JP2014212540A - 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
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 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014212540A JP2014212540A JP2014124394A JP2014124394A JP2014212540A JP 2014212540 A JP2014212540 A JP 2014212540A JP 2014124394 A JP2014124394 A JP 2014124394A JP 2014124394 A JP2014124394 A JP 2014124394A JP 2014212540 A JP2014212540 A JP 2014212540A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- channel
- estimate
- frequency response
- communication channel
- subbands
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L25/00—Baseband systems
- H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
- H04L25/0202—Channel estimation
- H04L25/024—Channel estimation channel estimation algorithms
- H04L25/0242—Channel estimation channel estimation algorithms using matrix methods
- H04L25/0248—Eigen-space methods
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L25/00—Baseband systems
- H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
- H04L25/0202—Channel estimation
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L25/00—Baseband systems
- H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
- H04L25/0202—Channel estimation
- H04L25/0224—Channel estimation using sounding signals
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L27/00—Modulated-carrier systems
- H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
- H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
- H04L27/2647—Arrangements specific to the receiver only
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
- Monitoring And Testing Of Transmission In General (AREA)
- Radio Transmission System (AREA)
- Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
Abstract
【課題】システムオーバーヘッドの小さな狭帯域のパイロットに基づいた、良好な分解能を有するチャネル推定値を求める方法を提供する。【解決手段】ブロック412において、通信チャネルから受信OFDMシンボルを得、狭帯域パイロットの場合にはサブバンドのサブセットに対して部分的な周波数応答推定値を得る。ブロック414において、スペクトル推定を行い、周波数応答推定値の1つ以上の周波数成分を判断する。ブロック416において、使用したスペクトル推定技術に依存して、種々の基準に基づいてスペクトル推定を終了するかどうかが判断される。スペクトル推定を終了する場合には、ブロック418において、スペクトル推定によって判断された周波数成分に基づいて、チャネル推定値が得られる。【選択図】図4
Description
米国特許法第119条のもとでの優先権の主張
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。
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。
本発明は、概ね、通信、より具体的には、通信システムのためのチャネル推定に関する。
無線通信システムにおいて、無線周波数(radio frequency, RF)被変調信号は、送信機から受信機へ多数の信号経路を経由して移動し得る。信号経路が異なる遅延をもつとき、受信機における受信信号は、異なる利得および遅延の送信信号の多数のインスタンスを含むであろう。無線チャネルにおけるこの時間分散は、周波数選択フェージングを引き起こし、これは、システムのバンド幅全体における、大きさおよび位相が異なる周波数応答によって特徴付けられる。
送信機と受信機との間の無線チャネルの正確な推定は、通常、送信機によって送られたデータ送信を効果的に受信するために必要とされる。チャネル推定は、一般に、送信機からパイロットを送り、受信機においてパイロットを測定することによって行われる。パイロットは、受信機によって事前に知られている変調シンボルから構成されているので、チャネル応答は、受信パイロットシンボル対送信パイロットシンボルの比として推定され得る。
パイロット送信は、システムにおけるオーバーヘッドを表す。したがって、パイロット送信を可能な程度まで最小化することが望ましい。これは、システムのバンド幅の小さい部分において“狭帯域”のパイロットを送り、このパイロットを使用して、無線チャネルのためのチャネル推定値(例えば、周波数応答推定値またはインパルス応答推定値)を得ることによって達成され得る。チャネル推定値が、時間領域であるか、または周波数領域であるかにかかわらず、チャネル推定値の分解能は、通常、チャネル推定値に使用されたパイロットのバンド幅によって制限される。したがって、粗い分解能のみをもつチャネル推定値は、狭帯域のパイロットの1つの送信/インスタンスから得られ得る。この粗いチャネル推定値が、データ送信を復元するために受信機によって使用されるとき、不良の性能を与え得る。
したがって、当技術において、狭帯域のパイロットに基づいて、良好な分解能をもつチャネル推定値を求める技術が必要とされている。
狭帯域のパイロットまたは広帯域のパイロットに基づいて、高分解能をもつ向上したチャネル推定値を得る技術が、本明細書に記載されている。これらの技術は、無線またはワイヤーラインのマルチキャリア通信システム(例えば、OFDMベースのシステム)に使用され、さらに加えて、順方向リンク(またはダウンリンク)および逆方向リンク(またはアップリンク)にも使用され得る。
チャネル推定を行う実施形態では、最初に、通信チャネル(例えば、無線チャネル)のための第1のチャネル推定値を得る。この第1のチャネル推定値は、(1)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、または(2)システムにおける全てまたは多数のサブバンド上で送られる広帯域のパイロットの何れかから得られる周波数応答推定値であり得る。次に、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、こ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。第1のチャネル推定値が周波数応答推定値であるとき、異なるサブバンドのチャネル利得に対してスペクトル推定を行い得る。周波数応答推定値の各周波数成分は、無線チャネルのインパルス応答推定値におけるチャネルタップの遅延を示す。スペクトル推定は、別途記載されるように、種々の技術を使用して行われ得る。次に、無線チャネルのための第2のチャネル推定値を、スペクトル推定によって判断された周波数成分に基づいて得る。
第2のチャネル推定値は、(1)L個のチャネルタップ(なお、L≧1)をもつ無線チャネルのインパルス応答推定値、(2)N個までの総サブバンドのためのチャネル利得をもつ無線チャネルの向上した周波数応答推定値、(3)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長期間の時間平均されたエネルギを示すチャネルプロフィール、(4)無線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、または(5)無線チャネルに関する何か他の関連情報を含み得る。第2のチャネル推定値は、種々のやり方で使用され得る。例えば、向上した周波数応答推定値のためのチャネル利得は、無線チャネルを介して受信されたデータ送信の整合フィルタリングまたは等化に使用され得る。到着時間の遅延値は、データ送信の時間同期化に使用され得る。
本発明の種々の態様および実施形態が、さらに詳しく別途記載される。
本発明の特徴および性質は、別途記載される詳細な説明から、同じ参照符号が全体的に対応して同定している図面と共に採用されるとき、より明らかになるであろう。
“例示的”という用語は、本明細書において“例、事例、または実例としての役割を果たす”ことを意味するために使用されている。本明細書に記載されている何れの実施形態または設計も、必ずしも、他の実施形態または設計よりも、好ましいまたは好都合であると解釈されると限らない。
本明細書に記載されているチャネル推定技術は、種々の無線およびワイヤーラインのマルチキャリア通信システムに使用され得る。多数の搬送波は、直交周波数分割多重化(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)、ディスクリートなマルチトーン(discrete multi tone, DMT)、何か他のマルチキャリア変調技術、または何か他の構成で得られ得る。OFDMは、全システムバンド幅を、多数(N)の直交サブバンドへ効果的に分割する。サブバンドは、トーン、副搬送波、ビン、および周波数チャネルとも呼ばれる。OFDMを用いると、各サブバンドは、データで変調され得る各副搬送波と関係付けられる。
分かり易くするために、以下では、無線OFDMベースのシステムのためのチャネル推定技術を記載する。1つのこのようなシステムは、多数の無線端末のための通信を同時に支援することができる直交周波数分割多元接続(orthogonal frequency division multiple access, OFDMA)システムである。OFDMを用いると、(例えば、データまたはパイロット、あるいはこの両者のための)N個までの変調シンボルが、各OFDMシンボル期間(または、単に、“シンボル期間”)において、N個の総サブバンド上で送られ得る。これらの変調シンボルは、N点逆高速フーリエ変換(inverse fast Fourier transform, IFFT)で時間領域に変換され、N個の時間領域のサンプルまたはチップを含む“変換された”シンボルが得られる。周波数選択フェージングによって引き起こされるシンボル間干渉(inter-symbol interference, ISI)を抑制するために、変換されたシンボルのCチップを反復し、N+Cチップを含むOFDMシンボルを形成する。なお、Cは、通常、Nの数分の1(例えば、1/4または1/8)である。C反復チップは、しばしば巡回プレフィクスと呼ばれ、Cは、巡回プレフィクス長である。
データおよびパイロットは、OFDMベースのシステムにおいて、種々のやり方で送信され得る。次に、いくつかの例示的な送信方式を記載する。
図1Aは、OFDMベースのシステムに使用され得る周波数ホッピング(frequency hopping, FH)送信方式110を示している。周波数ホッピングは、悪い経路の影響および干渉のランダム化に対して周波数ダイバーシチを与えることができる。周波数ホッピングを用いると、各端末(またはユーザ)は、各“ホップ”期間において使用する個々のサブバンドを示す異なるFH系列を割り当てられ得る。各FH系列は、割り当てられた端末のサブバンドをランダムに選択する擬似ランダムな数列であり得る。同じ基地局と通信している異なる端末のFH系列は、互いに直交し、したがって、2つの端末は、何れの所与のホップ期間においても同じサブバンドを使用しない。これは、同じ基地局と通信している端末間の(“セクタ内”)干渉を回避する。各基地局のFH系列は、近隣の基地局のFH系列に対して擬似ランダムである。これらの端末のFH系列が、同じホップ期間において同じサブバンドを選択するときは必ず、2つの異なる基地局と通信している2つの端末間で干渉が生じる。しかしながら、この(“セクタ間”)干渉は、FH系列の擬似ランダムな性質のためにランダム化される。
図1Aに示されているように、各ホップ期間は、多数のシンボル期間にまたがり得る。各端末は、各ホップ期間において、M個のサブバンドの組を割り当てられ得る(ここで、Mは2以上であり得る)。(データの変調シンボルである)データシンボルは、(パイロットの変調シンボルである)パイロットシンボルと時分割多重化(time division multiplexed, TDM)され得る。M個のサブバンドは、(図1Aに示されているように)隣接していても、または隣接していなくてもよい(例えば、S個のサブバンドずつ均等に間隔を置かれている)。送信方式110は、例えば、OFDMAシステムの逆方向リンクに使用され得る。
図1Bは、同じくOFDMベースのシステムに使用され得る“インターレースされた”送信方式120を示している。図1Bに示されている例では、パイロットサブバンドのS個の異なる組が形成され、各組は、パイロット送信に使用されるM=N/S個のサブバンド(または“パイロットサブバンド”)を含む。性能を向上するために、図1Bに示されているように、各組内のパイロットサブバンドは、S個のサブバンドずつ均等に間隔を置かれ、S個のパイロットサブバンドの組はインターレースされ得る。データシンボルは、パイロット送信に使用されない他のサブバンド上で送られ得る。一般に、任意の数のパイロットサブバンドの組が形成され、各組は、任意の数のサブバンドを含み得る。送信方式120は、例えば、OFDMAシステムの順方向リンクに使用され得る。
本明細書に記載されているチャネル推定技術は、種々の送信方式と共に使用され得る。これらの技術は、図1Aまたは1Bに示されているように、または何か他のやり方で、送信され得る狭帯域のパイロットに使用され得る。これらの技術は、TDM方式でデータと共に、N個の総サブバンドの全て、または多数の上で送信され得る広帯域のパイロットにも使用され得る。
OFDMベースのシステムにおける無線チャネルは、時間領域のチャネルインパルス応答または対応する周波数領域のチャネル周波数応答の何れかによって特徴付けられ得る。本明細書において使用されているように、従来の用語法と一致して、“チャネルインパルス応答”は、チャネルの時間領域の応答であり、“チャネル周波数応答”は、チャネルの周波数領域の応答である。サンプルデータシステム(sampled-data-system)では、チャネル周波数応答は、チャネルインパルス応答の離散フーリエ変換(discrete Fourier transform, DFT)である。分かり易くするために、次の記述では、チャネルインパルス応答は、一連の“チャネルタップ”から構成され、各チャネルタップは、チャネルタップ利得(または、単に、“タップ利得”)およびチャネルタップ遅延(または、単に、“タップ遅延”)によって定められる。チャネル周波数応答は、1組の“チャネル利得”から構成され、各チャネル利得は、特定のサブバンドのためのものである。
図2は、無線チャネルのインパルス応答210を示している。チャネルインパルス応答210は、目的とする(例えば、十分な強さの)L個のチャネルタップを含む。各チャネルタップは、hiの複素利得をもち、diの遅延において位置を特定される。一般に、各チャネルタップは、1とNとの間のどこにでも位置し(または、1≦di≦N)、ここで、Nは、無線チャネルのタイムスパンまたは長さでもある。L個のタップ利得は、{hi}またはhi(なお、i=1,2,...L)として示される。L個のタップ遅延は、{di}またはdi(なお、i=1,2,...L)として示される。タップ利得{hi}は、無線チャネルのドップラ拡散によって判断されるレートで変化する相関ランダム変数である。Lタップ利得{hi}およびLタップ遅延{di}は、未知数であり、別途記載されるように推定され得る。
チャネルインパルス応答は、タップ遅延{di}を明示的に参照することなく、L×1のベクトルhによっても表され得る。
h=[h1 h2 ... hL]T 式(2)
ここで、“T”は、転置を示す。
ここで、“T”は、転置を示す。
チャネルプロフィールは、次のように定められ得る。
P=diag〈h・h T〉 式(3)
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、〈 〉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。
対角行列は、対角線に沿って、可能なゼロ以外の値を、他の場所に、ゼロを含む。Pの対角線成分は、hによって定められるチャネルプロフィールを表わす。チャネルプロフィールは、チャネルインパルス応答におけるチャネルタップの長期間の時間平均されたエネルギを示す。チャネルプロフィールは、フェージング、ドップラ、等のような、短期間の影響を含まない。したがって、チャネルプロフィールは、信号が移動し得る媒体の反射率/透過率を示す。
周波数領域のチャネル利得は、次に示すように、パイロット送信に使用される各サブバンドのために推定され得る。
Hk=yk/pk、なお、k=1,2,...M 式(4)
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。
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。
パイロット送信に使用されるM個のサブバンドのためのM個のチャネル利得{Hk}は、式(4)に示されているように、これらのサブバンド上で受信されたパイロットシンボルに基づいて推定され得る。チャネル利得は、周波数領域の値である。各チャネル利得は、L(未知数)個の時間領域のチャネルタップのフーリエ変換として、次のように表現され得る。
ここで、ωi=2πdi/Nは、i番目のチャネルタップの各周波数(ラジアン)であり、
niは、i番目のチャネルタップのための雑音である。
niは、i番目のチャネルタップのための雑音である。
角周波数ωi(なお、i=1,2,...L)は、チャネル利得{Hk}の周波数成分であり、無線チャネルのインパルス応答のための未知のタップ遅延と直接に関係する。したがって、次に記載されるように、タップ遅延は、チャネル利得{Hk}に対してスペクトル(または、トーン)推定を行うことによって推定され得る。
ここで、Qは、式(6)に示されている要素を含むM×Lの“フーリエタイプ”の行列であり、nは、L×1の雑音ベクトルである。
パイロットは、(例えば、図1Aまたは1Bに示されているように)異なる時間間隔において、M個のサブバンドの異なる組の上で送信され得る。例えば、パイロットは、1つの時間間隔において、サブバンドk=1,2,...M上で、その後で、次の時間間隔において、サブバンドk=1+b,2+b,...M+b(ここで、bは、任意のオフセット値であり得る)上で、等で送られ得る。サブバンドk=1+b,2+b,...M+b上で送られるパイロットのためのチャネル利得は、次のように表現され得る。
HのM×Mの相関(または、外積)行列は、H・H Hとして定められ得る(ここで、“H
”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。
”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。
R=〈H・H H〉=Q・P・Q H+σ2・I 式(9)
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。
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。
固有値分解は、次に示すように、行列Rに対して行われ得る。
R=V・D・V H 式(10)
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、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。
ユニタリー行列Mは、特性M H M=Iによって特徴付けられる。ユニタリー行列の列は、互いに直交しており、各列は、単位冪をもつ。固有値分解は、Gilbert Strangによる文献("Linear Algebra and Its Applications", Second Edition, Academic Press, 1980)に記載されている。
DのM個の対角成分は、Rの固有値と呼ばれる。VのM列は、Rの固有ベクトルと呼ばれる。Vの各列は、Dにおける1つの固有値に対応する。したがって、Vの1列目または最左列は、Dの1列目における対角成分に対応し、Vの2列目は、Dの2列目における対角成分に対応する、等である。
DにおけるM個の固有値は、最も小さいものから、最も大きいものに順序付けられ、順序付けの後に、{λ1,λ2,...λM}として示される。なお、λ1は、最小固有値であり、λMは、最大固有値である。Dにおける固有値が順序付けられると、それに対応して、Vにおける固有ベクトルが順序付けられる。DにおけるM−L個の最小固有値(すなわち、λ1ないしλM−L)は、雑音分散σ2に等しく、“雑音”固有値と呼ばれる。M−L個の雑音固有値に対応するVにおけるM−L個の固有ベクトル(すなわち、順序付け後のVのM−L個の最左列)は、Rの“雑音”固有ベクトルと呼ばれ、{r1,r2,...rM−L}として示される。雑音固有ベクトルは、Qの列に直交する。
Qの列は、雑音固有ベクトルに直交であるので、Qの任意の列と任意の雑音固有ベクトルとの内積は小さいか、またはゼロである。したがって、Qの各列のM−Lの内積の加算された冪は小さく、この加算された冪の逆数は大きい。次に、N個のコスト値の中のL個の最大値が識別される。
次に、L個のタップ利得が、次のように求められ得る。
h b=B −1 Q −1 H b 式(13)
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、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。
インパルス応答推定値h bは、パイロットサブバンドの各組のための周波数応答推定値H bに対して得られ得る。パイロットサブバンドの異なる組のためのインパルス応答推定値を平均し、(ベクトルh Lによって示される)Lタップをもつ平均インパルス応答推定値を得ることができる。
(ベクトルh Nによって示される)Nタップをもつ“完全な”チャネルインパルス応答推定値は、Lタップをもつ平均チャネルインパルス応答推定値h Lに基づいて形成され得る。N×1のベクトルh Nは、(L個の最大コスト値に対応する
のL個の値によって判断される)適切なタップ指数におけるL×1のベクトルh Lの全L個の要素と、他の全てのタップ指数におけるN−L個のゼロとを含むであろう。(ベクトルH Nによって示されている)全N個のサブバンドの“完全な”チャネル周波数応答推定値は、完全なチャネルインパルス応答推定値h Nに対してN点高速フーリエ変換(fast Fourier transform, FFT)を行うことによって得られ得る。
ここで、iは、行の指数であり、jは、列の指数である。完全なチャネル周波数応答推定値、H Nは、無線チャネルを介して受信されたデータ送信の整合フィルタリング、等化、等に使用され得る。
上述において、Lは、推定のチャネルタップ数を示す。一般に、Lは、無線チャネルの実際のインパルス応答におけるチャネルタップ数(Lact)と等しくても、または等しくなくてもよい。L=Lact<Mであるときは、Lact個のチャネルタップは、上述のように推定され得る。L≠Lact、かつL<Mであるときは、無線チャネルのチャネルプロフィールを表すL個のチャネルタップは、既に記載したように得られ得る。L=1であるときは、Mが1よりも大きい限り、(Lact長である)チャネルプロフィールの中心に位置している1つのチャネルタップが得られ得る。(dsとして示されている)この1つのチャネルタップに対応するタップ遅延は、無線チャネルを介して送信された信号の到着時間の推定値として使用され得る。概して、Mが増加するとき、良好な精度および高分解能をもつ、より多くのチャネルタップが推定され得る。MがNに等しいか、またはNに近い広帯域のパイロットにおいて、Nまでのタップをもつ完全なチャネルインパルス応答が、広帯域のパイロットに基づいて推定値され得る。
本明細書に記載されている技術は、向上したチャネル推定値を得るために使用され得る。本明細書に使用されているように、“チャネル推定値”は、無線チャネルのための情報のあらゆるタイプおよびあらゆる組合せを含み得る。例えば、チャネル推定値は、チャネルプロフィール、周波数応答推定値のための1組のチャネル利得、インパルス応答推定値のための一連のチャネルタップ、単一のチャネルタップ、無線チャネルを介して送信された信号の到着時間、および/または無線チャネルの何か他の関連情報を含み得る。
図3は、チャネル推定を行うプロセス300のフローチャートを示している。最初に、時間平均相関行列Rを、ゼロに設定する(ブロック312)。受信OFDMシンボルを、無線チャネルから得て、処理し(例えば、OFDM復調し)、M個のパイロットサブバンドのためのM個の受信パイロットシンボルを得る(ブロック314)。図1Aおよび1Bに示されているように、異なる組のサブバンドを使用して、異なるシンボル期間において、パイロットを送信することができる。狭帯域のパイロットでは、式(4)に示されているように、受信パイロットシンボルを使用して、(ベクトルHによって示されている)部分的な周波数応答推定値を得る(同じく、ブロック314)。次に、行列Rを、ベクトルHに基づいて、次のように更新する(ブロック316)。
R m+1=R m+H・H H 式(16)
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、R mは、m番目の更新間隔における相関行列である。
次に、行列Rが、パイロットをもつ十分な数のOFDMシンボルにおいて平均されたかどうかを判断する(ブロック318)。答えが、‘ノー’であるときは、プロセスは、ブロック314に戻って、パイロットをもつ別のOFDMシンボルを受信し、処理する。そうでなければ、既に記載されたように、行列Rの雑音固有ベクトルを得る(ブロック320)。
次に、識別されたチャネルプロフィールに基づいて、チャネル推定値を求め得る(ブロック326)。例えば、チャネルインパルス応答推定値は、式(13)に示されているように得られ、チャネル周波数応答推定値は、式(14)に示されているように得られ得る。次に、プロセスは、ブロック312に戻り、別のチャネル推定値を得る。
チャネル推定値は、行列Rの実行平均に基づいても得られ得る。例えば、行列Rは、ブロック316において、次のように、無限インパルス応答(infinite impulse response, IIR)フィルタに基づいて更新され得る。
R m+1=α・R m+(1−α)・H・H H 式(17)
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。
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。
上述のチャネル推定値は、把握される未知のタップ遅延(di、なお、i=1,2,...L)が、使用可能な周波数領域のチャネル利得の未知の周波数成分(ωi、なお、i=1,2,....L)であるという認識に基づく。次に、スペクトル推定(またはスペクトル解析)を使用して、チャネル利得の未知の周波数成分を判断する。これらの周波数成分は、一度判断されると、チャネルインパルス応答推定値のための未知のタップ遅延の推定値としての役割を果たす。
分かり易くするために、多重信号分類(multiple signal classification, MUSIC)技術としばしば呼ばれる、特定のスペクトル推定技術を既に記載した。他のスペクトル推定技術を使用して、周波数応答推定値の周波数成分(したがって、インパルス応答推定値のタップ遅延)を把握することもでき、これは、本発明の範囲内である。例えば、スペクトル推定は、ピリオドグラム技術(periodgram technique)、プロニー推定器(Prony estima
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。
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。
図4は、スペクトル推定を使用して、チャネル推定を行うプロセス400のフローチャートを示している。受信OFDMシンボルを、通信チャネルから得て、処理し、部分的または完全な周波数応答推定値を得る(ブロック412)。通信チャネルは、無線チャネルであっても、またはワイヤーラインチャネルであってもよい。狭帯域のパイロットでは、部分的な周波数応答推定値が、パイロットをもつ各OFDMシンボルにおいて、N個の総サブバンドの小さいサブセットのために得られ得る。広帯域のパイロットでは、完全な周波数応答推定値が、パイロットをもつ各OFDMシンボルにおいて、N個の総サブバンドの全てまたは多数において得られ得る。
次に、現在の受信OFDMシンボルのための周波数応答推定値、および、恐らくは、先に受信したOFDMシンボルのための周波数応答推定値に対して、スペクトル推定を行い、周波数応答推定値の1つ以上の周波数成分を判断する(ブロック414)。スペクトル推定は、MUSIC、ピリオドグラム、プロニー推定器、ピサレンコ高調波分解、または何か他の技術に基づき得る。各スペクトル推定技術は、一般に、平均化の何かのタイプを採用し、求められている周波数成分の良好な推定値を得る。次に、スペクトル推定を終了するかどうかを判断する(ブロック416)。スペクトル推定は、例えば、パイロットをもつ所定数のOFDMシンボルが処理された後で、計算された誤差基準が所定の閾値よりも低いとき、等のように、種々の基準に基づいて判断され得る。終了基準は、使用するのに選択されたスペクトル推定技術に依存し得る。ブロック416において判断されるように、スペクトル推定が続くときは、プロセスは、ブロック412に戻り、パイロットをもつ別のOFDMシンボルを処理する。そうでなければ、スペクトル推定によって判断された周波数成分に基づいて、チャネル推定値を得る(ブロック418)。例えば、チャネル推定値は、チャネルインパルス応答推定値のためのL個のチャネルタップまたはL個のタップ遅延、あるいはこの両者(なお、L≧1)、チャネル周波数応答推定値のためのチャネル利得、信号の到着時間、チャネルプロフィール、等を含み得る。
本明細書に記載されている技術を使用して、パイロットが送信されても、システムのバンド幅の小さい部分のみが、任意の所与の時間において観測可能であるように、良好な分解能をもつチャネル推定値を得ることができる。MがNよりも相当に小さいとして、パイロットが一度にM個のみのサブバンド上で送られるとき、受信機は、これらのM個のサブバンド上で受信されたパイロットに基づいて、比較的に狭い帯域上の無線チャネルのみを観察することができる。したがって、MがNよりも相当に小さいときに、1/Mが1/Nよりも相当により粗い場合に、1/Mの遅延分解能は、M個のサブバンドの各組のための狭帯域のパイロットに基づいて得られ得る。本明細書に記載されている技術は、1/Nの遅延分解能をもつチャネルタップを与えることができ、これは、任意の1つの狭帯域のパイロット送信で可能なものよりも、相当により良い分解能であり得る。
本明細書に記載されている技術は、過剰な遅延拡散に対処するのにも使用され得る。OFDMベースのシステムは、巡回プレフィクス長以下の遅延拡散に耐えることができる。無線チャネルの遅延拡散は、無線チャネルのインパルス応答のタイムスパン(または継続期間)であり、これは、d1が、最も早いチャネルタップであり、dlastが、最も遅いチャネルタップであるとき、dlast−d1である。遅延拡散が、巡回プレフィクス長以下であるときは、N個のサブバンドは、互いに直交である。遅延拡散が巡回プレフィクス長よりも大きいときは、過剰な遅延拡散が生じる。この場合に、Cよりも大きい遅延(すなわち、チャネルインパルス応答の“過剰”部分)をもつチャネルタップは、ISIおよびチャネル推定誤差(この両者は、システムの性能を劣化し得る)のような、種々の悪影響をもたらし得る。本明細書に記載されている技術を使用すると、タップ遅延を把握し、チャネルインパルス応答の過剰な部分を識別することができる。過剰な遅延拡散があるというこの知識を使用して、よりよい性能のために“移動中(on the fly)”の受信機を最適化することができる。例えば、受信機は、過剰な部分を捕捉できるより長いインパルス応答推定値を得るために、(サブバンドの各組ではなく)サブバンドの多数の組において受信されたパイロットシンボルに基づいてチャネル推定を行い得る。これは、"Pilot Transmission and Channel Estimation for an OFDM System With Excess Delay Spread"という名称の、一緒に譲渡された米国特許出願(Attorney Docket No.030488)に記載されている。
本明細書に記載されている技術は、時間同期化を達成するために、受信機によって使用されることもでき、これは、受信機における信号の到着時間の判断を伴う。送信機が任意の時間的瞬間に送信し、無線チャネルが未知の遅延を取り入れ得るので、受信機は、通常、信号の到着時間を事前に知らない。信号の到着時間を判断することができる分解能は、チャネル観測のバンド幅によって制限される。したがって、MがNよりも相当に小さいときは、M個のサブバンドの何れか1組において受信されるパイロットに基づいて、粗い到着時間のみが推定され得る。本明細書に記載されている技術は、(L=1を用いて既に記載されたような)無線チャネルを介して送信された信号のより正確な到着時間を与えることができる。通常、受信機処理(例えば、復調および復号)のほとんどが、信号が受信される時間の正確な情報に基づいて行われるので、この情報は重要である。
図5は、OFDMベースのシステム(例えば、OFDMAシステム)における端末500および基地局550のブロック図を示している。逆方向リンクでは、端末500において、送信(TX)データプロセッサ510が、トラヒックおよび制御データを受信し、フォーマットし、符号化し、インターリーブし、変調し(すなわち、シンボルマップし)、変調シンボル(またはデータシンボル)を与える。OFDM変調器520は、データシンボルおよびパイロットシンボルを受信し、既に記載されたようにOFDM変調を行い、OFDMシンボルのストリームを与える。パイロットおよびデータシンボルは、(例えば、図1Aまたは1Bに示されているような)種々のやり方で送信され得る。OFDMAシステムでは、データおよびパイロットシンボルは、(例えば、図1Aに示されているように)端末500に割り当てられたM個のサブバンド上で送信され得る。送信機ユニット(TMTR)522は、OFDMシンボルのストリームを受信し、調整し(例えば、アナログに変換し、増幅し、フィルタにかけ、周波数アップコンバートし)、逆方向リンク信号を生成する(これは、アンテナ524を介して基地局550へ送信される)。
基地局550において、アンテナ552は、逆方向リンク信号を受信し、受信信号を受信機ユニット(RCVR)554に与える。受信機ユニット554は、受信信号を調整し(例えば、フィルタにかけ、増幅し、周波数ダウンコンバートし)、調整された信号をディジタル化し、受信チップをOFDM復調器556に与える。
図6は、OFDM復調器556およびチャネル推定器568の実施形態を示している。OFDM復調器556内では、巡回プレフィクス取り外しユニット612は、各OFDMシンボルに付加された巡回プレフィクスを取り外す。次に、FFTユニット614は、N点FFTを使用して、周波数領域へ各受信され変換されたシンボルを変換し、N個のサブバンドのためのN個の受信シンボルを得る。FFTユニット614は、受信パイロットシンボルをチャネル推定器568に与え、受信データシンボルをデータ検出器616に与える。さらに加えて、データ検出器616は、チャネル推定器568から逆方向リンクで周波数応答推定値を受信し、この周波数応答推定値を用いて、受信データシンボルに対して検出(例えば、整合フィルタリングまたは等化)を行い、検出されたデータシンボル(すなわち、送信データシンボルの推定値)を受信(RX)データプロセッサ558に与える。
チャネル推定器568は、受信パイロットシンボルを得て、チャネル推定を行う。チャネル推定器568内では、パイロット検出器622は、受信パイロットシンボルに対する変調を取り外し、端末500の逆方向リンクの周波数応答推定値を得る。スペクトル推定器624は、スペクトル推定を行って、周波数応答推定値の1つ以上の周波数成分を得る。スペクトル推定器624は、図3のプロセス300を行うか、または何か他のスペクトル推定技術を採用し得る。ポストプロセッサ626は、スペクトル推定器624から周波数成分を受信し、使用して、端末500の逆方向リンクのチャネル推定値を求める。ポストプロセッサ626は、完全なチャネルインパルス応答推定値、完全なチャネル周波数応答推定値、等を求め得る。OFDMAシステムでは、多数の端末が、逆方向リンク上で、割り当てられたサブバンド上で、パイロットを同時に送信し得る。次に、チャネル推定器568は、各端末の周波数応答推定値を、端末から受信したパイロットシンボルに基づいて得て、この周波数応答推定値の1つ以上の周波数成分を判断し、端末のチャネル推定値を求めるであろう。
タイミングループ628は、スペクトル推定器624から、端末500の信号の到着時間を受信し、時間を同期させる。例えば、端末500によって送られた送信が、基地局550において適切に時間整列するように、タイミングループ628は、送信のタイミングを調節するのに使用されるタイミング制御を生成し得る。時間の同期化は、多重アクセスシステムが、多数の端末からの送信が、基地局において相互に干渉しない、または最小限で干渉するのを保証するのに重要である。その代わりに、または付加的に、タイミングループ628は、OFDM復調器556のタイミングを調整するのに使用する制御信号を生成することもある。(例えば、一次ループを実施し得る)タイミングループ628は、端末500からの送信が、基準時間に対して早いか、または遅いかを検出し、その送信が基地局550に基準時間に到着するように、端末500にそのタイミングを早めるか、または遅らせるように命令するのに使用される繰り上げ/繰り下げ制御を生成し得る。
図5を再び参照すると、RXデータプロセッサ558は、検出されたデータシンボルを復調し(すなわち、シンボルデマップし)、デインターリーブし、復号し、送信されたデータを復元する。OFDM復調器556およびRXデータプロセッサ558による処理は、それぞれ、端末500におけるOFDM変調器520およびTXデータプロセッサ510による処理と相補的である。
順方向リンクでは、TXデータプロセッサ582は、トラヒックおよび制御データを処理し、データシンボルを与える。OFDM変調器584は、パイロットシンボルをもつデータシンボルを受信し、多重化し、OFDM変調を行い、OFDMシンボルのストリームを与える。同じ、または異なる送信方式が、順方向および逆方向リンクに使用され得る。例えば、図1Aに示されている送信方式を、逆方向リンクに使用してもよく、図1Bに示されている送信方式を順方向リンクに使用してもよい。順方向および逆方向リンク上でのパイロット送信に、同数または異なる数のサブバンドが使用され得る。何れの場合においても、送信機ユニット586は、OFDMシンボルのストリームを受信し、処理し、順方向リンク信号を生成し、それはアンテナ552を介して端末へ送信される。
端末500では、基地局550からの順方向リンク信号が、アンテナ524によって受信され、受信機ユニット542によって処理され、受信チップを得る。次に、OFDM復調器(OFDM Demodulator, OFDM DEMOD)544が、受信チップを処理し、受信パイロットシンボルをチャネル推定器528に与え、検出されたデータシンボルをRXデータプロセッサ546に与える。チャネル推定器528は、例えば、図3に示されているもののようなスペクトル推定技術を使用して、順方向リンクのチャネル推定を行う。チャネル推定器528は、図6に示されるようにも実施され得る。RXデータプロセッサ546は、検出されたデータシンボルを処理し、基地局550によって送信されたトラヒックデータを復元する。
プロセッサ530および570は、端末500および基地局550における動作を指示する。メモリユニット532および572は、それぞれ、プロセッサ530および570によって使用されるプログラムコードおよびデータを記憶する。さらに加えて、プロセッサ530および570は、それぞれチャネル推定器528および568を実施し、順方向および逆方向リンクのためのチャネル推定を行い得る。
本明細書に記載されているチャネル推定技術は、種々の手段によって実施され得る。例えば、これらの技術は、ハードウェア、ソフトウェア、またはその組合せにおいて実施され得る。ハードウェアの実施では、チャネル推定を行うのに使用される処理ユニットは、1つ以上の特定用途向け集積回路(application specific integrated circuit, ASIC)、ディジタル信号プロセッサ(digital signal processor, DSP)、ディジタル信号処理デバイス(digital signal processing device, DSPD)、プログラマブル論理デバイス(programmable logic devices, PLD)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(field programmable gate array, FPGA)、プロセッサ、制御装置、マイクロ制御装置、マイクロプロセッサ、本明細書に記載されている機能を実行するように設計された他の電子ユニット、またはその組合せの中で実施され得る。
ソフトウェアの実施では、チャネル推定技術は、本明細書に記載されている機能を行うモジュール(例えば、手続き、機能、等)で実施され得る。ソフトウェアコードは、メモリユニット(例えば、図5のメモリユニット532または572)に記憶され、プロセッサ(例えば、制御装置530または570)によって実行され得る。メモリユニットは、プロセッサ内で実施されても、またはプロセッサの外部で実施されてもよく、その場合は、当技術において知られている種々の手段を介して、プロセッサに通信上で接続されることができる。
開示されている実施形態のこれまでの記述は、当業者が本発明を作成または使用するのを可能にするために与えられている。これらの実施形態への種々の変更は、当業者には容易に明らかになり、本明細書に定められている一般的な原理は、本発明の意図および範囲から逸脱することなく、他の実施形態に適用され得る。したがって、本発明は、本明細書に示されている実施形態に制限されることを意図されず、本明細書に開示されている原理および新規な特徴に一致する最も幅広い範囲にしたがうことを意図されている。
110,120・・・送信方式、210・・・チャネルインパルス応答、300,400・・・プロセス。
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。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US54008804P | 2004-01-28 | 2004-01-28 | |
US60/540,088 | 2004-01-28 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012001326A Division JP5602773B2 (ja) | 2004-01-28 | 2012-01-06 | 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 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014212540A true JP2014212540A (ja) | 2014-11-13 |
Family
ID=34826182
Family Applications (4)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006551545A Pending JP2007520175A (ja) | 2004-01-28 | 2005-01-26 | 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 |
JP2010181395A Expired - Fee Related JP5149347B2 (ja) | 2004-01-28 | 2010-08-13 | 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 |
JP2012001326A Expired - Fee Related JP5602773B2 (ja) | 2004-01-28 | 2012-01-06 | 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 |
JP2014124394A Pending JP2014212540A (ja) | 2004-01-28 | 2014-06-17 | 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 |
Family Applications Before (3)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006551545A Pending JP2007520175A (ja) | 2004-01-28 | 2005-01-26 | 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 |
JP2010181395A Expired - Fee Related JP5149347B2 (ja) | 2004-01-28 | 2010-08-13 | 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 |
JP2012001326A Expired - Fee Related JP5602773B2 (ja) | 2004-01-28 | 2012-01-06 | 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 |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7609786B2 (ja) |
EP (2) | EP1709774A1 (ja) |
JP (4) | JP2007520175A (ja) |
KR (1) | KR100820618B1 (ja) |
CN (1) | CN1939016B (ja) |
AR (1) | AR047472A1 (ja) |
CA (1) | CA2554415A1 (ja) |
TW (1) | TW200601754A (ja) |
WO (1) | WO2005074218A1 (ja) |
Families Citing this family (47)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8005128B1 (en) * | 2003-09-23 | 2011-08-23 | Rambus Inc. | Methods for estimation and interference cancellation for signal processing |
US7609786B2 (en) * | 2004-01-28 | 2009-10-27 | Qualcomm Incorporated | Channel estimation for a communication system using spectral estimation |
US7492828B2 (en) * | 2004-06-18 | 2009-02-17 | Qualcomm Incorporated | Time synchronization using spectral estimation in a communication system |
US20060140289A1 (en) * | 2004-12-27 | 2006-06-29 | Mandyam Giridhar D | Method and apparatus for providing an efficient pilot scheme for channel estimation |
US8428001B2 (en) * | 2005-03-10 | 2013-04-23 | Qualcomm Incorporated | Timing corrections in a multi carrier system and propagation to a channel estimation time filter |
WO2007029052A1 (en) * | 2005-09-09 | 2007-03-15 | Freescale Semiconductor, Inc. | A receiver and a method for channel estimation |
US7817735B2 (en) | 2006-01-11 | 2010-10-19 | Amicus Wireless Technology Ltd. | Device and method of performing channel estimation for OFDM-based wireless communication system |
US7817533B2 (en) * | 2006-01-11 | 2010-10-19 | Amicus Wireless Technology Ltd. | Device and method for performing channel estimation for OFDM-based signals with variable pilot subcarrier spacing |
KR101223783B1 (ko) | 2006-03-06 | 2013-01-17 | 삼성전자주식회사 | 무선 통신 시스템에서 심벌 타이밍 오프셋 추정 장치 및방법 |
WO2007124761A1 (en) * | 2006-04-27 | 2007-11-08 | Telecom Italia S.P.A. | Frequency domain channel estimation in a single carrier frequency division multiple access system |
US8619746B2 (en) * | 2006-10-10 | 2013-12-31 | Qualcomm Incorporated | Channel estimation for multi-carrier communication |
US8031807B2 (en) * | 2006-11-10 | 2011-10-04 | Qualcomm, Incorporated | Systems and methods for detecting the presence of a transmission signal in a wireless channel |
US20080181095A1 (en) * | 2007-01-29 | 2008-07-31 | Zangi Kambiz C | Method and Apparatus for Impairment Correlation Estimation in Multi-Antenna Receivers |
US8098567B2 (en) * | 2007-03-05 | 2012-01-17 | Qualcomm Incorporated | Timing adjustments for channel estimation in a multi carrier system |
US20080219332A1 (en) * | 2007-03-05 | 2008-09-11 | Qualcomm Incorporated | Apparatus and methods accounting for automatic gain control in a multi carrier system |
US8135078B2 (en) * | 2007-05-04 | 2012-03-13 | Amicus Wireless Technology Ltd. | Channel profile estimation for OFDM-based communication system |
CN101060379B (zh) * | 2007-05-28 | 2012-03-14 | 哈尔滨工程大学 | 载波频率估计方法 |
JP4806073B2 (ja) * | 2007-08-10 | 2011-11-02 | 富士通株式会社 | 送信装置、受信装置および通信方法 |
US8023595B2 (en) * | 2007-08-17 | 2011-09-20 | Ntt Docomo, Inc. | Method and system of time-of-arrival estimation for ultra wideband multi-band orthogonal frequency division multiplexing signals |
CN101179549B (zh) * | 2007-12-14 | 2011-03-30 | 清华大学 | 采用三点加权插值算法的通信信号载频估计方法 |
US8259865B2 (en) * | 2008-03-27 | 2012-09-04 | Qualcomm Incorporated | Methods and apparatus for adapting channel estimation in a communication system |
KR100967058B1 (ko) * | 2008-11-21 | 2010-06-29 | 성균관대학교산학협력단 | 무선통신 시스템에서의 개량된 채널 추정 방법 및 채널 추정기 |
US20100226448A1 (en) * | 2009-03-05 | 2010-09-09 | Paul Wilkinson Dent | Channel extrapolation from one frequency and time to another |
US8116710B2 (en) * | 2009-06-04 | 2012-02-14 | Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) | Continuous sequential scatterer estimation |
US8379782B2 (en) * | 2009-06-04 | 2013-02-19 | Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) | Mobile radio channel estimation |
KR101084108B1 (ko) | 2009-11-30 | 2011-11-16 | 한국전기연구원 | 다중 경로 채널 추정 장치 및 그 방법 |
US20110237198A1 (en) * | 2010-03-25 | 2011-09-29 | Man-On Pun | Method and System for Super-Resolution Blind Channel Modeling |
US8774294B2 (en) * | 2010-04-27 | 2014-07-08 | Qualcomm Incorporated | Compressed sensing channel estimation in OFDM communication systems |
US20130315323A1 (en) * | 2011-04-24 | 2013-11-28 | Broadcom Corporation | Traveling pilots within single user, multiple user, multiple access, and/or MIMO wireless communications |
CN102209364B (zh) * | 2011-05-20 | 2014-03-12 | 北京邮电大学 | 认知无线电通信***中的多用户接纳控制方法及*** |
KR101255635B1 (ko) | 2011-08-30 | 2013-04-16 | 성균관대학교산학협력단 | 무선 통신 시스템에서 부분 주기도표를 기반으로 하는 주파수 오프셋 추정 방법 및 장치 |
EP2595352B1 (en) * | 2011-11-18 | 2014-04-09 | Cambridge Silicon Radio Limited | Method and apparatus for enhanced channel estimation using a frame based compensation of changes of the communication channel |
US20130176174A1 (en) * | 2012-01-10 | 2013-07-11 | Ramesh Annavajjala | Method and System for Estimating Time of Arrival of Signals Using Maximum Eigenvalue Detection |
CN102868652A (zh) * | 2012-07-30 | 2013-01-09 | 华南理工大学 | 一种基于ukf的混沌协同通信方法 |
US8824272B2 (en) * | 2012-10-09 | 2014-09-02 | The Aerospace Corporation | Resolving co-channel interference between overlapping users using rank selection |
US9312542B2 (en) * | 2012-10-30 | 2016-04-12 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary battery, nonaqueous electrolyte secondary battery including the same, and method for manufacturing the same |
US9660674B2 (en) | 2015-07-16 | 2017-05-23 | LGS Innovations LLC | Self-interference cancellation antenna systems and methods |
US9432224B1 (en) * | 2015-08-31 | 2016-08-30 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Method and apparatus for low-complexity ISI estimation using sparse discontinuous time-domain pilots |
CN105656818B (zh) * | 2016-03-11 | 2019-06-21 | 南通大学 | 一种通信发射机非线性与无线信道的分离方法 |
US10411782B2 (en) * | 2016-03-31 | 2019-09-10 | Qualcomm Incorporated | Channel estimation for per-tone continuous precoding in downlink MIMO transmission |
US10327221B1 (en) * | 2018-05-25 | 2019-06-18 | Apple Inc. | Super-resolution technique for time-of-arrival estimation |
CN110910439B (zh) * | 2018-09-17 | 2022-04-26 | Tcl科技集团股份有限公司 | 图像分辨率估计方法、装置及终端 |
US10616005B1 (en) * | 2018-11-28 | 2020-04-07 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Robust noise power estimation |
AU2020286350A1 (en) * | 2019-06-07 | 2021-12-16 | Michel Fattouche | A novel communication system of high capacity |
CN110830133B (zh) * | 2019-12-23 | 2020-12-01 | 华中科技大学 | 一种基于多阶信道预测方法、预测***及应用 |
CN111010249B (zh) * | 2019-12-23 | 2021-03-02 | 华中科技大学 | 一种角度时延域信道预测方法、预测***及应用 |
WO2023173161A1 (en) * | 2022-03-14 | 2023-09-21 | Newsouth Innovations Pty Limited | Delay-doppler domain channel estimation and frame synchronization |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000341239A (ja) * | 1999-05-27 | 2000-12-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 直交周波数分割多重信号の伝送方法および伝送装置 |
Family Cites Families (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2671923B1 (fr) | 1991-01-17 | 1993-04-16 | France Etat | Dispositif de demodulation coherente de donnees numeriques entrelacees en temps et en frequence, a estimation de la reponse frequentielle du canal de transmission et seuillage, et emetteur correspondant. |
US5440590A (en) * | 1993-11-01 | 1995-08-08 | Motorola, Inc. | Method and apparatus for producing a usable signal from received diverse modulated signals |
JPH1031065A (ja) | 1996-05-14 | 1998-02-03 | Koden Electron Co Ltd | Fm−cwレーダ |
JP3156768B2 (ja) | 1998-01-21 | 2001-04-16 | 日本電気株式会社 | セルラ基地局およびそれに搭載される位置標定装置 |
JPH11237475A (ja) | 1998-02-19 | 1999-08-31 | Mitsubishi Electric Corp | レーダ装置及びこのレーダ装置における目標散乱点検出方法 |
JP4282800B2 (ja) | 1998-12-01 | 2009-06-24 | 川崎重工業株式会社 | ワーク搬送装置 |
JP2000196540A (ja) | 1998-12-28 | 2000-07-14 | Nec Corp | 電波環境分析装置 |
US6396886B1 (en) | 1999-02-12 | 2002-05-28 | Nec Usa, Inc. | DMT time-domain equalizer algorithm |
CA2299568A1 (en) | 1999-03-11 | 2000-09-11 | Lucent Technologies Inc. | Orthogonal frequency division multiplexing based spread spectrum multiple access system using directional antenna |
US6192040B1 (en) * | 1999-04-16 | 2001-02-20 | Motorola, Inc. | Method and apparatus for producing channel estimate of a communication channel in a CDMA communication system |
US6493380B1 (en) * | 1999-05-28 | 2002-12-10 | Nortel Networks Limited | System and method for estimating signal time of arrival |
US6298035B1 (en) | 1999-12-21 | 2001-10-02 | Nokia Networks Oy | Estimation of two propagation channels in OFDM |
US6961364B1 (en) * | 2000-04-18 | 2005-11-01 | Flarion Technologies, Inc. | Base station identification in orthogonal frequency division multiplexing based spread spectrum multiple access systems |
US6954481B1 (en) * | 2000-04-18 | 2005-10-11 | Flarion Technologies, Inc. | Pilot use in orthogonal frequency division multiplexing based spread spectrum multiple access systems |
JP4067755B2 (ja) * | 2000-10-24 | 2008-03-26 | 三菱電機株式会社 | スペクトラム拡散通信システムの受信機 |
JP3756400B2 (ja) | 2000-12-01 | 2006-03-15 | 三菱電機株式会社 | 波源検出装置及び波源検出方法 |
US20020176485A1 (en) | 2001-04-03 | 2002-11-28 | Hudson John E. | Multi-cast communication system and method of estimating channel impulse responses therein |
US6944244B2 (en) * | 2001-09-18 | 2005-09-13 | Thomson Licensing S.A. | Mechanism for OFDM equalizer tap initialization using an adaptive algorithm |
US20030081538A1 (en) * | 2001-10-18 | 2003-05-01 | Walton Jay R. | Multiple-access hybrid OFDM-CDMA system |
US7173991B2 (en) | 2002-06-17 | 2007-02-06 | Hitachi, Ltd. | Methods and apparatus for spectral filtering channel estimates |
KR100535638B1 (ko) * | 2002-06-19 | 2005-12-08 | 주식회사 케이티 | 무선 랜 시스템을 위한 직교주파수분할다중화 동기복조방법 및 그 장치 |
US7184713B2 (en) * | 2002-06-20 | 2007-02-27 | Qualcomm, Incorporated | Rate control for multi-channel communication systems |
US7177297B2 (en) * | 2003-05-12 | 2007-02-13 | Qualcomm Incorporated | Fast frequency hopping with a code division multiplexed pilot in an OFDMA system |
US8391413B2 (en) | 2003-12-19 | 2013-03-05 | Qualcomm Incorporated | Channel estimation for an OFDM communication system with inactive subbands |
US7609786B2 (en) * | 2004-01-28 | 2009-10-27 | Qualcomm Incorporated | Channel estimation for a communication system using spectral estimation |
US7492828B2 (en) * | 2004-06-18 | 2009-02-17 | Qualcomm Incorporated | Time synchronization using spectral estimation in a communication system |
-
2004
- 2004-12-22 US US11/021,292 patent/US7609786B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2005
- 2005-01-26 CN CN2005800098973A patent/CN1939016B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2005-01-26 KR KR1020067017397A patent/KR100820618B1/ko active IP Right Grant
- 2005-01-26 EP EP05712443A patent/EP1709774A1/en not_active Withdrawn
- 2005-01-26 WO PCT/US2005/003006 patent/WO2005074218A1/en active Application Filing
- 2005-01-26 CA CA002554415A patent/CA2554415A1/en not_active Abandoned
- 2005-01-26 JP JP2006551545A patent/JP2007520175A/ja active Pending
- 2005-01-26 EP EP14178617.8A patent/EP2797271A1/en not_active Withdrawn
- 2005-01-27 TW TW094102396A patent/TW200601754A/zh unknown
- 2005-01-27 AR ARP050100292A patent/AR047472A1/es unknown
-
2010
- 2010-08-13 JP JP2010181395A patent/JP5149347B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2012
- 2012-01-06 JP JP2012001326A patent/JP5602773B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2014
- 2014-06-17 JP JP2014124394A patent/JP2014212540A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000341239A (ja) * | 1999-05-27 | 2000-12-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 直交周波数分割多重信号の伝送方法および伝送装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA2554415A1 (en) | 2005-08-11 |
JP2011019259A (ja) | 2011-01-27 |
JP2007520175A (ja) | 2007-07-19 |
US7609786B2 (en) | 2009-10-27 |
JP5149347B2 (ja) | 2013-02-20 |
KR20060125876A (ko) | 2006-12-06 |
JP5602773B2 (ja) | 2014-10-08 |
WO2005074218A1 (en) | 2005-08-11 |
KR100820618B1 (ko) | 2008-04-08 |
TW200601754A (en) | 2006-01-01 |
CN1939016A (zh) | 2007-03-28 |
CN1939016B (zh) | 2011-11-16 |
AR047472A1 (es) | 2006-01-18 |
EP1709774A1 (en) | 2006-10-11 |
JP2012114930A (ja) | 2012-06-14 |
US20050163257A1 (en) | 2005-07-28 |
EP2797271A1 (en) | 2014-10-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5602773B2 (ja) | 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 | |
US8094740B2 (en) | Method of determining the location of the FFT window and the delay spread for the platinum broadcast channel estimator | |
JP4336190B2 (ja) | Mimoofdm及び他の無線通信システムに対するシンボルタイミングの決定 | |
KR100928858B1 (ko) | 통신 시스템에서 스펙트럴 추정을 이용한 시간 동기화 | |
KR100878430B1 (ko) | 채널 추정 및 시간 트래킹을 위한 스태거된 파일롯 전송방법 및 장치 | |
TWI407719B (zh) | 正交分頻多工(ofdm)通訊系統中的符元時間同步方法 | |
US20120314818A1 (en) | Digital communications receiver and method of estimating residual carrier frequency offset in a received signal | |
AU2005234352A1 (en) | Method and apparatus for detecting a cell in an Orthogonal Frequency Division Multiple Access system | |
Narasimhan | Performance of diversity schemes for OFDM systems with frequency offset, phase noise and channel estimation errors | |
US20100202546A1 (en) | Carrier frequency offset estimation for multicarrier communication systems | |
JP2009503944A (ja) | Ofdm方式用シンボル同期 | |
US7729434B2 (en) | System and method for improved channel estimation for wireless OFDM systems | |
EP1946469A1 (en) | Method for generating preamble sequence using pn sequence, and method for time synchronization and frequency offset estimation using pn sequence | |
CN101488939B (zh) | 宽带无线通信***中实现符号同步的方法、装置及接收机 | |
Wang et al. | A low-complexity joint time synchronization and channel estimation scheme for orthogonal frequency division multiplexing systems | |
KR100647079B1 (ko) | 주파수 다중 분할 방식 무선 모뎀의 이산 푸리에 변환 기반채널 추정 방법 | |
KR20110135662A (ko) | 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 오차 추정이 가능한 ofdm 수신기, 이를 포함하는 ofdm 시스템 및 이들의 타이밍 오차 추정방법 | |
Xiao et al. | Time synchronization algorithms for IEEE 802.11 OFDM systems | |
Yan et al. | A blind estimation approach for symbol timing and carrier frequency offset | |
Potnis | A Robust Algorithm for OFDM Synchronization with Modified Polyphase Training Sequences | |
KR20070019028A (ko) | 통신 시스템에서 스펙트럴 추정을 이용한 시간 동기화 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150602 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20151201 |