JP2002526948A - マルチキャリア復調システムにおけるエコー位相オフセット補正 - Google Patents
マルチキャリア復調システムにおけるエコー位相オフセット補正Info
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Abstract
Description
復調を行うための方法及び装置に関し、詳細には、このようなシステムにおいて
、マルチキャリア変調シンボルのキャリアに、差分による情報のマッピング及び
デマッピングするための方法及び装置に関する。さらに本発明は、マルチキャリ
ア変調システムにおいて、符号化された情報をマルチキャリア変調シンボルのキ
ャリアに復号化するときに、エコー位相オフセット補正を実行するための方法及
び装置に関する。
移動受信機に報知することに関する。より具体的には、本発明は、低チャネルコ
ヒーレンス時間、すなわち急激に変化するチャネルを伴うマルチパス環境におい
て特に有用である。好ましい実施形態では、本発明は、マルチキャリア変調方式
を実装するシステムに適用することができる。またマルチキャリア変調(MCM
)は、直交周波数分割多重(OFDM)としても知られている。
域における異なる数の複素サブキャリアシンボルの形で表される。変調器では、
ビットストリームは一連のスペクトルにより表される。逆フーリエ変換(IFF
T)を用いて、この一連のスペクトルからMCM時間領域信号が生成される。
ようなMCM送信機についての記載は、例えばWilliam Y. Zou,Yiyan Wuによる
「COFDM: AN OVERVIEW」(IEEE Transaction on Broadcasting, vol. 41, No. 1 ,1995年3月)に見い出すことができる。
給する。入力されたシリアルビットストリーム104はビットキャリアマッパ1
06に加えられ、ビットキャリアマッパ106は入力されたシリアルビットスト
リーム104から一連のスペクトルを生成する。その一連のスペクトル108に
おいて逆高速フーリエ変換(IFFT)110が実行され、MCM時間領域信号
が生成される。MCM時間領域信号は、MCM時間信号の有効なMCMシンボル
を形成する。マルチパスひずみより生じるシンボル間干渉(ISI)を避けるた
め、時間領域で隣接するMCMシンボル間に固定長のガードインターバルを挿入
するユニット114が設けられる。本発明の好ましい実施形態に従えば、有効な
シンボルの前に有効なMCMシンボルの最後の部分を配置することにより、有効
なMCMシンボルの最後の部分はガードインターバルとして用いられる。それに
より生成されるシンボルが図7の115で示される。
16は、フレーム構造を有するMCM信号を生成するために設けられる。有効な
シンボルを含むこのフレーム構造を用いて、受信機側においてMCM信号から有
効な情報を再生することができる。
は、送信機フロントエンド120に加えられる。概略的に述べると、送信機フロ
ントエンド120では、デジタル/アナログ変換及びMCM信号のアップコンバ
ートが実行される。その後、MCM信号はチャネル122を通して送信される。
される。MCM信号は受信機フロントエンド132において受信される。受信機
フロントエンド132において、MCM信号はダウンコンバートされ、さらにダ
ウンコンバートされた信号のデジタル/アナログ変換が行われる。ダウンコンバ
ートされたMCM信号はフレーム同期ユニット134に供給される。フレーム同
期ユニット134は、MCM信号の基準シンボルの位置を判定する。フレーム同
期ユニット134の判定に基づいて、基準シンボル抽出ユニット136は、受信
機フロントエンド132から到来するMCM信号からフレーム形成情報、すなわ
ち基準シンボルを抽出する。基準シンボルを抽出した後、MCM信号は、ガード
インターバル除去ユニット138に加えられる。
ボルが生成される。ガードインターバル除去ユニット138から出力される有効
なMCMシンボルは、有効なシンボルからの一連のスペクトルを与えるために、
高速フーリエ変換ユニット140に供給される。その後、その一連のスペクトル
はキャリアビットマッパ142に供給され、キャリアビットマッパ142におい
てシリアルビットストリームが再生される。このシリアルビットストリームはデ
ータ受信装置(data sink)144に供給される。
ームを、サブキャリアの振幅及び/または位相にマッピングする装置を含まなけ
ればならない。さらに、MCM受信機130では、逆の動作、すなわちサブキャ
リアの振幅及び/または位相から送信されたビットストリームを回収するための
装置が必要とされる。
波数平面の1つ或いは複数のサブキャリアシンボルに1つ或いは複数のビットを
割り当てるものとして考えることが好ましい。以下の記載では、用語「シンボル
」或いは信号点は、等価帯域幅においてサブキャリアの振幅及び/または位相変
調を表す複素数のために用いられる。全てのサブキャリアシンボルを表す全ての
複素数が示されるときには、常に用語「MCMシンボル」が用いられる。
従来技術では2つの方法が用いられる。
ッピングを用いるとき、1つ或いは複数のビットは、隣接するMCMシンボルの
同じ中心周波数の2つのサブキャリア間の位相及び/または振幅シフトに符号化
される。そのような符号化方式が図8に示される。サブキャリアシンボル間に示
される矢印は、2つのサブキャリアシンボル間の振幅及び/または位相シフトに
おいて、符号化された情報に対応する。
S300 401(EU147−DAB)に規定される。この標準規格に準拠す
るシステムは、差動4相位相変調方式(DQPSK)を用いて、2ビット毎に、
時間的に隣接するMCMシンボルに配置される同じ中心周波数の2つのサブキャ
リア間の0、90、180或いは270°の位相差に符号化する。
非差分マッピングである。非差分マッピングを用いるとき、あるサブキャリアに
搬送される情報は、任意の他のサブキャリア上で送信される情報とは独立してお
り、他のサブキャリアは、周波数、すなわち同じMCMシンボル、或いは時間、
すなわち隣接するMCMシンボルのいずれかにおいて異なる場合がある。そのよ
うなマッピング方式を適用するシステムは、欧州電気通信標準規格ETS300
744(DVB−T)に規定される。この標準規格に準拠するシステムは4、
16或いは64値直交振幅変調(QAM)を用いて、ビットにサブキャリアの振
幅及び位相を割り当てる。
質は、チャネルの特性に依存する。MCM信号を送信するときの最も関心を引く
特性は、移動チャネルが著しくその特性を変化させる時間間隔である。通常、チ
ャネルコヒーレンス時間Tcを用いて、移動チャネルが著しくその特性を変化さ
せる時間間隔を判定する。Tcは以下のような最大ドップラシフトに依存する。
キャリア周波数(Hz)であり、cは光の速度(3・108m/s)である。
るチャネルの定常性に対する経験則による値であることが明らかになる。上記の
ように、従来技術の時間軸差分マッピングは、移動チャネルが、数MCMシンボ
ル周期の間、準静的であること、すなわち必要なコヒーレンス時間Tc≫MCM
シンボル周期であることを必要とする。従来技術の非差分MCMマッピングでは
、移動チャネルが1シンボル間隔の間、準静的であること、すなわち必要なコヒ
ーレンス時間≧MCMシンボル周期であることのみが必要となる。
方向への差分マッピングの場合、チャネルは準静的でなければならない、すなわ
ちチャネルは時間的に隣接する2つのMCMシンボルの送信中に変化してはなら
ない。この要件を満たさない場合には、MCMシンボル間でチャネルにより引き
起こされる位相及び振幅の変化が、ビット誤り率の上昇を招くであろう。
ちコヒーレント受信)が必要とされる。マルチパスチャネルの場合、チャネルイ
ンパルス応答が既知である場合にのみ、コヒーレント受信を得ることができる。
それゆえ受信機アルゴリズムの一部に、チャネル推定を含まなければならない。
チャネル推定は通常、情報を搬送しない送信波形の付加的なシーケンスを必要と
する。チャネルが急激に変化する場合には、短いインターバルでチャネル推定を
更新する必要があり、付加的なオーバーヘッドにより、非差分マッピングが急速
に不適当な状態になる。
ジタル通信のための差分符号化された多周波変調が教示される。シンボルが隣接
トーン間の各ボーレート内に差分符号化された多周波差分変調が記載される。受
信機では、デジタルフーリエ変換(DFT)に続いて、デジタル周波数kのDF
T係数と、デジタル周波数k−1のDFT係数の共役複素数との間の複素積が形
成される。その後その結果は、差分符号化された位相ビットが元のコンスタレー
ションに整列されるように、適当な項と掛け合わされる。このように差分復号化
に続くコンスタレーションは元のコンスタレーションに対応しなければならない
。
補正を実行するための方法及び装置を提供することである。
位相オフセット補正を実行する方法を提供し、その方法は、異なる周波数を有し
て同時に生起するキャリア間の位相差に基づいて位相シフトを差分により位相復
号化するステップと、復号化した位相シフトから送信された情報に関連する位相
シフトの不確定性を排除することにより、復号化された各位相シフトに対するエ
コー位相オフセットを判定するステップと、平均化したオフセットを生成するた
めにエコー位相オフセットを平均化するステップと、平均化したオフセットに基
づいて復号化した各位相シフトを補正するステップとを含む。
位相オフセット補正を実行する方法を提供し、その方法は、異なる周波数を有し
て同時に生起するキャリア間の位相差に基づいて、位相シフトを差分により位相
復号化するステップであって、位相シフトが複素平面における信号点を規定する
ステップと、その信号点を−45°〜+45°の間の複素平面のセクタに予め回
転させるステップと、その複素平面において予め回転させた信号点の位置を近似
する直線のパラメータを決定するステップと、そのパラメータに基づいて位相オ
フセットを判定するステップと、その位相オフセットに基づいて復号化された各
位相シフトを補正するステップとを含む。
位相オフセット補正装置を提供し、その装置は、異なる周波数を有して同時に生
起するキャリア間の位相差に基づいて、位相シフトを復号化するための差分位相
復号器と、復号化した位相シフトから送信された情報に関連する位相シフトの不
確定性を排除することにより復号化された各位相シフトに対するエコー位相オフ
セットを判定するための手段と、平均化したオフセットを生成するためにエコー
位相オフセットを平均化するための手段と、平均化したオフセットに基づいて復
号化した各位相シフトを補正するための手段とを備える。
位相オフセット補正装置を提供し、その装置は、異なる周波数を有して同時に生
起するキャリア間の位相差に基づいて、位相シフトを復号化するための差分位相
復号器であって、位相シフトが複素平面における信号点を規定する装置と、その
信号点を−45°〜+45°の間の複素平面のセクタに予め回転させるための手
段と、その複素平面において予め回転させた信号点の位置を近似する直線のパラ
メータを決定するための手段と、そのパラメータに基づいて位相オフセットを判
定するための手段と、その位相オフセットに基づいて復号化された各位相シフト
を補正するための手段とを備える。
)デジタル信号を報知するのに適しており、1つのマルチキャリアシンボルを超
えるチャネル定常性を必要としないように周波数軸に沿ったデータの差分符号化
を含む、エコー位相オフセット補正を実行するための方法及び装置を提供する。
じるようになるシンボル位相オフセットを補正する受信機アルゴリズムを使用す
ることが好ましい。
定を可能とするために大きなオーバーヘッドを導入することなく、マルチパスチ
ャネルにおける急激な変動とは無関係にある一定の範囲で送信を行う。特に、高
いキャリア周波数を有し、かつ/または高速の移動体が受信ユニットを運んでい
るシステムは、そのようなマッピング方式から利益を得ることができる。
のシステムの2つの問題点を示すことはない。そのマッピング方式は、高周波数
及び/または移動受信機の高速度において生じる場合があるマルチパスチャネル
の急激な変動に関して、耐性がある。
差分により位相符号化される。
の同様の差分による。それゆえ、その情報は、時間的に隣接するサブキャリア間
の位相シフトに含まれるのではなく、周波数的に隣接するサブキャリア間の位相
シフトに含まれる。周波数軸に沿った差分マッピングは、従来の技術のマッピン
グ方式と比べて2つの利点を有する。
ゆえ、チャネル推定及びそれに関連するオーバーヘッドは必要とされない。情報
ビットストリームを差分符合化するための方向として周波数軸を選択することに
より、数MCMシンボル中にチャネルが定常状態でなければならないという要件
は削除することができる。チャネルは、現在のMCMシンボル周期中に変動しな
いようにしなければならないことだけが必要とされる。それゆえ、非差分マッピ
ングの場合と同様に、必要なチャネルコヒーレンス時間≧MCMシンボル周期を
保持する。
び装置を提供する。上記のように、周波数軸方向への差分マッピングは、チャネ
ルの定常性に関連する問題を解決する。しかしながら、周波数軸方向への差分マ
ッピングは新たな問題を作り出す場合もある。マルチパス環境では、主経路の後
或いは前に生じる経路エコーにより、同じMCMシンボルのサブキャリア間に系
統的な位相オフセットが生じるようになる。この状況では、主経路は、最も高い
エネルギーを含む経路エコーであると考えられる。主経路エコーは、MCMシス
テムの受信機のFFT窓の位置を決定するであろう。
相シフトに含まれるであろう。補正が行われない場合には、2つのサブキャリア
間で経路エコーにより引き起こされる位相オフセットにより、ビット誤り率が上
昇するようになる。それゆえ、本発明により提供されるMCMマッピング方式の
応用形態は、マルチパスチャネルの場合の系統的なサブキャリア位相オフセット
の補正とともに用いることが好ましいであろう。
から説明することができる。
x[k]はDFT変換される周波数領域信号(0 k N−1)であり、NはD
FTの長さであり、(...)Nは時間におけるDFT窓の周期的なシフトであ
り、mは時間領域におけるDFTシフトの長さである。
依存する位相オフセットを生成することを示す。受信機において周波数軸方向に
差分デマッピングした後、2つの隣接するシンボル間の位相オフセットはそのま
まである。差分により復調されるシンボル間でチャネルにより引き起こされる位
相オフセットは系統的な誤りであるため、あるアルゴリズムにより補正すること
ができる。
相オフセット補正(EPOC)アルゴリズムと呼ばれる。チャネルエコーにより
生じうる位相ひずみを補正するために、好ましい実施形態として2つのかかるア
ルゴリズムが記載される。これらのアルゴリズムは、ガードインターバルの上限
に近いエコーを有するチャネルにおいてさえも、MCM周波数軸マッピングのた
めの十分な検出を保証する。
ションからエコーにより引き起こされる位相オフセットを計算し、その後この位
相オフセットを補正しなければならない。
れるであろう。
される。このMCMシステムに関して、本発明は、MCM送信機100のビット
−キャリアマッパ106及びMCM受信機130のキャリア−ビットマッパ14
2に関連しており、それらは図7において影付きの背景で示されている。
ましい実施形態が図1に示される。多くののMCMシンボル200が図1に示さ
れる。各MCMシンボル200は、いくつかのサブキャリアシンボル202を含
む。図1の矢印204は、2つのサブキャリアシンボル202間で符号化される
情報を示す。矢印204からわかるように、ビット−キャリアマッパ106は、
周波数軸方向に沿って1つのMCMシンボル内で差分マッピングを用いる。
k=0)は、基準サブキャリア206(影付き)として用いられ、基準サブキャ
リアと第1のアクティブキャリア208との間で情報が符号化されるようにする
。MCMシンボル200の他の情報は、アクティブキャリア間でそれぞれ符号化
される。
1によれば、この絶対位相基準は、全MCMシンボルに挿入される基準シンボル
(k=0)により与えられる。基準シンボルは、全MCMシンボルに対して一定
の位相、或いはMCMシンボル間で変動する位相のいずれかを有することが可能
である。変動する位相は、時間において先行するMCMシンボルの最後のサブキ
ャリアから位相を複製することにより得られる。
実施形態が示される。図2を参照すると、本発明に従って周波数軸に沿った差分
マッピングを用いた、周波数領域の一群のMCMシンボルが記載される。
FFTは、離散フーリエ変換の複素係数の数値、サブキャリアの数をそれぞれ示
す。Kはアクティブキャリアの数を示す。基準キャリアは、Kのカウントには含
まれない。
位相変調(QPSK)が用いられる。しかしながら2PSK、8PSK、16Q
AM、16APSK、64APSK等のような他のM相マッピング方式を用いる
こともできる。
ために、図2に示される装置では、いくつかのサブキャリアは情報を符号化する
ために用いられない。これらのサブキャリアは、ゼロに設定され、MCM信号ス
ペクトルの上端及び下端において、いわゆるガード帯域を構成する。
対b0[k]及びb1[k]が受信される。1つのMCMシンボルを再構成する
ためにK個の複素信号対がアセンブルされる。信号対は、1つのMCMシンボル
を構築するために必要とされるK個の差分位相シフトphi[k]に符号化され
る。この実施形態では、ビットから0、90、180及び270°の位相シフト
へのマッピングは、4相位相変調装置220においてグレイコードマッピングを
用いて実行される。
り、受信機で2倍のビット誤りが生じるのを防ぐ。
処理のこの段階において、QPSKグレーコードマッパにより生成されるK個の
位相phi[k]は、差分により符号化される。原理的には、帰還ループ224
が全K個の位相にわたって累積的な和を計算する。最初の計算のための開始点(
k=0)として、基準キャリア226の位相が用いられる。基準サブキャリア2
26の絶対位相か、或いは加算点230に先行する(すなわちz-1、ただしz-1 はユニット遅延演算子を示す)サブキャリア上に符号化された位相情報のいずれ
かを与えるために、スイッチ228が設けられる。差分位相符号器222の出力
では、それを用いて各サブキャリアが符号化されるべき位相情報theta[k
]が与えられる。本発明の好ましい実施形態では、MCMシンボルのサブキャリ
アは、周波数軸方向において等間隔に配置される。
キャリアシンボルを生成するために、ユニット232に接続される。この目的の
ため、K個の差分符号化された位相は、以下の式で乗算することにより複素シン
ボルに変換される。
ァクタ及び付加角PHIは任意選択である。PHI=45°を選択することによ
り、回転したDQPSK信号コンスタレーションを得ることができる。
らされる。NFFTサブキャリアを含む1つのMCMシンボルは、「0」であるNF FT −K−1ガード帯域シンボル、1つの基準サブキャリアシンボル及びK個のD
QPSKサブキャリアシンボルからアセンブルされる。このように、アセンブル
されたMCMシンボル200は、符号化された情報、NFFT複素数値の両側に
おける2つのガード帯域及び基準サブキャリアシンボルを含むK個の複素数値か
らなる。
するために、変換器236により、アセンブルユニット234の出力の逆離散フ
ーリエ変換(IDFT)が実行される。本発明の好ましい実施形態では、変換器
236は、高速フーリエ変換(FFT)を実行するように構成される。
処理が記載される。
ッピング装置の動作を逆に行うために必要とされる。デマッピング装置の実施形
態は簡単であるため、ここでは詳細に記載する必要はない。
じMCMシンボルのサブキャリア間において生じる場合がある。受信機において
そのMCMシンボルを復調する際に、位相オフセットはビット誤りを生じうる。
めに、あるアルゴリズムを使用することが好ましい。エコー位相オフセット補正
アルゴリズムの好ましい実施形態は、図3〜図6を参照して以下に説明される。
示される。図3Aからわかるように、同じMCMシンボルのサブキャリア間の系
統的な位相シフトにより、複素座標系の軸に対して復調された位相シフトが回転
するようになる。図3Bでは、エコー位相オフセット補正を実行した後の復調さ
れた位相シフトが示される。ここで信号点の位置は、複素座標系の略軸上にある
。この位置は、それぞれ0°、90°、180°及び270°の変調された位相
シフトに対応する。
調後の信号空間コンスタレーションからエコーが引き起こした位相オフセットを
計算し、続いてこの位相オフセットを補正しなければならない。
ボル位相を排除する最も簡単なアルゴリズムの可能性について考えてみることも
できる。そのようなEPOCアルゴリズムの効果を示すために、図3A及び図3
Bの1つのMCMシンボルに含まれるサブキャリアシンボルの2つの分布図を参
照する。この分布図は、MCMシミュレーションの結果として得られたものであ
る。そのシミュレーションのために、典型的には1周波数ネットワークにおいて
現れるようになるチャネルを用いている。このチャネルのエコーは、MCMガー
ドインターバルの上限にまで及んだ。ガードインターバルは、この場合にMCM
シンボル持続時間の25%になるように選択された。
すためのブロック図を表す。MCM送信機の信号は、チャネル122(図4及び
図7)を通して送信され、MCM受信機の受信機フロントエンド132において
受信される。受信機フロントエンドと高速フーリエ変換器140との間の信号処
理は、図4では省略されている。高速フーリエ変換器の出力は、デマッパに加え
られ、デマッパは周波数軸に沿った差分デマッピングを実行する。デマッパの出
力は、それぞれサブキャリアに対する位相シフトである。マルチパス環境のエコ
ーにより生じるこの位相シフトの位相オフセットは、エコー位相オフセット補正
を用いない場合のサブキャリアシンボルの分布図の一例を示している図4のブロ
ック400により視覚化されている。
られる。エコー位相オフセット補正装置402は、デマッパ142の出力におけ
るエコー位相オフセットを排除するためにEPOCアルゴリズムを用いる。その
結果は図4のブロック404に示される。すなわち符号化された位相シフト、0
°、90°、180°或いは270°のみが補正装置402の出力に存在する。
補正装置402の出力は、送信された情報を表しているビットストリームを再生
するために実行される距離計算のための信号になる。
1の実施形態が、図5を参照しつつ記載される。
複素シンボルが、マルチパスチャネルのエコーに起因する角度だけ回転するとい
う仮定から開始する。これは本発明の好ましい実施形態を表すため、周波数的に
等間隔に配置されたサブキャリアが想定される。サブキャリアが周波数的に等間
隔に配置されていないなら、EPOCアルゴリズムに補正係数が導入されなけれ
ばならないであろう。
02(図4)を示す。
出力から、送信された情報に関連する位相シフトが最初に除去されなければなら
ない。この目的のため、デマッパ142の出力は除去ユニット500に加えられ
る。DQPSKマッピングの場合には、除去ユニットは「( .)4」演算を実
行することができる。ユニット500は、全ての受信シンボルを第1象限に投影
する。それゆえ、送信された情報に関連する位相シフトは、サブキャリアシンボ
ルを表す位相シフトから排除される。同じ効果は、モジュロ4演算を用いて達成
することができる。
定を得るための第1のアプローチにより、1つのMCMシンボルの全シンボル位
相にわたる平均値が簡単に計算されるはずである。しかしながら1つのMCMシ
ンボルの全シンボル位相にわたる平均値を決定する前に、閾値を決定することが
好ましい。レイリーフェージングに起因して、受信シンボルのいくつかは、エコ
ー位相オフセットの決定に信頼性のない情報を与えることもある。それゆえ、シ
ンボルの絶対値に応じて、シンボルが位相オフセットの推定に寄与すべきか否か
を判定するために、閾値決定が行われる。
ユニット500に続いて、差分復号化されたシンボルの絶対値及び偏角が、ぞれ
ぞれ計算ユニット512及び514において計算される。各シンボルの絶対値に
応じて、制御信号が導出される。この制御信号は、決定回路516の閾値と比較
される。絶対値、すなわちその制御信号がある一定の閾値より小さい場合には、
決定回路516は、平均化演算に入る角度値を0に等しい値に置き換える。この
目的のため、以降の処理段階の入力から偏角計算ユニット514の出力を切断し
、「0」の一定出力を与えるユニット518と、以降の処理段階の入力を接続す
るためにスイッチが設けられる。
る位相オフセットφiに基づいて平均値を計算するために、平均化ユニット52
0が設けられる。
個の加数に渡って加算が行われる。平均化ユニット520の出力は、平均化ユニ
ット520の出力をK倍に保持するホールドユニット522に供給される。ホー
ルドユニット522の出力は、平均値φバーに基づいてK個の複素信号点の位相
オフセットの補正を実行する位相回転ユニット524と接続される。
の補正を実行する。
差分復号化シンボルを示すのに対して、vkは入力シンボルを示す。1つのMC
Mシンボルの持続時間の間、チャネルが準静的であると仮定される限り、1つの
MCMシンボルの全てのサブキャリアにわたる平均値を用いて、正確な結果が与
えられるであろう。
素信号点をバッファリングするために、バッファユニット527が設けられる場
合もある。位相回転ユニット524の出力は、ソフト距離計算を実行するための
さらなる処理段526に加えられる。
する。2つのプロットは、上記のエコー位相オフセット補正アルゴリズムの第1
の実施形態を含むシミュレーションから生じる。図3Aに示される分布図のスナ
ップショットの瞬間では、単純に角度が回転しているという仮定が有効であるよ
うに、明らかにチャネルがコンスタレーションを歪ませていた。図3Bに示され
るように、信号コンスタレーションは、差分により検出されたシンボルの回転の
ために決定された平均値を加えることにより、回転させて戻すことができる。
。この第2の実施形態は、2つまでの強力な経路エコーを有するマルチパスチャ
ネルに関して用いることが好ましい。第2の実施形態のアルゴリズムは、第1の
実施形態のアルゴリズムより複雑である。
ある。EPOCアルゴリズムの第2の実施形態の説明を容易にするために、以下
ことを仮定することができる。
スチャネルのインパルス応答h[q]、q=0、1、...、Qh−1と同じ長
さになるものと仮定される。
ルがアセンブルされる。基準サブキャリアのシンボルは1、すなわち0°位相シ
フトに等しい。任意選択の位相シフトPHIは0に等しい、すなわちDQPSK
信号コンスタレーションは回転しない。
グレーコード対から導出されるQPSKシンボル番号であり、a0=1は基準サ
ブキャリアのシンボルである。
り生じる系統的な位相オフセットを補正する。それゆえ最終的な受信の決定変数
は以下のようになる。
ャネルの回転及び実効伝達関数)で重み付けされる。この積は、誤りのない検出
を行うために実数値にしなければならない。このことを考慮すると、Hk・H* k- 1 の負の偏角に等しくなるように回転角を選択することが最もよい。2経路チャ
ネルの場合の所望のアルゴリズムを導出するために、Hk・H* k-1の特性は次項
で詳述される。
少なくとも2つの支配的なエコーを示すものと仮定される。この仮定により、イ
ンパルス応答
の経路エコーに対する第2の経路エコーの遅延であり、δ0はディラックパルス
であり、k=0の場合にδ0[k]=1であり、それ以外の場合にδ0[k]=0
である。
。
うになる。
が送出されたものとすると(上記仮定を参照されたい)、受信機側のシンボルが
直線上に配置されることを観測することができる。この直線は点
Cアルゴリズムの第2の実施形態の幾何学的な導出に対するより適した表記は、
それぞれ複素平面の実数部がx=Re{z}、虚数部をy=Im{z}として、
すなわちz=x+jyとして表される場合に得られる。この新しい表記を用いて
、受信シンボルが雑音のない2経路チャネルの場合に存在する直線は以下のよう
に表すことができる。
せるであろう。この場合、式19はシンボルのクラスタに対する回帰曲線である
。
角度φkは、考慮されるシンボルの原点からの二乗距離の関数になるように選択
される。
存されている場合を示している。
らない。
ればならない二次式が導かれる。
正は以下のようになる。
を生じることができない1つの解である。
POCアルゴリズムの投影を示す。ここに示されるのは、セクタ|arg(z)
|≦π/4及びa=−1.0、b=0.5の場合の直線y=f(x)=a+b・
x(破線)における方形のグリッドである。雑音のないチャネルの場合、全受信
シンボルは、1+j0が送られた場合に、この直線上に存在するであろう。プロ
ットに示される丸は、式23の2つの場合のための境界線を決定する。図6では
、左側に投影前の状態が、右側に投影アルゴリズムを適用した後の状態が示され
る。左側を見ると、2+j0が投影の固定点である場合に、直線が実数軸上に存
在していることがわかる。それゆえ、第2の実施形態によるエコー位相オフセッ
ト補正アルゴリズムは、設計の目標を満たすものと結論付けることができる。
ンボルを介して近似線が決定されなければならない、すなわちパラメータa及び
bが推定されなければならない。この目的のために、1+j0が送られた場合に
、受信シンボルがセクタ|arg(z)|≦π/4に存在するものと仮定される
。1+j0以外のシンボルが送られていた場合には、モジュロ演算を適用して、
全シンボルを所望のセクタに投影することができる。このような手順は初期段階
においてシンボル上で決定を行う必要性をなくし、1つのMCMシンボルの全信
号点にわたる平均化を可能にする(全信号点の1/4のみにわたる平均化ではな
い)。
れxiを用いてi番目の信号点の実数部を示しており、yiを用いてその虚数部を
示している(ただしi=1、2、...、k)。要するに、決定のためにK個の
値を用いることができる。最小二乗法を選択することにより、決定されなければ
ならない直線は、
ら非常に計算が複雑になるというトレードオフがあろう。
部分に分けられるべきである。最初にクラスタの重心を軸上に移動させ、その後
信号空間を歪ませる。a及びbが直線の元のパラメータであり、a´が回転角で
あると仮定すると、fK(・)は、以下の変換されたパラメータを適用されなけ
ればならない。
ことができるが、おそらく計算がより複雑になるであろう。
主に2つの重要な態様からなる。それは、周波数軸方向に沿った1つのMCMシ
ンボル内の差分マッピングと、受信機側でのサブキャリア上のチャネルエコーに
関連する位相オフセットの補正である。この新規のマッピング方式の利点は、高
い周波数及び/または移動受信機の高速度において生じる場合がある、急激に変
動するマルチパスチャネルに対して耐性があることである。
パの出力の分布図である。
出力の分布図である。
ック図である。
図である。
投影を示すための概略図である。
Claims (18)
- 【請求項1】 マルチキャリア復調システムにおいてエコー位相オフセット
補正を実行する方法であって、 異なる周波数を有し、同時に生起するキャリア間の位相差に基づいて、位相シ
フトを差分により位相復号化するステップと、 前記復号化された位相シフトから送信された情報に関連する位相シフトの不確
実性を排除することにより、復号化された各位相シフトに対するエコー位相オフ
セットを判定するステップと、 平均化されたオフセットを生成するために前記エコー位相オフセットを平均化
するステップと、 前記平均化されたオフセットに基づいて、復号化された各位相シフトを補正す
るステップとを含むことを特徴とする方法。 - 【請求項2】 差分により位相復号化する前記ステップは、周波数軸方向に
おいて隣接して、同時に生起するキャリア間の位相差に基づいて、位相シフトを
差分により位相復号化するステップを含むことを特徴とする請求項1に記載の方
法。 - 【請求項3】 差分により位相復号化する前記ステップは、周波数軸方向に
等間隔に配置された少なくとも3つの同時に生起するキャリア間の位相差に基づ
いて、位相シフトを差分により位相復号化するステップを含むことを特徴とする
請求項1に記載の方法。 - 【請求項4】 復号化された各位相シフトに関連するシンボルの絶対値を閾
値と比較するステップをさらに含み、前記閾値を超える絶対値を持つ、前記位相
シフトに関連するシンボルを有する位相シフトのみが前記エコー位相オフセット
を平均化する前記ステップにおいて用いられることを特徴とする請求項1に記載
の方法。 - 【請求項5】 マルチキャリア復調システムにおいてエコー位相オフセット
補正を実行する方法であって、 異なる周波数を有し、同時に生起するキャリア間の位相差に基づいて、位相シ
フトを差分により位相復号化するステップであって、前記位相シフトは、複素平
面における信号点を規定するステップと、 −45°〜+45°の間の前記複素平面のセクタ内に前記信号点を予め回転さ
せるステップと、 前記複素平面における前記予め回転された信号点の位置を近似する直線のパラ
メータa、bを決定するステップと、 前記パラメータa、bに基づいて、位相オフセットを判定するステップと、 前記位相オフセットに基づいて、復号化された各位相シフトを補正するステッ
プとを含むことを特徴とする方法。 - 【請求項6】 前記同時に生起するキャリアは、周波数軸方向に等間隔に配
置されることを特徴とする請求項5に記載の方法。 - 【請求項7】 前記パラメータa、bを決定する前記ステップは、前記直線
からの前記予め回転された信号点の偏差を最小限にするそれらのパラメータを選
択するための最小二乗法を含むことを特徴とする請求項5に記載の方法。 - 【請求項8】 前記パラメータa、bは、x及びyが複素平面における信号
点の座標を示し、iが1〜Nの添数であり、Kが信号点の数である場合に、 【数1】 【数2】 により決定されることを特徴とする請求項7に記載の方法。 - 【請求項9】 前記位相オフセットφkは、Vkを所与の決定変数とするとき
、 【数3】 により決定されることを特徴とする請求項8に記載の方法。 - 【請求項10】 マルチキャリア復調システムのためのエコー位相オフセッ
ト補正装置であって、 異なる周波数を有し、同時に生起するキャリア間の位相差に基づいて、位相シ
フトを復号化するための差分位相復号器と、 前記復号化された位相シフトから送信された情報に関連する位相シフトの不確
実性を排除するための手段を含む、復号化された各位相シフトのためのエコー位
相オフセットを判定するための手段と、 平均化されたオフセットを生成するために前記エコー位相オフセットを平均化
するための手段と、 前記平均化されたオフセットに基づいて、復号化された各位相シフトを補正す
るための手段とを備えることを特徴とする装置。 - 【請求項11】 前記差分位相復号器は、周波数軸方向において隣接する同
時に生起するキャリア間の位相差に基づいて、前記位相シフトを復号化するよう
に構成されることを特徴とする請求項10に記載の装置。 - 【請求項12】 復号化された各位相シフトに関連するシンボルの絶対値を
閾値と比較するための手段をさらに備え、前記位相オフセットを平均化するため
の前記手段は、前記閾値を超える絶対値を持つ、その関連するシンボルを有する
位相シフトのみを用いることを特徴とする請求項10に記載の装置。 - 【請求項13】 前記差分位相復号器は、周波数軸方向に等間隔に配置され
た少なくとも3つの同時に生起するキャリア間の位相差に基づいて、前記位相シ
フトを復号化するように構成されることを特徴とする請求項10に記載の装置。 - 【請求項14】 マルチキャリア復調システムのためのエコー位相オフセッ
ト補正装置であって、 異なる周波数を有し、同時に生起するキャリア間の位相差に基づいて、位相シ
フトを復号化するための差分位相復号器であって、前記位相シフトは、複素平面
における信号点を規定する、該復号器と、 −45°〜+45°の間の前記複素平面のセクタに前記信号点を予め回転させ
るための手段と、 前記複素平面における前記予め回転された信号点の位置を近似する直線のパラ
メータa、bを決定するための手段と、 前記パラメータa、bに基づいて位相オフセットを判定するための手段と、 前記位相オフセットに基づいて、復号化された各位相シフトを補正するための
手段とを備えることを特徴とする装置。 - 【請求項15】 前記差分位相復号器は、周波数軸方向に等間隔に配置され
る、少なくとも3つの同時に生起するキャリアの位相シフトを復号化するための
手段を備えることを特徴とする請求項14に記載の装置。 - 【請求項16】 前記パラメータa、bを決定するための前記手段は、前記
直線からの前記予め回転された信号点の偏差を最小限にするそれらのパラメータ
を選択するために最小二乗法を実行するための手段を備えることを特徴とする請
求項14に記載の装置。 - 【請求項17】 前記パラメータa、bを決定するための前記手段は、x及
びyが複素平面における信号点の座標を示し、iが1〜Nの添数であり、Kが信
号点の数である場合に、 【数4】 【数5】 により前記パラメータa、bを計算することを特徴とする請求項16に記載の装
置。 - 【請求項18】 前記位相オフセットφkを決定するための前記手段は、Vk を所与の決定変数とするとき、 【数6】 により前記位相オフセットφkを計算することを特徴とする請求項17に記載の
装置。
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