频率估计不小于第二阈值TH2时，基站的处理返回 步骤S1。
内积计算间隔计算单元25为内积计算间隔设置上限，以防止图5所 示的闭合环的发散。在步骤S10中，内积计算间隔计算单元25判断在步 骤S9中更新的内积计算间隔是否等于或小于上限。
当步骤S10中的判断结果为“是”时，在步骤S11中，内积计算间隔 计算单元25将第一和第二阈值更新到与更新后的计算间隔相对应的值。 之后，基站的处理返回步骤S1。
另一方面，当步骤S11中的判断结果为“否”时，内积计算间隔计算 单元25将已在步骤S9中被增大一个时隙的内积计算间隔减小一个时隙 (步骤S12)。即，内积计算间隔计算单元25取消步骤S9中的内积计算 间隔更新结果。然后，基站的处理返回步骤S1。
然后，通过步骤S5至S12的处理计算的内积计算间隔的值被从内积 计算间隔计算单元25提供到内积值计算单元22。
图6是示出图5中描述的步骤S6和S9的处理的图像的视图。
如图6所示，对于导频信号中的每个时隙提供一个导频块。每个导频 块包含一个导频符号群组。在初始状态中，内积计算间隔被设置为n。在 该状态下，将对时隙(m)和时隙(m+n)计算内积。
之后，如果所估计的多普勒频率fD大于TH1，则内积计算间隔计算 单元25使内积计算间隔减小一个时隙。因此，现在将对时隙(m)和时隙 (m+n-1)计算内积。
如果所估计的多普勒频率小于TH2，则内积计算间隔计算单元25将 使内积计算间隔增大一个时隙。因此，现在将对时隙(m)和时隙 (m+n+1)计算内积。
第二示例性实施例
接下来将描述本发明的第二示例性实施例。在第二示例性实施例中， 当多普勒频率突然改变时，多普勒频率估计器强制性地更新内积计算间 隔。
图7是示出根据本发明的基站的第二示例性实施例的框图。
在第二示例性实施例中，除了图4所示的第一示例性实施例的配置之 外，还提供了短期相位变动量变化检测单元26。此外，在第二示例性实施 例中，图3所示的内积计算间隔计算单元25被内积计算间隔计算单元27 所取代。
短期相位变动量变化检测单元26判断在短期内由内积值计算单元22 计算出的相位变动量θ的变化是否较大。如果相位变动量θ的变化较大， 则短期相位变动量变化检测单元26指示内积计算间隔计算单元27使计算 间隔短于当前值。
下面，将参考图8描述按上述方式配置的基站3中包括的短期相位变 动量变化检测单元26和内积计算间隔计算单元27中的处理。
图8是用于说明图7所示的短期相位变动量变化检测单元26和内积计 算间隔计算单元27中的处理的流程图。因此，在图8中，图5所示的步骤 S1至S4被省略。
在第二示例性实施例中，图8所示的步骤S5至S12的处理与图5所 示的步骤S5至S12的相同。图8所示的处理与图5所示的处理的不同之 处在于提供了步骤S21和S22。因此，这里省略对步骤S5至S12的相同说 明。
在步骤S21中，短期相位变动量变化检测单元26判断从内积值计算 单元22提供来的相位变动量θ的变化是否大于预定的第三阈值。当判断结 果为“是”时，短期相位变动量变化检测单元26通知内积计算间隔计算 单元27发生了相位变动量θ突变(步骤S22)。响应于该通知，内积计算 间隔计算单元27开始从步骤S6起的处理。
然后，内积计算间隔计算单元27将由图8所示的处理计算出来的内 积计算间隔的值提供到内积值计算单元22。之后，内积值计算单元22基 于内积计算间隔计算相位变动量。
第三示例性实施例
接下来，将描述本发明的第三示例性实施例。在第三示例性实施例 中，在预定时段上对内积计算间隔取平均。以平均内积计算间隔来计算内 积。
图9是示出根据本发明的多普勒频率估计器的第三示例性实施例的框 图。
如图9所示，在第三示例性实施例中，除了图4所示的第一示例性实 施例的配置以外，还提供了内积计算间隔取平均单元28。内积计算间隔取 平均单元28在预定时段上对内积计算间隔计算单元25计算出的内积计算 间隔取平均。
如第一示例性实施例中所述，内积计算间隔计算单元25基于由多普 勒频率估计单元24所估计的多普勒频率来计算内积计算间隔。
在从内积计算间隔计算单元25提供计算出的内积计算间隔之后，内 积计算间隔取平均单元28在给定的时间段上对计算出的内积计算间隔取 平均。内积计算间隔取平均单元28将平均内积计算间隔提供到内积值计 算单元22。内积值计算单元22按上述方式基于平均内积计算间隔来计算 相位变动量θ。
很明显，可以对第三示例性实施例进行修改，以例如添加在第二示例 性实施例中描述的短期相位变动量变化检测单元26的功能。除了上述修 改外，短期相位变动量变化检测单元26还可以被修改为当相位变动量θ在 短期内变化时停止图9所示的内积计算间隔取平均单元28的取平均操 作。
在上述三个示例性实施例中，相位变动量θ是按公式(2)所表达的 方式通过利用信道估计h(m)和h(m-n)的内积来计算的。根据本发明，相位 变动量θ也可以通过计算h(m)/h(m-n)的辐角来获得。
此外，本领域的技术人员很容易将基于图5或图8中例示的流程图而 准备的程序预先存储在记录介质中。该程序允许计算机执行根据本发明的 多普勒频率估计方法。
虽然已经联系某些示例性实施例描述了本发明，但是要理解，本发明 所包含的主题并不局限于这些特定实施例。相反，希望本发明的主题包括 可以包括在所附权利要求书的精神和范围内的所有替换、修改和等同物。 此外，发明人希望即使在审查期间修改了权利要求书，也保留所有等同 物。