JP2012114930A - スペクトル推定を使用する通信システムのためのチャネル推定 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】無線チャネルのために、周波数応答推定値を、異なるシンボル期間において異なる組のサブバンド上で送られる狭帯域のパイロットか、あるいはシステムにおける全て、またはほとんどのサブバンド上で送られる広帯域のパイロットかに基づいて得る。周波数応答推定値に対してスペクトル推定を行って、周波数チャネル推定値の少なくとも1つの周波数成分を判断し、各周波数成分は、無線チャネルのためのインパルス応答推定値におけるチャネルタップのための遅延を示している。次に、無線チャネルのためのチャネル推定値を、スペクトル推定によって判断される周波数成分に基づいて得る。このチャネル推定値は、チャネルプロフィール、インパルス応答推定値、向上した周波数応答推定値、信号到着時間、または無線チャネルに関する何か他の関連情報であり得る。
【選択図】図4
Description
本特許出願は、2004年1月28日に出願され、本発明の譲受人に譲渡され、それによって本明細書において参照によって明示的に取り入れられている仮出願第60/540,088号(“TIME-SYNCHRONIZATION AND CHANNEL SOUNDING USING SPECTRAL ESTIMATION”)に対して優先権を主張している。
ここで、“T”は、転置を示す。
ここで、〈 〉は、時間平均化動作を示し、
diag{M}は、行列Mの対角成分のみをもつ対角行列であり、
Pは、チャネルプロフィールのためのL×Lの対角行列である。
ここで、ykは、サブバンドkの受信パイロットシンボルであり、
pkは、サブバンドk上で送信されるパイロットシンボルであり、
Hkは、サブバンドkのためのチャネル利得推定値である。
niは、i番目のチャネルタップのための雑音である。
”は、共役転置を示している)。Hの相関行列の長期間の時間平均は、Rとして示され、次のように表現され得る。
式(9)は、式(3)、(7)、および(8)に基づいて得られる。異なるオフセット値の集合のB行列が、ゼロ平均になるように、bのオフセット値が、(例えば、図1Aに示されているような擬似ランダムなやり方、または図1Bに示されているような決定論的なやり方で)適切に選択され得る。この場合に、十分な量の平均化が、異なる時間間隔のために得られる補正行列において行われるとき、B行列は相殺し、Rに現われない。さらに加えて、式(9)は、チャネル雑音が、ゼロ平均、σ2の分散、およびφ nn=σ2・Iの自己共分散行列をもつ加法的白色ガウス雑音(additive white Gaussian noise, AWGN)であると仮定する。ここで、Iは、対角線に沿って1、他の場所にゼロをもつ恒等行列である。
ここで、Vは、Rの固有ベクトルのM×Mのユニタリー行列であり、
Dは、Rの固有値のM×Mの対角行列である。
ここで、H bは、M個のパイロットサブバンドの1組のための周波数応答推定値のためのM×1のベクトルであり、
h bは、Lタップをもつチャネルインパルス応答推定値のためのL×1のベクトルである。
ここで、R mは、m番目の更新間隔における相関行列である。
ここで、αは、平均量を判断する係数である。αのより大きい値は、より大きい平均に対応する。次に、プロセス300は、ブロック326から、(ブロック312ではなく)ブロック314に遷移するように変更され得る。次に、更新されたチャネルプロフィールおよびチャネル推定値が、例えば、パイロットをもつOFDMシンボルが受信されるときは必ず得られ得る。
tor)、ピサレンコ高調波分解技術(Pisarenko harmonic decomposition technique)、等に基づいて行われ得る。MUSIC技術を含む、これらの種々のスペクトル推定技術は、S.L.Marple Jr.による文献("A Tutorial Overview of Modern Spectral Estimation", Proc. IEEE, 1989, pp.2152-2157)、並びにB.D.KaoおよびK.S.Arumによる文献("Model Based Processing of Signals: A State Space Approach", Proc. IEEE, Vol. 80, No. 2, Feb 1992, pp.283-309)に記載されている。
Claims (35)
- 通信システムにおける通信チャネルのチャネル推定を行う方法であって、
通信チャネルのための第1のチャネル推定値を得ることと、
第1のチャネル推定値に対してスペクトル推定を行って、第1のチャネル推定値の少なくとも1つの周波数成分を判断することと、
第1のチャネル推定値の判断された少なくとも1つの周波数成分に基づいて、通信チャネルのための第2のチャネル推定値を得ることとを含む方法。 - 第1のチャネル推定値が、通信チャネルの周波数応答推定値を判断することを含み、スペクトル推定が周波数応答推定値に対して行われる請求項1記載の方法。
- 少なくとも1つの周波数成分の各々が、通信チャネルのためのインパルス応答推定値におけるチャネルタップのための遅延を示す請求項2記載の方法。
- 複数の異なる組のサブバンドのための複数の部分的な周波数応答推定値を得ることをさらに含む方法であって、各部分的な周波数応答推定値が、システムのための総バンド幅の一部分のためであり、1組のサブバンドから得られ、スペクトル推定が、少なくとも1つの周波数成分を判断するために、複数の部分的な周波数応答成分に対して行われる請求項2記載の方法。
- Nが1よりも大きい整数であるとき、サブバンドの各組が、システムのためのN個の総サブバンドのサブセットを含む請求項4記載の方法。
- Mが1よりも大きい整数であるとき、サブバンドの各組が、システムにおけるM個の連続サブバンドを含む請求項4記載の方法。
- MおよびNが1よりも大きい整数であり、MがNよりも小さいとき、サブバンドの各組が、システムのためのN個の総サブバンド全体で均等に分散されているM個のサブバンドを含む請求項4記載の方法。
- 異なる組のサブバンドが、周波数ホッピングに使用される擬似ランダムな数列によって判断される請求項4記載の方法。
- 周波数応答推定値を判断することが、広帯域のパイロットに基づいて得られ、システムのためのサブバンドの全てまたは多数のためのチャネル利得推定値を含む請求項2記載の方法。
- 第2のチャネル推定値を得ることが、通信チャネルのためのインパルス応答推定値の少なくとも1つのチャネルタップ遅延を含む請求項1記載の方法。
- 第2のチャネル推定値を得ることが、少なくとも1つのチャネルタップ遅延における少なくとも1つのチャネルタップ利得をさらに含む請求項10記載の方法。
- 第2のチャネル推定値を得ることが、通信チャネルの複数のサブバンドのための複数のチャネル利得を含む請求項1記載の方法。
- 第2のチャネル推定値を得ることが、通信チャネルを介して送信された信号の到着時間を示す遅延値を含む請求項1記載の方法。
- 通信チャネルを介して受信されるデータ送信の時間同期化のための遅延値を使用することをさらに含む請求項13記載の方法。
- スペクトル推定を行うことが、多重信号分類(multiple signal classification, MUSIC)技術に基づいて行うことを含む請求項1記載の方法。
- スペクトル推定を行うことが、ピリオドグラム技術(periodgram technique)、プロニー推定器(Prony stimator)、またはピサレンコ高調波分解技術(Pisarenko harmonic decomposition technique)に基づいて行うことを含む請求項1記載の方法。
- 通信システムが、直交周波数分割多重化(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)を使用する請求項1記載の方法。
- 通信システムが、直交周波数分割多元接続(orthogonal frequency division multiple access, OFDMA)システムである請求項1記載の方法。
- 通信システムにおける通信チャネルのためのチャネル推定を行うように動作可能な装置であって、
通信チャネルのための第1のチャネル推定値を得るように動作する検出器と、
第1のチャネル推定値に対してスペクトル推定を行って、第1のチャネル推定値の少なくとも1つの周波数成分を判断するように動作するスペクトル推定器と、
第1のチャネル推定値の判断された少なくとも1つの周波数成分に基づいて、通信チャネルのための第2のチャネル推定値を得るように動作するプロセッサとを含む装置。 - 第1のチャネル推定値が、通信チャネルのための周波数応答推定値を含み、少なくとも1つの周波数成分の各々が、通信チャネルのためのインパルス応答推定値におけるチャネルタップのための遅延を示し、第2のチャネル推定値が、インパルス応答推定値のための少なくとも1つのチャネルタップ遅延を含む請求項19記載の装置。
- 検出器が、複数の異なる組のサブバンドのための複数の部分的な周波数応答推定値を得るように動作し、スペクトル推定器が、複数の部分的な周波数応答推定値に対してスペクトル推定を行って、少なくとも1つの周波数成分を判断するように動作する請求項19記載の装置。
- スペクトル推定器から、通信チャネルを介して送信された信号の到着時間を示す遅延値を得て、通信チャネルを介して受信されたデータ送信の時間同期化のための遅延値を使用するように動作するタイミングユニットをさらに含む請求項20記載の装置。
- 通信システムにおける通信チャネルのためのチャネル推定を行うように動作可能な装置であって、
通信チャネルのための第1のチャネル推定値を得る手段と、
第1のチャネル推定値に対してスペクトル推定を行って、第1のチャネル推定値の少なくとも1つの周波数成分を判断する手段と、
第1のチャネル推定値の判断された少なくとも1つの周波数成分に基づいて、通信チャネルのための第2のチャネル推定値を得る手段とを含む装置。 - 第1のチャネル推定値が、通信チャネルのための周波数応答推定値を含み、少なくとも1つの周波数成分の各々が、通信チャネルのためのインパルス応答推定値におけるチャネルタップのための遅延を示し、第2のチャネル推定値が、インパルス応答推定値のための少なくとも1つのチャネルタップ遅延を含む請求項23記載の装置。
- 通信システムにおける通信チャネルのためのチャネル推定を行う方法であって、
通信チャネルのための周波数応答推定値を得ることと、
周波数応答推定値に基づいて、相関行列を求めることと、
Tが1よりも大きい整数であるとき、相関行列に基づいてT個の雑音固有ベクトルを得ることと、
T個の雑音固有ベクトルに基づいて、通信チャネルのためのチャネル推定値を得ることとを含む方法。 - 複数の異なる組のサブバンドのための複数の部分的な周波数応答推定値を得ることをさらに含み、各部分的な周波数応答推定値が、システムの総バンド幅の一部分のためであり、1組のサブバンドから得られ、通信チャネルのための周波数応答推定値が、複数の部分的な周波数応答推定値を含む請求項25記載の方法。
- 相関行列を求めることが、
複数の部分的な周波数応答推定値の各々のための外積行列を計算することと、
複数の部分的な周波数応答推定値のために計算された複数の外積行列を平均して、相関行列を得ることとを含む請求項26記載の方法。 - T個の雑音固有ベクトルを得ることが、
相関行列の固有値分解を行って、固有値の対角行列および固有ベクトルのユニタリー行列を得ることを含み、T個の雑音固有ベクトルが、対角行列におけるT個の最小固有値に対応するユニタリー行列におけるT個の固有ベクトルである請求項25記載の方法。 - 通信チャネルのためのチャネル推定値を得ることが、
NがTよりも大きい整数であるとき、T個の雑音固有ベクトルのコスト関数および仮定の遅延値に基づいて、N個の仮定の遅延値の各々のためのコスト値を計算することであって、N個のコスト値が、N個の仮定の遅延値のために計算されることと、
Lが1よりも大きい整数であるとき、N個のコスト値中のL個の最大のコスト値を識別することと、
L個の最大コスト値のためのL個の仮定の遅延値を、通信チャネルのためのインパルス応答推定値におけるL個のチャネルタップの遅延として与えることであって、通信チャネルのためのチャネル推定値が、L個のチャネルタップ遅延を含むこととを含む請求項25記載の方法。 - 通信チャネルのためのチャネル推定値を得ることが、
L個のタップ遅延と周波数応答推定値とに基づいて、インパルス応答推定値におけるL個のチャネルタップの利得を求めることをさらに含み、通信チャネルのためのチャネル推定値が、L個のチャネルタップ利得を含む請求項29記載の方法。 - 通信チャネルのためのチャネル推定値を得ることが、
インパルス応答推定値に基づいて、通信チャネルのN個の総サブバンドのための完全な周波数応答推定値を得ることをさらに含む請求項30記載の方法。 - 通信システムにおける通信チャネルのためのチャネル推定を行うように動作可能な装置であって、
通信チャネルのための周波数応答推定値を得るように動作する検出器と、
スペクトル推定器であって、
周波数応答推定値に基づいて、相関行列を求め、
Tが1よりも大きい整数であるとき、相関行列に基づいて、T個の雑音固有ベクトルを得て、
T個の雑音固有ベクトルに基づいて、通信チャネルのためのチャネル推定値を得るように動作するスペクトル推定器とを含む装置。 - 検出器が、複数の異なる組のサブバンドのための複数の部分的な周波数応答推定値を得るように動作し、各部分的な周波数応答推定値が、システムの総バンド幅の一部分のためであり、1組のサブバンドから得られ、スペクトル推定器が、複数の部分的な周波数応答推定値に基づいて相関行列を求めるように動作する請求項32記載の装置。
- 通信システムにおける通信チャネルのためのチャネル推定を行うように動作可能な装置であって、
通信チャネルのための周波数応答推定値を得る手段と、
周波数応答推定値に基づいて、相関行列を求める手段と、
Tが1よりも大きい整数であるとき、相関行列に基づいて、T個の雑音固有ベクトルを得る手段と、
T個の雑音固有ベクトルに基づいて、通信チャネルのためのチャネル推定値を得る手段とを含む装置。 - 複数の異なる組のサブバンドのための複数の部分的な周波数応答推定値を得る手段をさらに含む装置であって、各部分的な周波数応答推定値が、システムのための総バンド幅の一部分のためであり、1組のサブバンドから得られ、通信チャネルのための周波数応答推定値が、複数の部分的な周波数応答推定値を含む請求項34記載の装置。
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