JP2001217882A - 無線通信システムにおけるチャネル推定のための装置及び方法 - Google Patents
無線通信システムにおけるチャネル推定のための装置及び方法Info
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Abstract
もチャネル推定が可能なチャネル推定装置及び方法を提
供する。 【解決手段】 チャネルを推定するためのフェージング
推定部600と、補間するための第1補間器610と、
出力信号をインバーティングするための第1インバータ
620と、受信された信号を遅延させるための第1遅延
部630と、出力信号を1次補償するための第1乗算器
640と、それぞれのシンボルに対する補間を遂行する
ための第2補間器650と、第2補間器の出力信号レベ
ルを変換するためのレベル調整部660と、レベル調整
部の出力信号をインバーティングするための第2インバ
ータ670と、1次補償された信号を所定遅延するため
の第2遅延部680と、第2インバータの出力信号によ
り第2遅延部の出力信号を2次補償するための第2乗算
器690とを備えることを特徴とする。
Description
おけるデータ復調に係り、特に、フェージングなどによ
る歪みに対して対応することができるデータ復調装置及
び方法に関する。
成長して、最近、全世界のどこにでも通話が可能なGM
PCSの技術が開発普及されている。特に、衛星を利用
した無線通信システムでは衛星と端末機との距離が遠い
ので、フェージング(Fading)などにより、データの歪み
が激しく発生してデータの復調に対する多くの研究が成
されている。
ンボル(たとえば、パイロットシンボル(Pilot Symbo
l))を挿入して伝送し、このようなシンボルの歪み現状
を検出して、他の情報シンボルの歪みを補償する方法を
使用している。即ち、データのシンボル中、知っている
シンボルを挿入して伝送し、受信時、これを取り出して
チャネル推定に利用している。既存のチャネル推定のた
めの技術は、普遍的な補間器(Interpolator)を使用する
方法と、ESAE(Extended Symbol-Aided Estimation)
による方法が使用されている。
復元するための概略的なブロック構成を示した図であ
る。図2は従来の無線通信システムで使用されるフレー
ムの構造を示した図である。図3は従来の無線通信シス
テムでデータを復元するための具体的なブロック構成図
である。図4は従来の無線通信システムでESAE方式
によりデータを復元するためのブロック構成図である。
図5は従来の無線通信システムでESAE方式によりデ
ータを復元するためのチャネル推定概念を示した図であ
る。
を使用するPSAM(Pilot SymbolAssisted Modulatio
n)システムの基底帯域の表示は図1のようである。前記
図1のようなシステムではパイロットシンボルを周期的
にデータシンボル間に挿入させ、パルス整形を経て伝送
するようになる。この時、伝送される信号には、フェー
ジングと付加白色ガウス性雑音(AWGN:Adaptive White
Gaussian Noise)が加えるようになる。受信器では、整
合フィルタ(Matched Filter)を通過させ、受信信号をパ
イロットシンボルとデータシンボルに分離した後、パイ
ロットシンボルを利用して、チャネルを推定し、この推
定された結果をもってデータシンボルのチャネル推定に
利用する。データシンボルに対するチャネル推定のでき
るようにするために、補間器108を使用し、その結果
を利用してデータを復元するようになる。このような普
遍的なPSAMシステムでチャネルを推定する過程を式
で簡単に示すと下記のようである。
を示したものである。またzO(t)は伝送フィルタにより
帯域制限された伝送基底帯域信号である。
に一つのフレーム当たり知っている、既に設定されたパ
イロットシンボルが挿入されている。このような信号が
図1に示したようにフェージングの影響を受けて受信信
号は下記のように変わる。
スペクトル密度はNoである。チャネル複素利得c(t)はフ
ェージングと周波数オフセットとからなり、下記のよう
に示すことができる。
絡線を示す。以後、復調された基底帯域信号は下記式の
ように示すことができる。
める必要がある。k番目フレームのm番目シンボルのサ
ンプリング瞬間は下記のようである。
値を有するようになる。フレームタイミング瞬間ごとに
復調されたパイロットシンボルは下記のようである。
ェージング推定値は、前記式(7)の歪まれたシンボルU
(tk、0)をパイロットシンボルbに除算すると下記の
ように示すことができる。
のフェージング歪みは、前記式(8)に補間器を適用して
求めることができる。補間(interpolation)は、一般的
に固定型補間器と適応型補間器に区分されるが、固定型
補間器はチャネルの変化に関係なくチャネルの歪みを推
定するためシンク(nyquist:sinc)、ガウス(gaussia
n)、リニア(linear)、キュビク(cubic)などの補間器を
チャネル全区間に対して適用する反面、適応型補間器は
ウィンナフィルタを利用したウィーナー補間器がある
が、チャネルの歪みを推定するためにドップラー周波数
(Doppler Frequency)とEs/Noのようなパラメータなど
を用いてチャネルの変化に能動的に対処補償することに
より正確なチャネル推定をできるようにする。
ing Estimation)と補償(Compensation)をする過程を示
した概念図であり、シンク補間器を使用する。図のよう
にチャネル推定過程はフェージング推定部301により
パイロットシンボルのフェージング推定が行われ、補間
器302では、パイロットシンボルのチャネル推定結果
によってデータシンボルの補間をする機能を遂行する。
前記のように推定された結果を遅延部304により遅延
された受信信号に反映することにより補償がなされるよ
うになる。
したもので、ESAE(Extended Symbol-Aided Estimat
ion)方式により、図5に示したようにシンボル“S”の
チャネルを推定するために“P1”、“P2”、“P
3”、“P4”と共に“S”以前の復元されたデータを
使用している。上述した方法を使用したパイロットシン
ボルのチャネル推定の通じたデータ推定方法及びESA
Eによる方法は比較的簡単であるとの利点はあるが、衛
星通信のように受信信号のレベルが低いか、フェージン
グが激しい場合にはチャネル推定が困難である問題点が
ある。
はフェージングなどにより歪みが激しい状況でもチャネ
ル推定が可能なチャネル推定装置及び方法を提供するこ
とにある。
るための本発明は、無線通信システムにおけるデータ復
調のための装置において、受信された信号中、既に設定
されたシンボルによりチャネルを推定するためのフェー
ジング推定部と、前記フェージング推定部の推定により
他のシンボルに対する補間を遂行するための第1補間器
と、前記第1補間器の出力信号をインバーティングする
ための第1インバータと、前記受信された信号を所定遅
延させるための第1遅延部と、前記第1インバータの出
力信号により前記第1遅延部の出力信号を1次補償する
ための第1乗算器と、補償するためのシンボル前後の所
定区間にある前記1次補償されたシンボルを参照してそ
れぞれのシンボルに対する補間を遂行するための第2補
間器と、前記第2補間器の出力信号レベルを所定変換す
るためのレベル調整部と、前記レベル調整部の出力信号
をインバーティングするための第2インバータと、前記
1次補償された信号を所定遅延するための第2遅延部
と、前記第2インバータの出力信号により前記第2遅延
部の出力信号を2次補償するための第2乗算器を備える
ことを特徴とする。
例を添付した図を参照しつつ、詳細に説明する。下記の
説明においては、本発明による動作を理解するのに必要
な部分のみ説明され、その以外の部分の説明は本発明の
要旨をぼやかすないように省略されるのに注意すべきで
ある。図6は本発明の実施例によるデータを復元するた
めのブロック構成図である。図7は本発明の実施例によ
るデータを復元するためのチャネル推定概念を示した図
である。図6を参照して本発明の実施例による構成を説
明すると下記のようである。
号中、既に設定されたシンボル(Pilot Symbol)によりフ
ェージングを推定し、第1補間器610は、フェージン
グ推定部600の推定により他のシンボル(information
symbol)に対する補間(interpolation)を遂行する。前
記第1補間器610は、ウィーナー補間器を使用するこ
とができる。第1インバータ620は、第1補間器61
0の出力信号を逆数に変換するためのインバーティング
(Inverting)動作を遂行する。第1遅延部630は、受
信された信号を所定時間の間遅延させるためのもので、
これはフェージング推定部600、第1補間器610、
第1インバータ620に動作時間を提供するためのもの
である。
ングされたチャネル推定のための信号は、乗算器640
により、第1遅延部630により遅延された信号を1次
補償するようになる。1次補償された信号はさらに第2
補間器650及び第2遅延部680に入力される。第2
補間器650は、シンク(sync、またはNyquist)補間器
を使用して、図7に示したように1次補償されたデータ
を参照してフェージングを推定するようになる。この
時、推定に参照するデータは推定するためのデータシン
ボル(S)前後に位置した1次補償されたシンボルを参照
してフェージングを推定するようになる。前記推定にお
いて、参照されるシンボルは、1次補償のようにパイロ
ットシンボル(P1、P2、P3、P4)のみを参照する
のではなく、1次補償により推定されたシンボル(斜線
を引いたシンボル)などが使用される。前記推定には、
1次補償の推定過程で使用されたパイロットシンボルの
推定値がさらに使用され得る。この時、参照される1次
補償されたデータシンボルとパイロットシンボルは同一
な加重値に参照され推定されることもでき、それぞれ異
なる加重値を与えて、シンボル推定に使用することもで
きる。推定された値はレベル調整部660によりレベル
調整されて第2インバータ670に出力される。例え
ば、レファランスシンボル(Reference Symbol)が(1,
0)及び(−1, 0)であると、他のQPSKシンボルで
ある(0,1)、(0,−1)を一般化させ、すべてのシン
ボルを(1,0)ドメイン(domain)領域に移動させチャネ
ル推定値を求めるようになる。第2インバータ670は
入力される信号をインバーティングして乗算器690に
出力するようになる。乗算器690は第2遅延部680
から出力される信号と第2インバータ670から出力さ
れる信号を通じて2次補償を最終的に遂行するようにな
る。
と、下記のようである。シンボル(S)のチャネルを推定
するためにパイロットシンボルを使用すること外に、図
7に示したようにウィーナー補間器610を用いて補償
されたシンボルを新たなパイロットシンボルに取り扱っ
てナイキスト補間器650によりチャネルを推定するよ
うになる。
にチャネルを推定する場合は、ウィーナー補間器610
を使用してチャネルを推定する反面、2次補償時には、
ウィーナー補間器650により1次に推定補償されたシ
ンボルを利用するので参照すべきであるシンボルが隣接
してナイキスト補間器を利用するようになる。上述した
方式は、信号対雑音比(Signal to Noise Ratio:SN
R)が増加することにより、パイロットシンボルを除い
たデータシンボルのチャネル推定がさらに正確になり、
チャネル補償後に得られたデータシンボルをさらにパイ
ロットシンボルのように使用するようになるので、チャ
ネル推定の信頼性を高めるようになる。
た図である。下記表は図8の実験条件に対して示したも
のである。図8の下辺はEo/Noを、左辺はBERの変化
を示したものである。
験結果、従来のウィンナによるデータ復元方法と比較し
て性能が改善されたことが分かる。前記表の“K”はRi
ceanフェージングファクタを意味し、“fd”はドップラ
ー周波数を意味する。標準化されたドップラー周波数は
fdT=0.0011と0.011であり、これはシン
ボル伝送率が秒当たり18000シンボルである場合に
ドップラー周波数がそれぞれ20Hz、200Hzであるこ
とを意味する。そして、パイロット挿入周期(M)を20
にしたものである。同期(Coherent)復調の場合は、受信
端で補間器の計数を計算するために必要なドップラー周
波数と雑音電力密度当たりシンボルエネルギー(γ=Es
/No)を正確に知っているとの仮定下になされた。シミ
ュレーション結果を見ると、ファストフェージング(f
dT=0.001)の場合、図8b及び図8dの場合、
本発明の結果がウィーナー補間器の場合より非常に優れ
ていることが分かる。
説明したが、各種の変形が特許請求の範囲により決めら
れる本発明の思想及び範囲を逸脱しない限り、当該技術
分野における通常の知識を持つ者により可能であること
は明らかである。
ボルにより1次補償された信号を参照して2次にチャネ
ルを推定することにより、フェージングなどにより歪み
が激しい状況であってもチャネルを推定することができ
る。
ための概略的なブロック構成を示した図である。
ム構造を示した図である。
ための具体的なブロック構成図である。
りデータを復元するためのブロック構成図である。
りデータを復元するためのチャネル推定概念を示した図
である。
めのブロック構成図である。
めのチャネル推定概念を示した図である。
た図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 無線通信システムにおけるチャネル推定
のための装置において、 受信された信号中、既に設定されたシンボルによりチャ
ネルを推定するためのフェージング推定部と、 前記フェージング推定部の推定により他のシンボルに対
する補間を遂行するための第1補間器と、 前記第1補間器の出力信号をインバーティングするため
の第1インバータと、 前記受信された信号を所定遅延させるための第1遅延部
と、 前記第1インバータの出力信号により前記第1遅延部の
出力信号を1次補償するための第1乗算器と、 2次補償するために補償するためのシンボル前後の所定
区間にある前記1次補償されたシンボルを参照してそれ
ぞれのシンボルに対する補間を遂行するための第2補間
器と、 前記第2補間器の出力信号レベルを所定変換するための
レベル調整部と、 前記レベル調整部の出力信号をインバーティングするた
めの第2インバータと、 前記1次補償された信号を所定遅延するための第2遅延
部と、 前記第2インバータの出力信号により前記第2遅延部の
出力信号を2次補償するための第2乗算器とを備えるこ
とを特徴とする装置。 - 【請求項2】 前記第1補間器は、ウィーナー補間器で
ある請求項1に記載の装置。 - 【請求項3】 前記第2補間器は、シンク、またはナイ
キスト補間器である請求項1、または2に記載の装置。 - 【請求項4】 前記既に設定されたシンボルは、パイロ
ットシンボルである請求項1、または2に記載の装置。 - 【請求項5】 無線通信システムにおけるチャネル推定
のための方法において、 受信された信号の既に設定されたシンボルにより他のシ
ンボルの補償を遂行する1次補償過程と、 2次補償のために補償するためのシンボル前後の所定区
間にある前記1次補償されたシンボルを参照してそれぞ
れのシンボルに対する補償を遂行する2次補償過程とか
らなることを特徴とする方法。 - 【請求項6】 前記1次補償過程は、 受信された信号中、既に設定されたシンボルを通じてチ
ャネルを推定する過程と、 前記推定されたチャネルを通じて他のシンボルに対する
補間及びインバーティングを遂行する過程と、 前記インバーティングされた信号により前記受信された
信号を補償する過程とからなる請求項5に記載の方法。 - 【請求項7】 前記2次補償過程は、 補償するためのシンボル前後の所定区間にある前記1次
補償されたシンボルを参照して、それぞれのシンボルに
対する補間及びレベルを所定変換する過程と、 前記変換された信号をインバーティングして前記1次補
償された信号を補償する過程とからなる請求項5、また
は6に記載の方法。 - 【請求項8】 前記既に設定されたシンボルは、パイロ
ットシンボルである請求項5、または6に記載の方法。
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