JP2005304040A - 直交周波数分割多重接続システムにおける高速周波数ホッピングのための送受信装置 - Google Patents

直交周波数分割多重接続システムにおける高速周波数ホッピングのための送受信装置 Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は直交周波数分割多重接続システムでのサンプル時間単位の高速周波数ホッピングを遂行するための送受信装置に関する。
【解決手段】本発明の送信装置は、送信データベクトルのデータ要素をサンプル時間単位の高速周波数ホッピングパターンに従ってサンプル時間単位で周波数ホッピングする送信信号ベクトルに変換する高速周波数ホッピング周波数変調器で構成される。受信装置は、周波数ホッピングされた受信信号ベクトルを周波数領域の第２の受信信号ベクトルに高速フーリエ変換する高速フーリエ変換器と、受信信号ベクトルにチャンネル特性を示すチャンネル行列の逆行列をかける第１の等化器と、第１の等化器の出力に周波数ホッピング復元行列をかけて復元された受信信号ベクトルを出力する周波数ホッピング復元器で構成される。このような本発明は、周波数ダイバーシティ効果による成功的受信確率を増加させて全体システムの性能を向上させる。
【選択図】図５Ｂ

Description

本発明は直交周波数分割多重接続(Orthogonal Frequency Division Multiplex:以下、‘ＯＦＤＭ’と称する。)システムに関し、特に、高速周波数ホッピング(Fast Frequency Hopping:以下、‘ＦＦＨ’と称する。)を遂行するための送受信装置に関する。
直交周波数分割多重化(ＯＦＤＭ)方式は、入力データを複数の搬送波上で並列で低速伝送することによって、周波数選択的フェーディングや多重経路フェーディングを有する無線チャンネルでの隣接シンボル間干渉(Inter-Symbol Interference:以下、‘ＩＳＩ’と称する。)に対する影響を少し受けるようにするものである。これは、同一のデータ伝送速度で単一搬送波を使用した場合に比べて、多重搬送波のシンボル周期が搬送波数に比例して長くなるからである。このようなＯＦＤＭ方式は、副チャネルのスペクトルが相互直交性を維持しながら、重なっているので、良好なスペクトル効率を有する。
ＯＦＤＭシステムで、送信信号は逆高速フーリエ変換(Inverse Fast Fourier Transform：以下、‘ＩＴＴＦ'と称する。)により変調され、受信信号は高速フーリエ変換(Fast Fourier Transform：以下、‘ＦＦＴ'と称する)により復調されるので、デジタル変調及び復調部を効率的に構成することができる。このような構成の最大の長所は、各副チャネル帯域のチャンネル特性が副チャネル帯域以内では一定な、あるいはフラット(flat)な形態で近似化されるので、各搬送波ごとに一回の複素乗算(complex multiplication)だけが必要な単一等化器(one-tap equalizer)で簡単に受信器を構成できるということである。
ＯＦＤＭ通信システムの多重アクセス技術(Multiple Access Scheme)のうちのひとつである周波数ホッピング(Frequency Hopping:以下、‘ＦＨ’と称する。)-ＯＦＤＭは、副搬送波レベルで周波数ホッピングを遂行する。ＯＦＤＭシステムでの周波数ホッピング技法とは、複数のユーザーが存在するＯＦＤＭシステムで、周波数選択的チャンネル特性によって一人のユーザーが続いてディープフェーディング(deep fading)に陥ることを防止するために、一定時間ごとに副搬送波を変えながら(周波数ホッピング)、データを伝送するものである。この時の周波数ホッピング時間の単位は、１シンボル以上であり、通常の場合、１シンボル時間(one symbol duration)である。このような周波数ホッピング技法は、一つの副チャネルに対してあるシンボル時間ではディープフェーディングに陥った副搬送波でデータを伝送しても、次の時間には異なる副搬送波にホッピングして伝送するので、一人のユーザーが連続してディープフェーディングに陥ることを防止しながら、周波数ダイバーシティ及びセル間干渉の平均化効果を得ることができる。
ＦＨ-ＯＦＤＭ通信を支援する基地局は、固有の周波数ホッピングパターンに従って毎シンボルごとに動的に副搬送波を割り当てる。ここで、周波数ホッピングパターンは、相互直交した周波数ホッピング数列(FH sequences)で構成され、隣接した基地局はセル間干渉無しで同時に直交した副搬送波を使用することができる。端末はパイロットサンプルを含む副搬送波を検出することによって、基地局ごとに相異なる周波数ホッピングパターンを識別する。
ところが、従来のＯＦＤＭシステムで、周波数ホッピングによる十分な効果を得るためには、多くのシンボル時間にわたった周波数ホッピングが必要であり、ユーザー数も多くなければならないだけでなく、チャンネルに応じて適切なホッピングパターンを選択しなければならない。また、一人のユーザーが連続的なディープフェーディングに陥ることはないが、毎シンボル時間ごとにディープフェーディングに陥った副搬送波に伝送されるデータは、依然として損傷されるという問題点があった。
したがって、本発明は上記のような問題点を解決するために提案されたもので、その目的は、直交周波数分割多重接続(ＯＦＤＭ)通信システムでの高速周波数ホッピング(ＦＦＴ)を遂行するための送受信装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、直交周波数分割多重接続(ＯＦＤＭ)通信システムでのサンプル時間単位で高速周波数ホッピング(ＦＦＴ)を遂行するための送受信装置を提供することにある。
上記の目的を達成するために、本発明は、複数の副搬送波を使用する直交周波数分割通信システムでの高速周波数ホッピングのための送信装置であって、入力データストリームを複数のデータ要素でなされたデータベクトルに変換する直列/並列変換器と、前記データベクトルのデータ要素をサンプル時間単位の高速周波数ホッピングパターンに従ってサンプル時間単位で周波数ホッピングする送信信号ベクトルに変換する高速周波数ホッピング(ＦＦＨ)周波数変調器と、前記送信信号ベクトルを直列変換して送信信号を出力する並列/直列変換器と、を含むことを特徴とする。
また、本発明は、複数の副搬送波を使用する直交周波数分割通信システムでのサンプル時間単位の高速周波数ホッピングパターンに従って伝送されたデータを復元するための受信装置であって、送信装置からサンプル時間単位の高速周波数ホッピングパターンによって周波数ホッピングされた受信信号を受信し、複数のデータサンプルで構成された第１の受信信号ベクトルに変換する直列/並列変換器と、前記第１の受信信号ベクトルを周波数領域の第２の受信信号ベクトルに高速フーリエ変換する第１の高速フーリエ変換器と、前記受信信号ベクトルに前記送信装置から前記受信装置へのチャンネル特性を示すチャンネル行列の逆行列をかける第１の等化器と、前記送信装置の前記高速周波数ホッピングパターンに対応して前記第１の等化器の出力から復元された受信信号ベクトルを出力する周波数ホッピング復元器と、前記復元された受信信号ベクトルを直列変換してデータストリームを出力する並列/直列変換器と、を含んで構成されることを特徴とする。
本発明は、ＯＦＤＭ副チャネルが他の副搬送波にホッピングする時間間隔をＯＦＤＭサンプル時間の倍数にすることにより、最初の副搬送波のチャンネル状況が良くない場合にも、周波数ダイバーシティ効果により受信端で送信データを成功的に復元する確率を増加させる。すなわち、１副チャネルのデータはあるＯＦＤＭシンボル時間内に全ての副搬送波、すなわち全帯域にホッピングするので、いずれか一つの一副搬送波がディープフェーディングに陥っても受信端でデータの復元が可能になる。このような高速周波数ホッピング技法は、ＯＦＤＭシステムのホッピング時間に制約を受けることなく周波数ダイバーシティ効果によって全体システムの性能を向上させる効果がある。
以下、本発明の望ましい実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。図面において、同一の構成要素に対してはできるだけ同一の参照番号及び参照符号を付して説明する。なお、本発明において、関連した公知の機能または構成に関する具体的な説明が本発明の要旨を不明にすると判断された場合には、その詳細な説明を省略する。
後述の本発明は、直交周波数分割多重接続(ＯＦＤＭ)通信システムでの周波数ホッピング(ＦＨ)を遂行することにあって、ＯＦＤＭサンプル時間の倍数単位で高速周波数ホッピング(ＦＦＨ)を遂行するものである。このような本発明は、多重搬送波を使用してデータを伝送するＯＦＤＭ通信システムに適用される。シンボル時間単位の周波数ホッピングを遂行する既存のＯＦＤＭ通信システムとは異なり、サンプル時間単位の周波数ホッピングを遂行するためには、送信側と受信側で各副チャネルのＯＦＤＭサンプルが一つのＯＦＤＭシンボルを構成する以前に、所定のパターンに応じて対応する副搬送波に対応されなければならない。このために、本明細書ではサンプルの周波数ホッピングのために、必要な装置及び該当装置の動作方式を説明する。
まず、図１を参照してＯＦＤＭ通信システムの動作原理になる多重搬送波変調器の構成を説明する。
図１を参照すれば、Ｍ個の連続的なデータシンボルでなされたデータストリームは、直/並列変換器(Serial to Parallel Converter:Ｓ/Ｐ)１１０により副搬送波の個数Ｍに対応するＭ個の並列データ
Figure 2005304040
 に変換された後、乗算器ブロック１２０に入力される。乗算器ブロック１２０は、Ｍ個の乗算器でなされ、この乗算器はこの並列データの各々を副搬送波
Figure 2005304040
 を利用して変調し、変調されたＭ個の信号は、合算器１３０で全部加算され、ＯＦＤＭ信号になる。この副搬送波
Figure 2005304040
 は、相互間の差が所定のシンボル時間
Figure 2005304040
 の逆になるように定まれることによって、一つのＯＦＤＭシンボルの周期の間、副搬送波間の干渉がないように、すなわち、相異なる副搬送波が直交するようになる。
このＯＦＤＭ信号は、アナログ信号であるから、高速フーリエ変換(Fast Fourier Transform:ＦＦＴ)を利用してデジタル方式に変換する。デジタル処理のためには、まず、該当ＯＦＤＭ信号をサンプリングするためのスイッチ１４０が使用される。スイッチ１４０は、毎サンプル時間
Figure 2005304040
 ごとに瞬間的に閉じるので、このＯＦＤＭ信号は、スイッチ１４０によりサンプリングされ、
Figure 2005304040
 ごとにＯＦＤＭサンプル
Figure 2005304040
 として出力される。
図２は、ＯＦＤＭサンプルとＯＦＤＭシンボルとの関係を示した図である。図示したように、ＯＦＤＭシンボル時間
Figure 2005304040
 は、図１の直/並列変換器１１０から新たなＭ個のデータシンボルが受信される時間間隔を意味し、サンプリング時間
Figure 2005304040
 はＯＦＤＭサンプル時間を意味する。
単一経路チャンネルである場合には、シンボルの間の干渉を防止するために、毎シンボルごとに挿入される周期的プレフィックス(Cyclic Prefix:以下、‘ＣＰ’と称する。)が使用されないので、ＯＦＤＭシンボル時間
Figure 2005304040
 は、ＯＦＤＭサンプル時間
Figure 2005304040
 のＭ倍になる。ＣＰが使われる場合、ＯＦＤＭシンボル時間
Figure 2005304040
 はＯＦＤＭサンプル時間
Figure 2005304040
 の(Ｍ+ＣＰサンプル数)倍になる。結局、一つのＯＦＤＭシンボル時間
Figure 2005304040
 の間、出力されるＯＦＤＭサンプルは、一つのＯＦＤＭシンボルを構成する。すなわち、一つのＯＦＤＭシンボルは、(Ｍ+ＣＰサンプル)個のＯＦＤＭサンプルで構成されている。
下記で、ＯＦＤＭシステムの数学的な信号モデリングを説明する。本明細書で、ＯＦＤＭシンボル時間を示すインデックスを添字ｎ、サンプル時間を示すインデックスを添字ｌ、副搬送波を示すインデックスを添字ｍとして表記する。したがって、ｎ番目のシンボルのｌ番目のサンプル時間
Figure 2005304040
 は下記＜式１＞のように表現され、時間
Figure 2005304040
 でのＯＦＤＭサンプル信号
Figure 2005304040
 は、下記＜式２＞のように表現される。
Figure 2005304040
Figure 2005304040
ここで、
Figure 2005304040
 はｎ番目のＯＦＤＭシンボルでｍ番目の副搬送波を通じて伝送される入力データを意味し、下線“_”は上記入力データが複数のデータシンボルでなされたベクトルであることを意味する。＜式２＞の２番目の行は、一番目の行に＜式１＞を代入して整理したものである。すると、データ部分と一番目の指数部分の掛けが図１の乗算器ブロック１２０の出力を示す。
サンプリングされたＭ個のＯＦＤＭサンプル信号をＯＦＤＭシンボルベクトル
Figure 2005304040
 とし、Ｍ個の入力データ要素をベクトル
Figure 2005304040
 とすれば、これらの関係は下記＜式３＞乃至＜式５＞のように、ベクトル形態の信号モデルで簡単に表現される。
Figure 2005304040
Figure 2005304040
Figure 2005304040
ここで、上添字Ｔは行列の転置変換を意味する。
上記＜式４＞に定義された多重搬送波変調行列
Figure 2005304040
 の各行は、サンプル時間を意味し、各列は副チャネル(データ)を意味する。実際多重搬送波変調は、行列
Figure 2005304040
 の元素で指数関数内の掛けられる値によって位相が変わって遂行されるが、＜式４＞の行列元素の中、指数関数に対して、前部分はサンプル時間に対する位相変化項であり、後部分は副搬送波に対する位相変化項である。
より明確な用語の定義のために、本明細書での‘副チャネル’との用語は、ＯＦＤＭ送信器に加えられるデータストリームが、図１の直/並列変換器１１０によりＭ個の副データストリームに変換されるとき、該当副データストリームが伝送される概念的なチャンネルを意味することとする。また‘副搬送波’という用語は、該当副チャネルが無線チャンネルに伝送されるためにマッピングされる実際伝送周波数帯域を意味するものである。該当副チャネルと副搬送波のインデックスは、全て１乃至Ｍの範囲を有し、相互間に１対１にマッピングされる。
典型的なＯＦＤＭシステムで、多重搬送波変調のための副チャネルのデータと副搬送波の周波数のマッピング関係を、＜式４＞に示した行列
Figure 2005304040
 の
Figure 2005304040
 元素を参照して数式的に説明すると、行列の全ての行で(すなわち、ｌに関係なく)ｍ番目の列の位相変調部分には
Figure 2005304040
 がかけられている。すなわち、１シンボル内のすべてのサンプル時間の間、ｍ番目の副チャネルデータはｍ番目の副搬送波の周波数に変調され伝送されるものである。
実際のＯＦＤＭ通信システムで、図１のような多重搬送波変調過程は、逆高速フーリエ変換(Inverse Fast Fourier Transform：以下、‘ＩＴＴＦ’と称する。)で具現され、多重搬送波復調過程は、高速フーリエ変換(Fast Fourier Transform：以下、‘ＦＦＴ'と称する。)で具現される。したがって、前述した信号モデルを参照して基本的なＯＦＤＭシステムの送受信装置で各ブロックに対して説明する。
図３はＯＦＤＭ通信システムの送受信装置を示した構成図である。
図３を参照すれば、Ｍ個の連続的なデータシンボルでなされたデータストリームは、直/並列変換器２０５を通じて並列データ
Figure 2005304040
 に変換され、ＩＴＴＦ変換器２１０に入力される。この並列データはＩＴＴＦ変換器２１０の多重搬送波変調を経て周波数領域から時間領域の信号
Figure 2005304040
 に変わる。この時間領域信号は、＜式３＞で定義したことと同様である。
ＩＴＴＦ変換器２１０から出力される該当時間領域信号は、さらに並/直列変換器２２０を通過した後、ＣＰ追加器２２５に入力される。ＣＰ追加器２２５は多重伝送チャンネルでシンボル間干渉を除去するためのＣＰを追加する。すなわち、ＣＰ追加器２２５は、
Figure 2005304040
 の最後の一部分を繰り返した形態のＣＰを追加して出力する。ＣＰ追加器２２５の出力信号は、デジタル/アナログ変換器(Digital to Analog Converter:ＤＡＣ)２３０でアナログ信号に変換され、ＲＦ(Radio Frequency)ブロック２３５を通過してＲＦ帯域の信号に変換された後、送信アンテナに伝送する。
この送信アンテナを通じた送信信号は、送受信端間の多重経路チャンネル２４０を通じて受信アンテナに入力される。チャンネル２４０は時間領域でのチャンネル特性を示すチャンネル行列
Figure 2005304040
 と受信端の白色雑音信号
Figure 2005304040
 にモデリングされる。
多重経路チャンネル２４０を通じて受信アンテナに受信された信号は、ＲＦブロック２４５を経て基底帯域の信号に変換された後、アナログ/デジタル変換器２５０を通じてデジタル信号に変換される。ＣＰ除去器２５５は、アナログ/デジタル変換器２５０から出力されたデジタル信号でＣＰを除去する。該当ＣＰは多重経路チャンネルでシンボル間干渉を除去するためのもので、一般的に、ＦＦＴ/ＩＴＴＦ動作に基づいたＯＦＤＭシステムの数学的信号モデルで信号の周期性が成立するようにするのに利用される。したがって、信号の周期性を仮定する以下の信号モデルではＣＰを考慮しない。すなわち、後述される信号モデルで送信信号ベクトルは、但し、ＩＴＴＦ２１０の出力である
Figure 2005304040
 に言及され、受信信号ベクトルはＣＰ除去器２５５の出力が直/並列変換器２６０を通過した信号
Figure 2005304040
 に言及される。すると、この受信信号ベクトル
Figure 2005304040
 は、下記＜式６＞のようである。
Figure 2005304040
ＦＦＴ変換器２６５は、送信端のＩＴＴＦ変換器２１０に対応する多重搬送波復調機能を遂行する。受信信号ベクトル
Figure 2005304040
 は、ＦＦＴ変換器２６５により下記＜式７＞のような周波数領域の受信信号
Figure 2005304040
 に変換される。
Figure 2005304040
上記＜式７＞で、時間領域でのチャンネル行列
Figure 2005304040
 と周波数領域でのチャンネル行列
Figure 2005304040
 は、相互単一値分解(Singular Value Decomposition)関係を持つ。すなわち、
Figure 2005304040
 である。副搬送波は相互直交であるとき、周波数領域のチャンネル行列
Figure 2005304040
 は対角行列であるから、上記＜式７＞の周波数領域の受信信号
Figure 2005304040
 は、各副搬送波のデータに該当副搬送波のチャンネル利得及びシンボル別位相変化値がかけられたことのように表現され、簡単な割算だけでデータの復調が可能になる。
ＦＦＴ変換器２６５の出力信号
Figure 2005304040
 は、１-タップ等化器(１-tap equalizer)２７０に入力される。一方、チャンネル推定器２７５は、ＲＦブロック２４５からの受信信号を有し、周波数領域のチャンネル行列
Figure 2005304040
 の元素値、すなわち、チャンネル利得値を推定して１-タップ等化器２７０に提供する。すると、１-タップ等化器２７０は、該当チャンネル利得値を利用してＦＦＴ変換器２６５からの出力信号
Figure 2005304040
 に逆チャンネル行列
Figure 2005304040
 をかける変換を遂行する。周波数領域のチャンネル行列
Figure 2005304040
 は、対角行列であるから、対角行列の逆行列をかけることは、各副搬送波別チャンネル利得に分けることと同一である。チャンネル推定器２７５が正確であれば、
Figure 2005304040
 になる。ここで、
Figure 2005304040
 は恒等行列である。１-タップ等化器２７０の出力は、推定データ信号ベクトル
Figure 2005304040
 になり、並列/直列変換器２８０を通過して推定データストリームとして最終出力される。
上記図３に示したＯＦＤＭ通信システムの送受信装置では、ＩＴＴＦ変換器２１０から出力されるそれぞれの副チャネルデータが固定された副搬送波を通じて伝送される。周波数ホッピング(ＦＨ)を支援するＯＦＤＭ通信システムでは、毎ＯＦＤＭサンプル時間、またはその倍数の時間ごとに異なる副搬送波にホッピング(Hopping)しながらデータを伝送する。周波数ホッピングが使われる場合、図１に示した多重周波数変調器の直列/並列変換器１１０と乗算器ブロック１２０との間には、所定の周波数ホッピングパターンに従ってＭ個の入力をＭ個の出力に接続するＭ＊Ｍスイッチが追加される。
本発明の望ましい実施形態による高速周波数ホッピング技法で、一つの副チャネルが異なる副搬送波にホッピングする時間間隔は、ＯＦＤＭサンプル時間、またはその倍数の時間になるが、本明細書では説明の便宜のために、毎ＯＦＤＭサンプル時間ごとにホッピングすることと説明する。すると、１シンボル信号時間の間でも毎サンプル時間ごとに、Ｍ＊Ｍスイッチのマッピング接続が変わるようになる。このように、高速周波数ホッピング技法が適用され、各副チャネルが毎サンプル時間ごとに異なる副搬送波にマッピングされる場合、ＯＦＤＭサンプル信号ベクトルは
Figure 2005304040
 と称する。ここで、下添字Ｈは高速周波数ホッピングを意味する。
図４ＡはＭ＝４である場合、サンプル時間単位の周波数ホッピングを遂行しない多重周波数変調器の例を示したものである。図示したように、直/並列変換器３００は、データストリームを４個のデータシンボル
Figure 2005304040
 でなされたデータベクトルに変換して４個の副チャネルに出力する。上記４個のデータシンボル
Figure 2005304040
 は、乗算ブロック３０５の対応される乗算器に各々入力されて、該当する副搬送波に変調された後、合算器３１０により合算され送信信号ベクトル
Figure 2005304040
 になる。ここで、上記４個のデータシンボルのそれぞれは、１シンボル時間の間、常に固定された該当副搬送波を通じて伝送される。
図４Ｂ乃至図４Ｅは、本発明の望ましい実施形態によってＭ＝４である場合、周波数ホッピングを使用する多重周波数変調器の例を示したものである。図示したように、直/並列変換器３００と乗算ブロック３０５との間に、毎サンプル時間ごとに相異なる周波数ホッピングパターンで４個の入力と４個の出力をマッピングさせる４＊４スイッチ３２０が追加された。
図４Ｂは、一番目のサンプル時間でのスイッチングを示したものとして、第１乃至第４の副チャネルは、第１、４、２、３副搬送波にマッピングされる。図４Ｃは２番目のサンプル時間でのスイッチングを示したもので、第１乃至第４の副チャネルは、第４、３、１、２副搬送波にマッピングされる。図４Ｄは三番目のサンプル時間でのスイッチングを示したもので、第１乃至第４の副チャネルは、第２、１、３、４副搬送波にマッピングされる。図４Ｅは四番目のサンプル時間でのスイッチングを示したもので、第１乃至第４の副チャネルは、第３、２、４、１副搬送波にマッピングされる。これらは各副搬送波のホッピングパターン(hopping pattern)になる。
副チャネルの観点から見れば、一番目の副チャネルがマッピングされる副搬送波は、時間順に[１４２３]であり、２番目の副チャネルがマッピングされる副搬送波は、[４３１２]であり、３番目の副チャネルがマッピングされる副搬送波は、[２１３４]であり、４番目の副チャネルがマッピングされる副搬送波は、[３２４１]であり、これは各副チャネルのホッピングパターンになる。
一番目の副チャネルのデータ信号
Figure 2005304040
 は、図４Ａの場合、一つのＯＦＤＭシンボル内で全て一番目の副搬送波に変調され伝送されるので、一番目の副搬送波のチャンネル状況がよくないと、エラーが発生する。反面、図４Ｂ乃至図４Ｅの多重搬送波変調器で、一番目の副チャネルのデータ信号
Figure 2005304040
 は、各サンプル時間ごとに[１、４、２、３]の順序に全ての副搬送波を通じてホッピングしながら伝送されるので、一番目の副搬送波のチャンネル状況が悪くても、周波数ダイバーシティ効果によって受信端で送信データを成功的に復元する確率が高くなる。同様に、他の副チャネルのデータ信号
Figure 2005304040
 も一つのＯＦＤＭシンボル時間内に全ての副搬送波、すなわち、全帯域にホッピングするので、いずれか一つの副搬送波がディープフェーディングに陥っても、受信端では元来のデータの復元が可能になる。
既存技術によるシンボル時間単位の周波数ホッピングに類似した周波数ダイバーシティ効果を得るためには、複数個のＯＦＤＭシンボル時間が必要であり、該当要求される時間はＦＦＴ大きさに比例して大きくなる。これに比べて、毎ＯＦＤＭサンプルごとに周波数ホッピングをする本発明の高速周波数ホッピング技法は、ＯＦＤＭシステムの典型的なシンボル単位ホッピングに追加されることができ、かつ周波数ダイバーシティ効果により全体システムの性能を向上させる。
これから、本発明の望ましい実施形態によって高速周波数ホッピング技法を使用したＯＦＤＭシステムの信号モデルを説明する。ここで、ｌ番目のサンプル時間にｍ番目の副チャネルがマッピングされる副搬送波のインデックスを
Figure 2005304040
 元素とするホッピングパターン行列Φを下記＜式８＞のように定義する。
Figure 2005304040
上記ホッピングパターン行列の各行は、１サンプル時間で全ての副チャネルがマッピングされる副搬送波を意味し、各列は全てのサンプル時間に一つの副チャネルがマッピングされる副搬送波を意味する。上記＜式８＞のホッピングパターン行列によって多重搬送波変調を遂行すれば、データとＯＦＤＭシンボルベクトル間の関係は、下記＜式９＞のように示され、周波数ホッピング多重搬送波変調のための行列
Figure 2005304040
 は、下記＜式１０＞のように示される。
Figure 2005304040
Figure 2005304040
図５Ａ及び図５Ｂは、各々既存のＯＦＤＭシステムと本発明の高速周波数ホッピング技法を適用したＯＦＤＭシステムの多重搬送波変調を、ベクトル形態の信号モデルとして表現した概念図である。ここでは、図４Ａ乃至図４Ｅに示した４＊４モデルを図示した。
まず、図５Ａを参照すれば、高速周波数ホッピング技法でのホッピングパターンは、前述した図４Ａの例と同一である。図５Ｂは上記＜式１０＞によってデータを多重搬送波変調するベクトル演算を表現している。図５Ａ及び図５Ｂの基本的な長方形は、一つの行列元素を意味し、長方形内部の値は該当元素値を意味する。
図５Ａは、基本的なＯＦＤＭシステムの多重搬送波変調されたＯＦＤＭ信号を示したものであるから、＜式４＞の行列のように、全ての行に対してホッピングパターンが下記＜式１１＞になる。すなわち、特定の副チャネルがマッピングされる副搬送波が全てのサンプル時間で同一であるから、行列の各副チャネルごとにマッピングされる副搬送波がサンプルインデックスｌと関係なく同一である。
Figure 2005304040
図５Ｂは本発明の望ましい実施形態によって高速周波数ホッピング及び多重周波数変調された信号(以下、ＦＦＨ/ＯＦＤＭ信号と称する。)を示したものであるから、前述した図４Ｂ乃至図４Ｅのように、各副チャネルに対して毎サンプル時間ごとに異なる副搬送波がマッピングされている。図４Ｂ乃至図４Ｅの例題で示したホッピングパターンを利用したので、多重搬送波変調行列は、下記＜式１２＞になる。
Figure 2005304040
本発明による高速周波数ホッピング技法を使用するＯＦＤＭシステムでの多重搬送波変調行列
Figure 2005304040
 を求めるための最も基本的な手段は、図４Ｂ乃至図４Ｅの例示でのように、毎サンプル時間ごとにスイッチングするＭ*Ｍスイッチを利用するものである。しかし、これは、具現のための複雑度が大きく、制御が容易でないだけでなく、拡張が不可能である。したがって、下記では高速周波数ホッピング技法のために、ＩＴＴＦ/ＦＦＴ変換器を利用する送信装置とそれに従う受信装置を提案する。具体的に、本発明の望ましい実施形態として、２種類の送信装置とそれに従う一つの受信装置が開示される。
図６は、本発明の望ましい一実施形態によるＦＦＨ/ＯＦＤＭ通信システムの送信装置４００を示したものである。下記で、ＩＴＴＦ変換器４２０からＲＦブロック４４０までの構成要素は、典型的なＯＦＤＭ送信器４１５を構成することに注意すべきである。すなわち、本発明に従う高速周波数ホッピングによる処理は、線形化器４１０により遂行される。高速周波数ホッピング周波数変調器は、線形化器と逆高速フーリエ変換器とから構成される。
図６を参照すれば、送信装置４００の入力されるデータストリームは、直列/並列変換器４０５により副チャネルの個数Ｍに対応するＭ個のデータシンボルでなされたベクトル
Figure 2005304040
 に並列変換された後、線形化器(Linear Processing)４１０に入力される。線形化器４１０は、副チャネル各々に対するホッピングパターンに従って、毎サンプル時間ごとに入力されるデータシンボルを対応する副搬送波に接続する。線形化器４１０により周波数ホッピングされたデータベクトルは、
Figure 2005304040
 とする。ＩＴＴＦ変換器４２０は、線形化器４１０の出力を周波数ホッピングされた時間領域の信号
Figure 2005304040
 に変換する。線形化器４１０による変換行列を
Figure 2005304040
 とすれば、線形化器４１０とＩＴＴＦ変換器４２０による周波数ホッピング及び多重搬送波変調行列
Figure 2005304040
 は、下記＜式１３＞のようである。
Figure 2005304040
ここで、上添字Ｈは、行列のエルミート(Hermitian)変換を意味する。
ＩＴＴＦ変換器４２０の出力である周波数ホッピングされた送信信号ベクトル
Figure 2005304040
 は、並/直列変換器４２５により直列変換された後、ＣＰ追加器４３０に入力される。前述したように、ＣＰ追加器４３０は、選択的に使用されるものとして、並/直列変換器４２５の出力である送信信号の最後の一部分を繰り返した形態のＣＰを追加して出力する。ＣＰ追加器４３０の出力信号は、デジタル/アナログ変換器４３５でアナログ信号に変換され、ＲＦブロック４４０を通じてＲＦ帯域の信号に変換された後、送信アンテナに伝送する。
図６の送信装置４００において、線形化器４１０は入力データベクトル
Figure 2005304040
 を周波数ホッピングパターンに従って全副搬送波帯域に拡張させ、新しいデータベクトル
Figure 2005304040
 を生成する。ＩＴＴＦ変換器４２０は、周波数領域でｍ番目の副チャネルに全てのデータの線形結合で生成されたデータ
Figure 2005304040
 を受信して、ｍ番目の副搬送波にマッピングする。
より詳細に説明すれば、この
Figure 2005304040
 はデータベクトル
Figure 2005304040
 の線形和で作られたベクトルである。例えば、２＊１大きさのデータベクトルを
Figure 2005304040
 とし、線形化器４１０による変換行列式が２＊２大きさの
Figure 2005304040
 とすれば、線形化器４１０の出力である新しいデータベクトル
Figure 2005304040
 は、
Figure 2005304040
 になる。すなわち、
Figure 2005304040
 の各元素は、
Figure 2005304040
 と
Figure 2005304040
 を全部含む形態になる。このように、
Figure 2005304040
 と
Figure 2005304040
 の関係は、行列に容易に表現され、線形和で具現が可能になる。
このデータベクトル
Figure 2005304040
 がＩＴＴＦ変換器４２０に入力されば、周波数帯域で一番目の
Figure 2005304040
 は一番目の副チャネルに、２番目の
Figure 2005304040
 は２番目の副チャネルに伝送され、各データが独立的な一つのチャンネルだけを通過するようになる。しかし、線形化器４１０を通過した
Figure 2005304040
 がＩＴＴＦ変換器４２０に入力されば、
Figure 2005304040
 の一番目の元素である
Figure 2005304040
 が一番目の副チャネルに伝送され、
Figure 2005304040
 の２番目の元素である
Figure 2005304040
 が２番目の副チャネルに伝送され、結局、
Figure 2005304040
 は二つの副チャネル全部を通過するようになる。
図７は、本発明の他の望ましい実施形態によるＦＦＨ/ＯＦＤＭ通信システムの送信装置５００を示した図である。
図７を参照すれば、送信装置５００の入力されるデータストリームは、直列/並列変換器５０５により副チャネルの個数Ｍに対応するＭ個のデータシンボルでなされた
Figure 2005304040
 に並列変換された後、ＩＴＴＦ変換器５１０に入力される。ＩＴＴＦ変換器５１０は、入力データシンボルを時間領域の送信信号
Figure 2005304040
 に変換して線形化器５１５に伝達する。線形化器５１５は副チャネル各々に対するホッピングパターンに従って該当送信信号
Figure 2005304040
 を、周波数ホッピングされた時間領域の信号
Figure 2005304040
 に変換する。線形化器５１５による変換行列を
Figure 2005304040
 とすれば、周波数ホッピング及び多重搬送波変調行列
Figure 2005304040
 は、下記＜式１４＞のように表現される。
Figure 2005304040
線形化器５１５の出力である周波数ホッピングされた送信信号ベクトル
Figure 2005304040
 は、並/直列変換器５２０により直列変換された後、ＣＰ追加器５２５に入力される。前述したように、ＣＰ追加器５２５は選択的に使用されるものとして、並/直列変換器５２０の出力である送信信号の最後の一部分を繰り返した形態のＣＰを追加して出力する。ＣＰ追加器５２５の出力信号は、デジタル/アナログ変換器５３０でアナログ信号に変換され、ＲＦブロック５３５を通じてＲＦ帯域の信号に変換された後、送信アンテナに伝送する。
以上の図６及び図７では、高速周波数ホッピング技法を使用したＯＦＤＭシステムの送信装置を、基本的なＯＦＤＭ送信装置に＜式１３＞あるいは＜式１４＞に定義される線形化器を追加することによって具現した。上記二つの実施形態で送信ＯＦＤＭシンボルベクトルは、前述した＜式９＞に表現される。
図８は、本発明の望ましい実施形態によるＦＦＨ/ＯＦＤＭ通信システムの受信装置６００を示した図である。
図８を参照すれば、多重経路チャンネルを通過し、受信アンテナに受信された信号は、ＲＦブロック６０５を通じて基底帯域の信号に変換された後、アナログ/デジタル変換器６１０を通じてデジタル信号に変換される。ＣＰ除去器６１５は、このデジタル信号でＣＰを除去する。ここで、ＣＰ除去器６１０で出力される受信信号
Figure 2005304040
 は、下記＜式１５＞のようである。
Figure 2005304040
この受信信号
Figure 2005304040
 は、直列/並列変換器６２０により並列変換された後、ＦＦＴ変換器６２５に入力され、ＦＦＴ変換器６２５により下記＜式１６＞のような周波数領域の受信信号
Figure 2005304040
 になる。
Figure 2005304040
該当行列
Figure 2005304040
 は、本発明の高速周波数ホッピングのために受信装置６００に必要とする変換になるが、＜式１６＞の２番目及び３番目の行に示したように、図６と図７の送信装置で使用されたことと同一の行列
Figure 2005304040
 または
Figure 2005304040
 により示されることが分かる。
送信されたデータストリームを推定するための簡単な方法は、＜式１６＞で示した受信信号
Figure 2005304040
 に、送信装置での変換に対応する行列の逆行列をかけることである。該当逆行列は、下記＜式１７＞と＜式１８＞で示しているように、
Figure 2005304040
 と定義された周波数領域での等化行列と、
Figure 2005304040
 と定義された時間領域での等化行列及び周波数-時間領域間の変換のためのＩＴＴＦ/ＦＦＴ行列
Figure 2005304040
 で構成される。ここで、チャンネル特性を復元するための周波数領域の等化行列
Figure 2005304040
 を除外した残りの部分である
Figure 2005304040
 が周波数ホッピング及び多重周波数変調の復元行列になる。
Figure 2005304040
Figure 2005304040
すなわち、ＦＦＴ変換器６２５の出力信号
Figure 2005304040
 は、周波数領域の１-タップ等化器(以下、周波数領域等化器と称する。)６３０に入力される。一方、チャンネル推定器６３５は、ＲＦブロック６０５からの受信信号をもって周波数領域のチャンネル行列
Figure 2005304040
 の元素値、すなわち、チャンネル利得値を推定して周波数領域等化器６３０に提供する。周波数領域等化器６３０は、該当周波数領域の受信信号
Figure 2005304040
 に＜式１７＞に定義された周波数等化行列
Figure 2005304040
 をかける。
周波数領域等化器６３０の出力は、ＩＴＴＦ変換器６４０に入力され、ＩＴＴＦ変換器６４０は、周波数領域等化器６３０の出力にＩＴＴＦ変換行列
Figure 2005304040
 をかけて、時間領域の等化器(以下、時間領域等化器と称する。)６４５に提供する。時間領域等化器６４５は、ＩＴＴＦ変換器６４０の出力に＜式１７＞に定義された時間等化行列
Figure 2005304040
 をかけて、さらにＦＦＴ変換器６５０に伝達する。ＦＦＴ変換器６５０は、時間領域等化器６４５の出力にＦＦＴ変換行列
Figure 2005304040
 をかけてＦＦＴ変換する。ＦＦＴ変換器６５０の出力は、推定データベクトル
Figure 2005304040
 になって、並列/直列変換器６６０を通じて推定データストリームとして最終出力される。
ＩＴＴＦ変換器６４０と時間領域等化器６４５及びＦＦＴ変換器６５０は、周波数ホッピングされた時間領域の受信信号に、＜式１７＞に定義された行列
Figure 2005304040
 をかけて、元来のデータストリームを復元する周波数ホッピング復元器６５５を構成する。＜式１６＞から
Figure 2005304040
 であるので、周波数ホッピング復元器６５５は図６に表した線形化器４１０の逆変換を遂行することになる。また、時間領域等化器６４５は、図７に示した線形化器５１５の逆変換を遂行することになる。
ここでは、３個のブロックで構成された周波数ホッピング復元器６５５を開示したが、本発明の望ましい他の実施形態で、周波数ホッピング復元器６５５は、この行列
Figure 2005304040
 をかける一つの個体で構成されることができる。
典型的な多重搬送波変調器の構成図である。 ＯＦＤＭサンプルとＯＦＤＭシンボルとの関係を示した図である。 ＯＦＤＭ通信システムの送受信装置を示した構成図である。 Ｍ＝４である場合、多重周波数変調器の例を示した図である。 Ｍ＝４である場合、多重周波数変調器の例を示した図である。 Ｍ＝４である場合、多重周波数変調器の例を示した図である。 Ｍ＝４である場合、多重周波数変調器の例を示した図である。 Ｍ＝４である場合、多重周波数変調器の例を示した図である。 ＯＦＤＭシステム及びＦＦＨ/ＯＦＤＭシステムの多重搬送波変調をベクトル形態の信号モデルで表現した概念図である。 ＯＦＤＭシステム及びＦＦＨ/ＯＦＤＭシステムの多重搬送波変調をベクトル形態の信号モデルで表現した概念図である。 本発明の望ましい一実施形態によるＦＦＨ/ＯＦＤＭ通信システムの送信装置を示した構成図である。 本発明の他の望ましい実施形態によるＦＦＨ/ＯＦＤＭ通信システムの送信装置を示した構成図である。 本発明の望ましい実施形態によるＦＦＨ/ＯＦＤＭ通信システムの受信装置を示した構成図である。
符号の説明
４００ 送信装置
４０５ 直列/並列変換器
４１０ 線形化器
４１５ ＯＦＤＭ送信器
４２０ ＩＴＴＦ変換器
４２５ 並/直列変換器
４３０ ＣＰ追加器
４３５ デジタル/アナログ変換器
４４０ ＲＦブロック

Claims (17)

  1. 複数の副搬送波を使用する直交周波数分割通信システムでの高速周波数ホッピングのための送信装置であって、
    入力データストリームを複数のデータ要素でなされたデータベクトルに変換する直列/並列変換器と、
    前記データベクトルのデータ要素をサンプル時間単位の高速周波数ホッピングパターンに従ってサンプル時間単位で周波数ホッピングする送信信号ベクトルに変換する高速周波数ホッピング(ＦＦＨ)周波数変調器と、
    前記送信信号ベクトルを直列変換して送信信号を出力する並列/直列変換器と、を含むことを特徴とする前記送信装置。
  2. 前記高速周波数ホッピング周波数変調器は、
    前記データベクトルのデータ要素をサンプル時間単位の高速周波数ホッピングパターンに従って変形して新しいデータベクトルを出力する線形化器と、
    前記新しいデータベクトルを逆高速フーリエ変換して複数のサンプルでなされた送信信号ベクトルを出力する逆高速フーリエ変換器と、から構成されることを特徴とする請求項１記載の前記送信装置。
  3. 前記線形化器は、下記式により前記新しいデータベクトルを出力することを特徴とする請求項２記載の前記送信装置。
    Figure 2005304040
     ここで、
    Figure 2005304040
     は前記データベクトルであり、
    Figure 2005304040
     は前記新しいデータベクトルであり、
    Figure 2005304040
     は前記ホッピングパターンに従う周波数ホッピング及び多重搬送波変調行列であり、
    Figure 2005304040
     は前記逆高速フーリエ変換行列の逆行列である。
  4. 前記周波数ホッピング及び多重搬送波変調行列は、下記式のように定まることを特徴とする請求項３記載の前記送信装置。
    Figure 2005304040
     ここで、Ｍは前記複数の副搬送波の個数であり、
    Figure 2005304040
     はｌ番目のサンプル時間でｍ番目のデータシンボルがマッピングされる副搬送波のインデックスであり、
    Figure 2005304040
     は前記周波数ホッピング及び多重搬送波変調行列のｌ番目の行のｍ番目の列の元素である。
  5. 前記高速周波数ホッピング周波数変調器は、
    前記データベクトルを逆高速フーリエ変換して複数のサンプルでなされた送信信号ベクトルを出力する逆高速フーリエ変換器と、
    前記送信信号ベクトルのデータ要素をサンプル時間単位の高速周波数ホッピングパターンに従って変形して周波数ホッピングされた送信信号ベクトルを出力する線形化器と、から構成されることを特徴とする請求項１記載の前記送信装置。
  6. 前記線形化器は、下記式により前記周波数ホッピングされた送信信号ベクトルを出力することを特徴とする請求項５記載の前記送信装置。
    Figure 2005304040
     ここで、
    Figure 2005304040
     は前記周波数ホッピングされた送信信号ベクトルであり、
    Figure 2005304040
     は前記送信信号ベクトルであり、
    Figure 2005304040
     は前記逆高速フーリエ変換行列の逆行列であり、
    Figure 2005304040
     は前記ホッピングパターンによる周波数ホッピング及び多重搬送波変調行列である。
  7. 前記周波数ホッピング及び多重搬送波変調行列は、下記式のように定まることを特徴とする請求項６記載の前記送信装置。
    Figure 2005304040
     ここで、Ｍは前記複数の副搬送波の個数であり、
    Figure 2005304040
     はｌ番目のサンプル時間でｍ番目のデータシンボルがマッピングされる副搬送波のインデックスであり、
    Figure 2005304040
     は前記周波数ホッピング及び多重搬送波変調行列のｌ番目の行のｍ番目の列の元素である。
  8. 前記ホッピングパターンは、
    複数のサンプル時間の間、前記データベクトルのデータ要素がマッピングされる副搬送波を示すことを特徴とする請求項１記載の前記送信装置。
  9. 前記送信信号の一部分を繰り返した形態の周期的プレフィックスを前記送信信号ベクトルに追加する周期的プレフィックス追加器と、
    前記周期的プレフィックス追加器の出力をアナログ信号に変換するデジタル/アナログ変換器と、
    前記アナログ信号を無線周波数帯域に変換して送信する無線周波数ブロックと、をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の前記送信装置。
  10. 複数の副搬送波を使用する直交周波数分割通信システムでのサンプル時間単位の高速周波数ホッピングパターンに従って伝送されたデータを復元するための受信装置であって、
    送信装置からサンプル時間単位の高速周波数ホッピングパターンによって周波数ホッピングされた受信信号を受信し、複数のデータサンプルで構成された第１の受信信号ベクトルに変換する直列/並列変換器と、
    前記第１の受信信号ベクトルを周波数領域の第２の受信信号ベクトルに高速フーリエ変換する第１の高速フーリエ変換器と、
    前記受信信号ベクトルに前記送信装置から前記受信装置へのチャンネル特性を示すチャンネル行列の逆行列をかける第１の等化器と、
    前記送信装置の前記高速周波数ホッピングパターンに対応して前記第１の等化器の出力から復元された受信信号ベクトルを出力する周波数ホッピング復元器と、
    前記復元された受信信号ベクトルを直列変換してデータストリームを出力する並列/直列変換器と、を含んで構成されることを特徴とする前記受信装置。
  11. 前記周波数ホッピング復元器は、前記第１の等化器の出力に下記式のように定まる復元行列をかけて前記復元された受信信号ベクトルを出力することを特徴とする請求項１０記載の前記受信装置。
    Figure 2005304040
     ここで、
    Figure 2005304040
     は前記復元行列であり、
    Figure 2005304040
     は高速フーリエ変換行列であり、
    Figure 2005304040
     は前記送信装置の前記周波数ホッピングパターンによる周波数ホッピング及び多重搬送波変調行列であり、
    Figure 2005304040
     は逆高速フーリエ変換行列である。
  12. 前記記周波数ホッピング及び多重搬送波変調行列は、下記式のように定まることを特徴とする請求項１１記載の前記受信装置。
    Figure 2005304040
     ここで、Ｍは前記複数の副搬送波の個数であり、
    Figure 2005304040
     はｌ番目のサンプル時間でｍ番目のデータシンボルがマッピングされる副搬送波のインデックスであり、
    Figure 2005304040
     は前記周波数ホッピング及び多重搬送波変調行列のｌ番目の行のｍ番目の列の元素である。
  13. 前記周波数ホッピング復元器は、
    前記第１の等化器の出力を時間領域の受信信号ベクトルに逆高速フーリエ変換する逆高速フーリエ変換器と、
    前記逆高速フーリエ変換器の出力に時間領域の等化行列をかける第２の等化器と、
    前記第２の等化器の出力を高速フーリエ変換して前記復元された受信信号ベクトルとして出力する第２の高速フーリエ変換器と、から構成されることを特徴とする請求項１０記載の前記受信装置。
  14. 前記時間領域の等化行列は、下記式のように示されることを特徴とする請求項１３記載の前記受信装置。
    Figure 2005304040
     ここで、
    Figure 2005304040
     は前記時間領域の等化行列であり、
    Figure 2005304040
     は前記送信装置の前記周波数ホッピングパターンによる周波数ホッピング及び多重搬送波変調行列であり、
    Figure 2005304040
     は高速フーリエ変換行列である。
  15. 前記周波数ホッピング及び多重搬送波変調行列は、下記式のように定まることを特徴とする請求項１３記載の前記受信装置。
    Figure 2005304040
     ここで、Ｍは前記複数の副搬送波の個数であり、
    Figure 2005304040
     はｌ番目のサンプル時間でｍ番目のデータシンボルがマッピングされる副搬送波のインデックスであり、
    Figure 2005304040
     は前記周波数ホッピング及び多重搬送波変調行列のｌ番目の行のｍ番目の列の元素である。
  16. 前記ホッピングパターンは、
    複数のサンプル時間の間、前記データベクトルのデータ要素がマッピングされる副搬送波を示すことを特徴とする請求項１０記載の前記受信装置。
  17. 前記送信装置からの無線周波数信号を受信して基底帯域のアナログ信号を出力する無線周波数ブロックと、
    前記アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ/デジタル変換器と、
    前記デジタル信号の一部である周期的プレフィックスを除去して前記周波数ホッピングされた受信信号を出力する周期的プレフィックス除去器と、をさらに含むことを特徴とする請求項１０記載の前記受信装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008503186A (ja) * 2004-06-10 2008-01-31 シートグルー、ハサン 信号処理のための行列値方法及び装置
JP2008526157A (ja) * 2004-12-27 2008-07-17 サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド 高速周波数ホッピング−直交周波数分割通信システムの信号送受信装置及び方法
US8107356B2 (en) 2004-12-27 2012-01-31 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for transmitting/receiving a signal in an FFH-OFDM communication system

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10084627B2 (en) 2006-07-10 2018-09-25 Qualcomm Incorporated Frequency hopping in an SC-FDMA environment
DE102006047978A1 (de) * 2006-10-10 2008-04-17 Siemens Ag Verfahren zum Betrieb eines Funkkommunikationssystems, das OFDM verwendet, sowie Funkkommunikationssystem, sendende Station und empfangende Station
KR100937030B1 (ko) * 2007-05-31 2010-01-15 한국전자통신연구원 디지털 방송 신호의 전송 방법, 전송 장치, 수신 방법 및수신 장치
US8750089B2 (en) * 2010-01-05 2014-06-10 Broadcom Corporation Method and system for iterative discrete fourier transform (DFT) based channel estimation using minimum mean square error (MMSE) techniques
US9077572B1 (en) * 2012-01-17 2015-07-07 Clariphy Communications, Inc. Reset in a receiver using center of gravity of equalizer coefficients
CN103888387A (zh) * 2012-12-20 2014-06-25 中山大学深圳研究院 一种旋转信号接收器
US9520985B2 (en) * 2013-01-18 2016-12-13 Kumu Networks, Inc. Tuning algorithm for multi-tap signal cancellation circuit
CN103389953B (zh) * 2013-07-30 2016-08-24 北京东方惠尔图像技术有限公司 一种影像波束形成方法和装置
CN105337636B (zh) * 2015-10-08 2017-11-21 西安电子科技大学 基于频率拼接的异步跳频信号参数盲估计方法
CN109194365B (zh) * 2018-09-25 2019-12-17 中国人民解放军陆军工程大学 一种二维图案调制跳频通信方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5235613A (en) * 1992-03-02 1993-08-10 The Boeing Company Frequency hopping method and apparatus
US5793795A (en) * 1996-12-04 1998-08-11 Motorola, Inc. Method for correcting errors from a jamming signal in a frequency hopped spread spectrum communication system
US5867478A (en) * 1997-06-20 1999-02-02 Motorola, Inc. Synchronous coherent orthogonal frequency division multiplexing system, method, software and device
US6549784B1 (en) * 1998-12-28 2003-04-15 At&T Corp. Method and apparatus for implementing measurement based dynamic frequency hopping in wireless communication systems
KR100294070B1 (ko) * 1999-06-23 2001-06-15 박태진 이중주파수도약 통신 시스템 및 제어방법
JP2003069527A (ja) * 2001-08-24 2003-03-07 Toshiba Corp Ｏｆｄｍ送信機およびｏｆｄｍ受信機
EP1890392B1 (en) * 2001-09-18 2015-08-12 Electronics and Telecommunications Research Institute Digital communication method and system
KR100754721B1 (ko) * 2002-04-26 2007-09-03 삼성전자주식회사 직교주파수분할다중화 통신시스템에서 다중화 데이터 송수신 장치 및 방법
US7177297B2 (en) * 2003-05-12 2007-02-13 Qualcomm Incorporated Fast frequency hopping with a code division multiplexed pilot in an OFDMA system
US7154933B2 (en) * 2003-09-25 2006-12-26 Avneesh Agrawal Interference management for soft handoff and broadcast services in a wireless frequency hopping communication system
KR20050099906A (ko) * 2004-04-12 2005-10-17 삼성전자주식회사 직교주파수분할 다중접속 시스템에서 순환 주파수 패턴에따른 고속 주파수 도약을 위한 송수신장치

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008503186A (ja) * 2004-06-10 2008-01-31 シートグルー、ハサン 信号処理のための行列値方法及び装置
JP2008526157A (ja) * 2004-12-27 2008-07-17 サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド 高速周波数ホッピング−直交周波数分割通信システムの信号送受信装置及び方法
JP4689682B2 (ja) * 2004-12-27 2011-05-25 サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド 高速周波数ホッピング−直交周波数分割通信システムの信号送受信装置及び方法
US8107356B2 (en) 2004-12-27 2012-01-31 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for transmitting/receiving a signal in an FFH-OFDM communication system

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