JP2003502908A - シンボル間隔推定及び/または端数間隔フェージング無線チャンネルのトラッキングの方法 - Google Patents
シンボル間隔推定及び/または端数間隔フェージング無線チャンネルのトラッキングの方法Info
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- H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
- H04L25/0202—Channel estimation
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- H04L25/0204—Channel estimation of multiple channels
Abstract
(57)【要約】
時間的に変化する無線チャンネルの推定および/またはトラッキングの方法であって、チャンネルで送信された信号を受信し、その信号を処理のためにデジタルサンプルに変換するステップを有する。チャンネル媒体のフェージング波の位置を判定する。各推定位置に関し、チャンネル媒体のインパルス応答を推定する。そして、無線チャンネルの時間変化の推定値が、デジタルサンプルと推定したインパルス応答とを使用して計算される。
Description
【0001】
(技術分野)
本発明は多重速度フェージング・チャンネルの推定またはトラッキングを行う
ディジタル通信受信機に係わり、更に詳細にはシンボル間隔推定方法そして/ま
たは端数間隔チャンネルのトラッキングに関する。
ディジタル通信受信機に係わり、更に詳細にはシンボル間隔推定方法そして/ま
たは端数間隔チャンネルのトラッキングに関する。
【0002】
(背景技術)
ディジタル・セルラシステムは時間拡散またはチャンネル内に広がる遅延によ
るシンボル相互干渉(ISI: intersymbol interface)を処理するために等化
が必要である。典型的に非線形等化器(例えば、最尤シーケンス推定器(MLS
E: maximum likelihood sequence estimator))がその様なチャンネルに対し
て使用される。無線チャンネルの推定がこの等価器に要求される。更に、チャン
ネルが十分早く変化する場合等価器はこのチャンネル内の変動に連続的にトラッ
キングしなければならない。我々の方法はその様な無線チャンネルの推定または
トラッキング用の新奇な方法を与える。この方法は特に媒体波の間隔が1シンボ
ル間隔よりも近い状況に適している。
るシンボル相互干渉(ISI: intersymbol interface)を処理するために等化
が必要である。典型的に非線形等化器(例えば、最尤シーケンス推定器(MLS
E: maximum likelihood sequence estimator))がその様なチャンネルに対し
て使用される。無線チャンネルの推定がこの等価器に要求される。更に、チャン
ネルが十分早く変化する場合等価器はこのチャンネル内の変動に連続的にトラッ
キングしなければならない。我々の方法はその様な無線チャンネルの推定または
トラッキング用の新奇な方法を与える。この方法は特に媒体波の間隔が1シンボ
ル間隔よりも近い状況に適している。
【0003】
無線チャンネルは実際上3つの部分に分割できる。これらは、送信フィルタ、
これは既知、チャンネル媒体、これは未知、そして受信機フィルタ、これは既知
、である。無線チャンネルへの入力は、典型的にボーレートに等しいサンプリン
グ速度での個別アルファベット、例えば+1および−1からなるシンボルである
。送信フィルタ、チャンネル媒体、および受信機フィルタはより高いサンプリン
グ速度、例えばシンボル速度の8倍で典型的にモデル化されている。等価器は無
線チャンネルのシンボル間隔モデルを使用しており、これは受信機フィルタの出
力にシンボル周期当たり1サンプルのサンプリング速度で送信されたシンボルに
関連する(本明細書はこのシンボル間隔チャンネルは有効ベースバンド・チャン
ネルのことを指す)。参考文献「ディジタル通信」(リー/メッサーシュミット
(Lee/Messerschmitt)、カルバー学術出版(Kulwer Academic Publishers)、
1994年)は有効ベースバンド・チャンネルを直接推定するための方法を与え
ている。同様に、参考文献「Licentiate Thesis, Lars Lindbum, ウプサラ大学
(Upsala Uniersity)1992年、ISSN 03468887」は有効ベースバンド・チャ
ンネルを直接トラッキングするための方法を与えている。しかしながら、本発明
はチャンネル媒体の下層にある波の間隔が1シンボル間隔よりも近づいている場
合の、これらの方法に対する改善を与える。エー.カイララ(A.Khayrallah)、
アール.ラメッシュ(R.Ramesh)、ジー.ボトムリー(G.Bottomley)、および
ディー.コイルピライ(D.Koilpillai)による「側方情報による改善されたチャ
ンネル推定」VTC−97、第2巻、ページ1049−1051、はフェージン
グ移動無線チャンネル推定方法を与えており、此処で有効ベースバンド・チャン
ネルは既知パルスと未知媒体のコンボリュージョンとしてモデル化されている。
著者はチャンネルの媒体部分のみを明示的に推定し、有効ベースバンド・チャン
ネルをこの推定された媒体と既知パルスのコンボリュージョンとして再構築して
いる。しかしながら本明細書に示されているように、有効ベースバンド・チャン
ネルは既知パルスと未知媒体のコンボリュージョンとして常に表現出来るわけで
はない。特に、Khayrallahの方法はチャンネル媒体が1シンボル周期よりも近く
配置されている波を有する場合(すなわち、端数単位で間隔をあけられた媒体)
には適用出来ない。
これは既知、チャンネル媒体、これは未知、そして受信機フィルタ、これは既知
、である。無線チャンネルへの入力は、典型的にボーレートに等しいサンプリン
グ速度での個別アルファベット、例えば+1および−1からなるシンボルである
。送信フィルタ、チャンネル媒体、および受信機フィルタはより高いサンプリン
グ速度、例えばシンボル速度の8倍で典型的にモデル化されている。等価器は無
線チャンネルのシンボル間隔モデルを使用しており、これは受信機フィルタの出
力にシンボル周期当たり1サンプルのサンプリング速度で送信されたシンボルに
関連する(本明細書はこのシンボル間隔チャンネルは有効ベースバンド・チャン
ネルのことを指す)。参考文献「ディジタル通信」(リー/メッサーシュミット
(Lee/Messerschmitt)、カルバー学術出版(Kulwer Academic Publishers)、
1994年)は有効ベースバンド・チャンネルを直接推定するための方法を与え
ている。同様に、参考文献「Licentiate Thesis, Lars Lindbum, ウプサラ大学
(Upsala Uniersity)1992年、ISSN 03468887」は有効ベースバンド・チャ
ンネルを直接トラッキングするための方法を与えている。しかしながら、本発明
はチャンネル媒体の下層にある波の間隔が1シンボル間隔よりも近づいている場
合の、これらの方法に対する改善を与える。エー.カイララ(A.Khayrallah)、
アール.ラメッシュ(R.Ramesh)、ジー.ボトムリー(G.Bottomley)、および
ディー.コイルピライ(D.Koilpillai)による「側方情報による改善されたチャ
ンネル推定」VTC−97、第2巻、ページ1049−1051、はフェージン
グ移動無線チャンネル推定方法を与えており、此処で有効ベースバンド・チャン
ネルは既知パルスと未知媒体のコンボリュージョンとしてモデル化されている。
著者はチャンネルの媒体部分のみを明示的に推定し、有効ベースバンド・チャン
ネルをこの推定された媒体と既知パルスのコンボリュージョンとして再構築して
いる。しかしながら本明細書に示されているように、有効ベースバンド・チャン
ネルは既知パルスと未知媒体のコンボリュージョンとして常に表現出来るわけで
はない。特に、Khayrallahの方法はチャンネル媒体が1シンボル周期よりも近く
配置されている波を有する場合(すなわち、端数単位で間隔をあけられた媒体)
には適用出来ない。
【0004】
本発明は上記の問題の1つまたはいくつかを、新規で簡単な方法で解決する事
を目的とする。
を目的とする。
【0005】
(発明の概要)
本発明によれば、シンボル間隔推定または端数間隔無線チャンネルのトラッキ
ング方法を提供する。
ング方法を提供する。
【0006】
此処には広範に時間変化無線チャンネルを評価する方法が開示されており、チ
ャンネル上で送信された信号を受信し、その信号を処理するためのディジタル・
サンプルに変換し;チャンネル媒体のフェージング波の位置を決定し;各推定さ
れた位置に対するチャンネル媒体のインパルス応答を推定し;時間変化無線チャ
ンネルの推定値をディジタル・サンプルと推定されたインパルス応答とを用いて
計算する、以上のステップを含む。
ャンネル上で送信された信号を受信し、その信号を処理するためのディジタル・
サンプルに変換し;チャンネル媒体のフェージング波の位置を決定し;各推定さ
れた位置に対するチャンネル媒体のインパルス応答を推定し;時間変化無線チャ
ンネルの推定値をディジタル・サンプルと推定されたインパルス応答とを用いて
計算する、以上のステップを含む。
【0007】
フェージング波が1送信シンボル周期よりも接近して間隔が取られていること
が本発明の1つの特徴である。
が本発明の1つの特徴である。
【0008】
無線チャンネル推定値がGSM等化器に与えられることが本発明の別の特徴で
ある。
ある。
【0009】
無線チャンネル推定値が符号分割多重接続等化器に与えられることが、本発明
の更に別の特徴である。
の更に別の特徴である。
【0010】
本発明の別の特徴に基づき、時間変化無線チャンネルにトラッキングするよう
に適合されたチャンネル推定器が開示されており、チャンネル上で送信された信
号を受信し、その信号を処理するためのディジタル・サンプルに変換するための
手段を含む。チャンネル媒体のフェージング波の位置を決定するための手段が具
備されている。手段は、各々の推定された位置に対するチャンネル媒体のインパ
ルス応答を推定する。時間変化無線チャンネルの推定値を、ディジタル・サンプ
ルと媒体の推定されたインパルス応答を用いて計算するための手段が具備されて
いる。
に適合されたチャンネル推定器が開示されており、チャンネル上で送信された信
号を受信し、その信号を処理するためのディジタル・サンプルに変換するための
手段を含む。チャンネル媒体のフェージング波の位置を決定するための手段が具
備されている。手段は、各々の推定された位置に対するチャンネル媒体のインパ
ルス応答を推定する。時間変化無線チャンネルの推定値を、ディジタル・サンプ
ルと媒体の推定されたインパルス応答を用いて計算するための手段が具備されて
いる。
【0011】
本発明の更に別の特徴および長所は添付の仕様および図面から容易に理解され
よう。
よう。
【0012】
(発明の詳細な説明)
本発明はシンボル間隔推定方法および端数間隔フェージング無線チャンネルの
トラッキング方法に関する。これは、移動通信用グローバル・システム(GSM
)の典型的な都市チャンネルの様な多重波フェージング・チャンネルの推定また
はトラッキングが必要な全てのディジタル通信等価器で使用できる。このトラッ
キング方法を使用することで、現行設計のGMS/GMSK等価器のブロック誤
り率(BLER:block error rate)は120キロメートル/時で0.73符号
率の10%BLERに対して、4dB(Eb/N0)改善出来る。
トラッキング方法に関する。これは、移動通信用グローバル・システム(GSM
)の典型的な都市チャンネルの様な多重波フェージング・チャンネルの推定また
はトラッキングが必要な全てのディジタル通信等価器で使用できる。このトラッ
キング方法を使用することで、現行設計のGMS/GMSK等価器のブロック誤
り率(BLER:block error rate)は120キロメートル/時で0.73符号
率の10%BLERに対して、4dB(Eb/N0)改善出来る。
【0013】
開示された方法は符号分割多重接続(CDMA)システムでも使用可能であり
、レーキ・フィンガーを使用するフェージング波推定またはトラッキングを行う
。例えば、この方法は媒体波が無線チャンネルの出力をディジタル化するために
使用される1サンプリング周期よりも接近して間隔があけられていると仮定する
とCDMAフィンガー検索器でレーキ・フィンガーを探すために使用可能である
。
、レーキ・フィンガーを使用するフェージング波推定またはトラッキングを行う
。例えば、この方法は媒体波が無線チャンネルの出力をディジタル化するために
使用される1サンプリング周期よりも接近して間隔があけられていると仮定する
とCDMAフィンガー検索器でレーキ・フィンガーを探すために使用可能である
。
【0014】
図1を参照すると、ブロック図はディジタル通信システム10の離散時間モデ
ルを図示している。このディジタル通信システムはベースバンドでモデル化され
ている。信号s(n)は送信されたシンボルを表す。ブロック12は送信されたシン
ボルを受けて、これらのシンボルを1シンボル当たり1サンプルから、1シンボ
ル当たりMサンプルまでアップサンプル(upsample)して信号e(n)を生成する(
すなわち、ブロック12は「M−1」個のゼロを各連続するs(n)のサンプルの間
に挿入する。)ブロック12はインパルス応答p(k)で表現される送信フィルタ1
4に接続されている。送信フィルタ14の出力、d(n)で表現、はチャンネル媒体
ブロック16を通って送信される。チャンネル媒体のインパルス応答を表すシー
ケンスc(k)はf(n)で表される出力を生成する。受信機はq(k)で表される受信機フ
ィルタ18を含み、これは出力z(n)を生成する。受信機フィルタ18の出力はサ
ンプル速度変換器20に結合され、これは1シンボル当たりMサンプルから、1
シンボル当たり1サンプルにダウンサンプル(downsample)する。ダウンサンプ
ラ20の出力、r(n)は加算器22で白色ガウス雑音(AWGN)を表す信号v(n)
と加算されて、出力y(n)を生成する。この出力は等価器24に与えられ、これは
推定されたシンボル を生成する。AWGNは受信機フィルタ18とダウンサンプリングの前に加算さ
れなければならない。しかしながら受信機フィルタ18が通信システムの全帯域
幅にわたって平坦の場合は、AWGNをダウンサンプラ20の出力に加算しても
同じ入力を等化器に与える結果となる。
ルを図示している。このディジタル通信システムはベースバンドでモデル化され
ている。信号s(n)は送信されたシンボルを表す。ブロック12は送信されたシン
ボルを受けて、これらのシンボルを1シンボル当たり1サンプルから、1シンボ
ル当たりMサンプルまでアップサンプル(upsample)して信号e(n)を生成する(
すなわち、ブロック12は「M−1」個のゼロを各連続するs(n)のサンプルの間
に挿入する。)ブロック12はインパルス応答p(k)で表現される送信フィルタ1
4に接続されている。送信フィルタ14の出力、d(n)で表現、はチャンネル媒体
ブロック16を通って送信される。チャンネル媒体のインパルス応答を表すシー
ケンスc(k)はf(n)で表される出力を生成する。受信機はq(k)で表される受信機フ
ィルタ18を含み、これは出力z(n)を生成する。受信機フィルタ18の出力はサ
ンプル速度変換器20に結合され、これは1シンボル当たりMサンプルから、1
シンボル当たり1サンプルにダウンサンプル(downsample)する。ダウンサンプ
ラ20の出力、r(n)は加算器22で白色ガウス雑音(AWGN)を表す信号v(n)
と加算されて、出力y(n)を生成する。この出力は等価器24に与えられ、これは
推定されたシンボル を生成する。AWGNは受信機フィルタ18とダウンサンプリングの前に加算さ
れなければならない。しかしながら受信機フィルタ18が通信システムの全帯域
幅にわたって平坦の場合は、AWGNをダウンサンプラ20の出力に加算しても
同じ入力を等化器に与える結果となる。
【0015】
チャンネル媒体16に関して、c(j)は遅延jTを具備した多重経路波を表す(1/
Tはディジタル通信システムのモデル内で最も高いサンプリング周波数である。
)Tが十分に小さいと仮定すると、c(k)’は連続時間媒体を性格にモデル化でき
る。数個の波に関して、c(k)はほんの数個の非ゼロ係数のみを有する。図1のモ
デルの中で、p(k),c(k),およびq(k)はサンプリング周波数 で動作する。S(n)およびr(n)はより低いサンプリング周波数 で動作する(すなわち、これらはシンボル速度で動作する。)送信機の中では、
新たなシンボルs(n)がMT秒毎に送信フィルタ14を用いて変調される。結果とし
て:
Tはディジタル通信システムのモデル内で最も高いサンプリング周波数である。
)Tが十分に小さいと仮定すると、c(k)’は連続時間媒体を性格にモデル化でき
る。数個の波に関して、c(k)はほんの数個の非ゼロ係数のみを有する。図1のモ
デルの中で、p(k),c(k),およびq(k)はサンプリング周波数 で動作する。S(n)およびr(n)はより低いサンプリング周波数 で動作する(すなわち、これらはシンボル速度で動作する。)送信機の中では、
新たなシンボルs(n)がMT秒毎に送信フィルタ14を用いて変調される。結果とし
て:
【0016】
各s(n)のシンボルは離散アルファベットに属する。
【0017】
本発明は図1に示す通信システム10のいくつかの属性を利用している。シス
テム10の1つの属性は、全てのp(k),c(k),およびq(k)に関して入力信号s(n)お
よび出力信号r(n)を具備したシステムは線形時間不変(LTI:linear time in
variant)というものである。特に、
テム10の1つの属性は、全てのp(k),c(k),およびq(k)に関して入力信号s(n)お
よび出力信号r(n)を具備したシステムは線形時間不変(LTI:linear time in
variant)というものである。特に、
【0018】
此処で h(k)=p(k)*c(k) *q(k) の場合 h0(k)=h(MK)である。図2は有効ベースバ
ンド・チャンネルのブロック図を図示し、此処で図1のブロック14,16およ
び18は、関数h(k)で表すブロック26でモデル化されている。e(k),z(k),およ
びr(k)のz変換は下記の関係があることが分かる:
ンド・チャンネルのブロック図を図示し、此処で図1のブロック14,16およ
び18は、関数h(k)で表すブロック26でモデル化されている。e(k),z(k),およ
びr(k)のz変換は下記の関係があることが分かる:
【0019】
【0020】
此処で、式(5)から式(6)へ移行する際に、第1ノーベル識別子(the firs
t Nobel Identity)が、ピー.ピー.バイダナサン(P.P.Vaidyanathan)著、「
多重速度システムおよびフィルタ・バンク」プレンティス・ホール(Prentice H
all)、1992年から使用されている。関数h0(n)は此処では有効ベースバンド
・チャンネルと呼ばれる。h0(n)の推定値は で表され、これは等価器24で を計算するために使用される。
t Nobel Identity)が、ピー.ピー.バイダナサン(P.P.Vaidyanathan)著、「
多重速度システムおよびフィルタ・バンク」プレンティス・ホール(Prentice H
all)、1992年から使用されている。関数h0(n)は此処では有効ベースバンド
・チャンネルと呼ばれる。h0(n)の推定値は で表され、これは等価器24で を計算するために使用される。
【0021】
第2の属性はr(n)が媒体チャンネルの各タップの線形関数であるということで
ある。特に、ri(n)がs(k)=δ(n) and c(n)=δ(n-i)から結果として得られる出力
シーケンスの場合、シンボル間隔チャンネルh0(n)は次のように表現できる、
ある。特に、ri(n)がs(k)=δ(n) and c(n)=δ(n-i)から結果として得られる出力
シーケンスの場合、シンボル間隔チャンネルh0(n)は次のように表現できる、
【0022】
【0023】
式(7)を用いて、r(n)は次のように書ける、
【0024】
【0025】
此処で、
である。
【0026】
i>Pに対してc(i)=0と仮定すると、式(11)は図3の様にブロック図形式で
表現できる。
表現できる。
【0027】
明らかなように、図1および図3は入力信号s(n)と出力信号r(n)を有する同じ
LTIシステムの2つの異なる表現である。図1でモデルの異なる部分は先に説
明したように異なるサンプリング速度で動作する。図3の表現では、モデルの全
ての部分はサンプリング周波数1/(MT)で動作し、これはシンボル速度(すなわち
、ボーレートである。)
LTIシステムの2つの異なる表現である。図1でモデルの異なる部分は先に説
明したように異なるサンプリング速度で動作する。図3の表現では、モデルの全
ての部分はサンプリング周波数1/(MT)で動作し、これはシンボル速度(すなわち
、ボーレートである。)
【0028】
等価に際しては、h0(k)の各タップは推定そして/またはトラッキングされる
必要がある。タップh0(k)の直接推定またはトラッキングは複雑である。しかし
ながら、c(k)の推定またはトラッキングは比較的簡単である。h0(k)の異なるタ
ップは典型的互いに相関されており、この相関はこれらのタップの全ての良質な
推定器内に含まれる必要がある。一方、c(k)の異なるタップは独立である;従っ
て、c(k)中の相関はc(k)の相関器では必要ない。
必要がある。タップh0(k)の直接推定またはトラッキングは複雑である。しかし
ながら、c(k)の推定またはトラッキングは比較的簡単である。h0(k)の異なるタ
ップは典型的互いに相関されており、この相関はこれらのタップの全ての良質な
推定器内に含まれる必要がある。一方、c(k)の異なるタップは独立である;従っ
て、c(k)中の相関はc(k)の相関器では必要ない。
【0029】
c(k)の統計モデルは比較的単純であるため、本発明によればh0(k)は間接的に
推定される。これは最初に各c(k)を推定し、 で表される、続いて式(7)を用いて が次のように得られる:
推定される。これは最初に各c(k)を推定し、 で表される、続いて式(7)を用いて が次のように得られる:
【0030】
【0031】
h0(n)を推定するために、フェージング波、
の推定値が最初に得られ、続いてベースバンド・チャンネルの推定値を式(12
)に基づいて形成する。
)に基づいて形成する。
【0032】
を得るために、最初下記を呼び出し、
【0033】
【0034】
此処で、(13)から(14)へ移行する際に、式(11)が使用される。次に
、式(14)が行列形式で次のように表現される:
、式(14)が行列形式で次のように表現される:
【0035】
【0036】
此処で、g iは(Nx1)ベクトルでその第n要素はgi(n)=ri(n)*s(n)である。確認す
ると「*」は離散時間コンボリューションを表す。
ると「*」は離散時間コンボリューションを表す。
【0037】
式(15)から、受信信号ベクトルy は未知のフェージング波、c、に雑音を
加えたものの線形関数であることが分かる。従って、標準的な線形推定技術(例
えば、エイチ.ファン トリース(H. Van Trees)著、「検出、推定、および変
調理論、第1部」、1968年)が、観測されたy および送信されたシーケンス
s(n)に基づいてc を推定するために使用できる。ri(n)が既知であるため(式(
11)の次の行を参照)行列式Gはs(n)を知ることにより形成できる。
加えたものの線形関数であることが分かる。従って、標準的な線形推定技術(例
えば、エイチ.ファン トリース(H. Van Trees)著、「検出、推定、および変
調理論、第1部」、1968年)が、観測されたy および送信されたシーケンス
s(n)に基づいてc を推定するために使用できる。ri(n)が既知であるため(式(
11)の次の行を参照)行列式Gはs(n)を知ることにより形成できる。
【0038】
1例として、
で表されるcの最尤推定値は次のように与えられる:
【0039】
また有効ベースバンド・チャンネルh0(n)の対応するML推定値は次式で与えら
れる、
れる、
【0040】
【0041】
チャンネル媒体の波、c(k)、が時間によって変化する場合、有効ベースバンド
・チャンネルは時間と共に変化するはずである。この変動が等価ウィンドウに対
して影響が大きい場合、有効ベースバンド・チャンネルの変動を連続的にトラッ
キングする必要がある。この章では有効ベースバンド・チャンネルが間接的にト
ラッキングされ、これは最初にチャンネル媒体のフェージング波をトラッキング
し、続いて有効ベースバンド・チャンネルのトラッキング値をチャンネル媒体の
トラッキング値から形成することで行う。
・チャンネルは時間と共に変化するはずである。この変動が等価ウィンドウに対
して影響が大きい場合、有効ベースバンド・チャンネルの変動を連続的にトラッ
キングする必要がある。この章では有効ベースバンド・チャンネルが間接的にト
ラッキングされ、これは最初にチャンネル媒体のフェージング波をトラッキング
し、続いて有効ベースバンド・チャンネルのトラッキング値をチャンネル媒体の
トラッキング値から形成することで行う。
【0042】
c(k,n)は時刻「nMT」に於ける、遅延「kT」を具備した媒体波の値を表す
ものとする。h0(l,n)は時刻「nMT」に於ける、対応する有効ベースバンド・
チャンネルのインパルス応答を表すものとする。
ものとする。h0(l,n)は時刻「nMT」に於ける、対応する有効ベースバンド・
チャンネルのインパルス応答を表すものとする。
【0043】
種々の標準的トラッキング・アルゴリズム(例えば、再帰的最小二乗法(RL
S:Recursive Least Squares)、最小平均平方法(LMS:Least Mean Square
)、正規化最小平均平方法(NLMS:Normalized Least Mean Square)カルマ
ン追従器、カルマンLMS追従器等)、が再帰的にc(k,n)を推定(またはトラッ
キング)するために使用できる。 がc(k,n)のトラッキング値を表すものとする。本発明によれば、有効ベースバン
ド・チャンネルに対する対応するトラッキング値は次のようになる、
S:Recursive Least Squares)、最小平均平方法(LMS:Least Mean Square
)、正規化最小平均平方法(NLMS:Normalized Least Mean Square)カルマ
ン追従器、カルマンLMS追従器等)、が再帰的にc(k,n)を推定(またはトラッ
キング)するために使用できる。 がc(k,n)のトラッキング値を表すものとする。本発明によれば、有効ベースバン
ド・チャンネルに対する対応するトラッキング値は次のようになる、
【0044】
【0045】
開示された方法を利用するために、媒体波の位置(すなわち、c(k,n)が非ゼロ
であるk の値)が最初に決定されなければならない。本発明はこれらの遅延が如
何にして決定されるかには関していないが、特定のk に対してc(k,n)が非ゼロで
有ると知られている、c(k,n)の値を推定することである。この問題を別の方法で
述べると、最初に非ゼロ媒体波の位置が見つけられなければならないと言える。
であるk の値)が最初に決定されなければならない。本発明はこれらの遅延が如
何にして決定されるかには関していないが、特定のk に対してc(k,n)が非ゼロで
有ると知られている、c(k,n)の値を推定することである。この問題を別の方法で
述べると、最初に非ゼロ媒体波の位置が見つけられなければならないと言える。
【0046】
ほとんどの通信システムにおいて、送信されたシンボルはいくつかのブロック
にグループ化され、各ブロックはいくつかの既知のシンボルを含む。これらの既
知のシンボルは、「プレアンブル(preamble)」、「ミッドアンブル(midamble
)」または「トレーニング・シーケンス(training sequence)」と呼ばれる場
合もある。トレーニング・シーケンスが与えられると、非ゼロ遅延の位置を決定
するために多くの方法が使用出来る。1例として、媒体波の3つの波を配置する
ための最良位置を決定することを考える。これらの3波を配置するための1つの
繰り返しアルゴリズムは次の通りである。最初に、ただ1つの波の配置をするた
めの最良位置が求められる。次に、第1波の位置を固定して第2波を配置するた
めの最良位置が求められる。第2波の位置を検索する間に、第1波の位置は固定
されているが第1波の値は変えることが許されている。最後に、第1および第2
波の位置を固定して、第3波を配置するための最良位置が求められる。第3波の
位置を検索する間、第1波の位置および第2波の位置は固定されているが、第1
の値および第2波の値は変えることが許されている。この手順は3波を超える場
合も容易に一般化できる。
にグループ化され、各ブロックはいくつかの既知のシンボルを含む。これらの既
知のシンボルは、「プレアンブル(preamble)」、「ミッドアンブル(midamble
)」または「トレーニング・シーケンス(training sequence)」と呼ばれる場
合もある。トレーニング・シーケンスが与えられると、非ゼロ遅延の位置を決定
するために多くの方法が使用出来る。1例として、媒体波の3つの波を配置する
ための最良位置を決定することを考える。これらの3波を配置するための1つの
繰り返しアルゴリズムは次の通りである。最初に、ただ1つの波の配置をするた
めの最良位置が求められる。次に、第1波の位置を固定して第2波を配置するた
めの最良位置が求められる。第2波の位置を検索する間に、第1波の位置は固定
されているが第1波の値は変えることが許されている。最後に、第1および第2
波の位置を固定して、第3波を配置するための最良位置が求められる。第3波の
位置を検索する間、第1波の位置および第2波の位置は固定されているが、第1
の値および第2波の値は変えることが許されている。この手順は3波を超える場
合も容易に一般化できる。
【0047】
図4は本発明に基づくトラッキング等価器および非トラッキング等価器の、シ
ンボル速度13MHZ/48でのGMSK変調に基づく120キロメートル/時
における性能を、 を基準として示す。実線はトラッキング等価器を表し、また点線は非トラッキン
グ等価器を表す。非トラッキング等価器はミッドアンブルのチャンネルを推定し
、また5タップMLSE等価器を用いた全バーストの復調用にこのチャンネル推
定値を使用する。
ンボル速度13MHZ/48でのGMSK変調に基づく120キロメートル/時
における性能を、 を基準として示す。実線はトラッキング等価器を表し、また点線は非トラッキン
グ等価器を表す。非トラッキング等価器はミッドアンブルのチャンネルを推定し
、また5タップMLSE等価器を用いた全バーストの復調用にこのチャンネル推
定値を使用する。
【0048】
図4から、符号化率0.73で、非トラッキング等価器はトラッキング等価器
と比較して、10%BLERを実現するために更に約4dBの、 を必要とする。
と比較して、10%BLERを実現するために更に約4dBの、 を必要とする。
【0049】
図5を参照すると、無線通信システムをハードウェアで実現する際のブロック
図が図示されている。送信用信号はライン101上をディジタル式シンボル発生
器102に導かれる。シンボル発生器102は送信シンボルs(n)を作りだし、こ
れはディジタル式送信機103に与えられる。送信機103はシンボルをチャン
ネル媒体経由で送信し、此処でそれらは無線ユニット105のアンテナ104で
受信される。無線ユニット105は信号にフィルタを掛けて増幅し、それらを処
理に適した形式に変換する。信号はアナログサンプルで表され、それらはアナロ
グ/ディジタル変換器106に与えられ、これはベースバンド処理装置107で
処理するためのディジタル・サンプルを出力する。ベースバンド処理装置107
は推定されたシンボル を生成する。このシステム100の中で、送信機能109は送信機103、チャ
ンネル、無線ユニット105およびA/D変換器106を含むように表されてい
る。
図が図示されている。送信用信号はライン101上をディジタル式シンボル発生
器102に導かれる。シンボル発生器102は送信シンボルs(n)を作りだし、こ
れはディジタル式送信機103に与えられる。送信機103はシンボルをチャン
ネル媒体経由で送信し、此処でそれらは無線ユニット105のアンテナ104で
受信される。無線ユニット105は信号にフィルタを掛けて増幅し、それらを処
理に適した形式に変換する。信号はアナログサンプルで表され、それらはアナロ
グ/ディジタル変換器106に与えられ、これはベースバンド処理装置107で
処理するためのディジタル・サンプルを出力する。ベースバンド処理装置107
は推定されたシンボル を生成する。このシステム100の中で、送信機能109は送信機103、チャ
ンネル、無線ユニット105およびA/D変換器106を含むように表されてい
る。
【0050】
図6を参照すると、本発明に基づくベースバンド処理装置107が図示されて
いる。このベースバンド処理装置107は送信機能109から、同期ブロック2
06で信号を受信する。同期ブロック206の出力は先に図1で示された信号y(
n)に対応する。同期ブロック206はチャンネル・タップ推定器202および分
岐メトリック処理装置(branch metric processor)203に結合されている。
チャンネル・タップ推定器202は値y(n)を受け取り、 で表されるh0(n)の推定値を作りだし、これはまた分岐メトリック処理装置20
3に入力される。分岐メトリック処理装置203はシーケンス推定処理装置20
4に接続される。本発明の図示された実施例の中で処理装置203および204
はディジタル・サンプルと推定されたシンボル を決定するためのチャンネル・タップ推定値とを利用してビタビ等価器機能を実
現する。
いる。このベースバンド処理装置107は送信機能109から、同期ブロック2
06で信号を受信する。同期ブロック206の出力は先に図1で示された信号y(
n)に対応する。同期ブロック206はチャンネル・タップ推定器202および分
岐メトリック処理装置(branch metric processor)203に結合されている。
チャンネル・タップ推定器202は値y(n)を受け取り、 で表されるh0(n)の推定値を作りだし、これはまた分岐メトリック処理装置20
3に入力される。分岐メトリック処理装置203はシーケンス推定処理装置20
4に接続される。本発明の図示された実施例の中で処理装置203および204
はディジタル・サンプルと推定されたシンボル を決定するためのチャンネル・タップ推定値とを利用してビタビ等価器機能を実
現する。
【0051】
当業者には理解されるように、本発明は方法または装置として実施できる。従
って本発明は、全部ハードウェアでの実施例、また全部ソフトウェアでの実施例
、またはハードウェアとソフトウェア機能を組み合わせた実施例の形式を取りう
る。本発明はブロック図また種々の式を参照して説明されてきた。ブロック図の
各ブロックまたはブロックの組み合わせはコンピュータ・プログラム命令で実現
できることは理解されよう。ステップを表す、これらのプログラム命令は機械を
実行する処理装置に与えられる。同様に、此処で定義された式は同じようにコン
ピュータ・プログラム命令で実施できる。
って本発明は、全部ハードウェアでの実施例、また全部ソフトウェアでの実施例
、またはハードウェアとソフトウェア機能を組み合わせた実施例の形式を取りう
る。本発明はブロック図また種々の式を参照して説明されてきた。ブロック図の
各ブロックまたはブロックの組み合わせはコンピュータ・プログラム命令で実現
できることは理解されよう。ステップを表す、これらのプログラム命令は機械を
実行する処理装置に与えられる。同様に、此処で定義された式は同じようにコン
ピュータ・プログラム命令で実施できる。
【0052】
従って、ブロック図のブロックおよび定義された式は指定された機能を処理す
るための手段の組み合わせ、および指定された機能を実行するためのステップの
組み合わせをサポートする。各ブロックおよびブロックの組み合わせは、指定さ
れた機能またはステップを実行する特定目的ハードウェアに基づくシステム、お
よびコンピュータ命令で実現できることは理解されよう。
るための手段の組み合わせ、および指定された機能を実行するためのステップの
組み合わせをサポートする。各ブロックおよびブロックの組み合わせは、指定さ
れた機能またはステップを実行する特定目的ハードウェアに基づくシステム、お
よびコンピュータ命令で実現できることは理解されよう。
【0053】
従って、本発明に基づき此処には端数間隔フェージング無線チャンネルのシン
ボル間隔トラッキング用の新奇な方法が記述されている。
ボル間隔トラッキング用の新奇な方法が記述されている。
【図1】
図1はディジタル通信システムのブロック図。
【図2】
図2は図1の有効無線チャンネルのブロック図。
【図3】
図3は本発明に基づくシンボル間隔無線チャンネルのブロック図。
【図4】
図4はトラッキング等価器と非トラッキング等価器を比較したシミュレーショ
ン結果を図示するグラフ。
ン結果を図示するグラフ。
【図5】
図5は本発明の方法を用いたベースバンド処理装置を含むディジタル通信シス
テムのブロック図。
テムのブロック図。
【図6】
図6は図5のベースバンド処理装置のブロック図。
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成13年7月9日(2001.7.9)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0003
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0003】
無線チャンネルは実際上3つの部分に分割できる。これらは、送信フィルタ、
これは既知、チャンネル媒体、これは未知、そして受信機フィルタ、これは既知
、である。無線チャンネルへの入力は、典型的にボーレートに等しいサンプリン
グ速度での個別アルファベット、例えば+1および−1からなるシンボルである
。送信フィルタ、チャンネル媒体、および受信機フィルタはより高いサンプリン
グ速度、例えばシンボル速度の8倍で典型的にモデル化されている。等価器は無
線チャンネルのシンボル間隔モデルを使用しており、これは受信機フィルタの出
力にシンボル周期当たり1サンプルのサンプリング速度で送信されたシンボルに
関連する(本明細書はこのシンボル間隔チャンネルは有効ベースバンド・チャン
ネルのことを指す)。参考文献「ディジタル通信」(リー/メッサーシュミット
(Lee/Messerschmitt)、カルバー学術出版(Kulwer Academic Publishers)、
1994年)は有効ベースバンド・チャンネルを直接推定するための方法を与え
ている。同様に、参考文献「Licentiate Thesis, Lars Lindbum, ウプサラ大学
(Upsala Uniersity)1992年、ISSN 03468887」は有効ベースバンド・チャ
ンネルを直接トラッキングするための方法を与えている。しかしながら、本発明
はチャンネル媒体の下層にある波の間隔が1シンボル間隔よりも近づいている場
合の、これらの方法に対する改善を与える。エー.カイララ(A.Khayrallah)、
アール.ラメッシュ(R.Ramesh)、ジー.ボトムリー(G.Bottomley)、および
ディー.コイルピライ(D.Koilpillai)による「側方情報による改善されたチャ
ンネル推定」VTC−97、第2巻、ページ1049−1051、はフェージン
グ移動無線チャンネル推定方法を与えており、此処で有効ベースバンド・チャン
ネルは既知パルスと未知媒体のコンボリュージョンとしてモデル化されている。
著者はチャンネルの媒体部分のみを明示的に推定し、有効ベースバンド・チャン
ネルをこの推定された媒体と既知パルスのコンボリュージョンとして再構築して
いる。しかしながら本明細書に示されているように、有効ベースバンド・チャン
ネルは既知パルスと未知媒体のコンボリュージョンとして常に表現出来るわけで
はない。特に、Khayrallahの方法はチャンネル媒体が1シンボル周期よりも近く
配置されている波を有する場合(すなわち、端数単位で間隔をあけられた媒体)
には適用出来ない。 その他の背景技術は、国際特許協力条約発行番号WO96/10879号「拡 散スペクトル通信システム内のコヒーレント通信受信方法並びに装置」を含み、 これはコヒーレント通信を容易にするための方法並びに装置を開示している。米 国特許第5,905,721号「CDMA信号のチャンネル推定および信号検出 方法」では、遠近および周波数選択的フェージング環境での符号分割多重接続( CDMA)通信の容量および品質を増加させるための方法および装置が開示され ている。更に、米国特許第5,263,053号「端数間隔最尤シーケンス推定 受信機」は最尤シーケンス推定受信機内のチャンネル・インパルス応答推定器を 開示しており、これはシンボル時間のみならず、シンボル時間の中間時間に対す る出力を生成するモデル用のチャンネル・モデルパラメータを生成する。
これは既知、チャンネル媒体、これは未知、そして受信機フィルタ、これは既知
、である。無線チャンネルへの入力は、典型的にボーレートに等しいサンプリン
グ速度での個別アルファベット、例えば+1および−1からなるシンボルである
。送信フィルタ、チャンネル媒体、および受信機フィルタはより高いサンプリン
グ速度、例えばシンボル速度の8倍で典型的にモデル化されている。等価器は無
線チャンネルのシンボル間隔モデルを使用しており、これは受信機フィルタの出
力にシンボル周期当たり1サンプルのサンプリング速度で送信されたシンボルに
関連する(本明細書はこのシンボル間隔チャンネルは有効ベースバンド・チャン
ネルのことを指す)。参考文献「ディジタル通信」(リー/メッサーシュミット
(Lee/Messerschmitt)、カルバー学術出版(Kulwer Academic Publishers)、
1994年)は有効ベースバンド・チャンネルを直接推定するための方法を与え
ている。同様に、参考文献「Licentiate Thesis, Lars Lindbum, ウプサラ大学
(Upsala Uniersity)1992年、ISSN 03468887」は有効ベースバンド・チャ
ンネルを直接トラッキングするための方法を与えている。しかしながら、本発明
はチャンネル媒体の下層にある波の間隔が1シンボル間隔よりも近づいている場
合の、これらの方法に対する改善を与える。エー.カイララ(A.Khayrallah)、
アール.ラメッシュ(R.Ramesh)、ジー.ボトムリー(G.Bottomley)、および
ディー.コイルピライ(D.Koilpillai)による「側方情報による改善されたチャ
ンネル推定」VTC−97、第2巻、ページ1049−1051、はフェージン
グ移動無線チャンネル推定方法を与えており、此処で有効ベースバンド・チャン
ネルは既知パルスと未知媒体のコンボリュージョンとしてモデル化されている。
著者はチャンネルの媒体部分のみを明示的に推定し、有効ベースバンド・チャン
ネルをこの推定された媒体と既知パルスのコンボリュージョンとして再構築して
いる。しかしながら本明細書に示されているように、有効ベースバンド・チャン
ネルは既知パルスと未知媒体のコンボリュージョンとして常に表現出来るわけで
はない。特に、Khayrallahの方法はチャンネル媒体が1シンボル周期よりも近く
配置されている波を有する場合(すなわち、端数単位で間隔をあけられた媒体)
には適用出来ない。 その他の背景技術は、国際特許協力条約発行番号WO96/10879号「拡 散スペクトル通信システム内のコヒーレント通信受信方法並びに装置」を含み、 これはコヒーレント通信を容易にするための方法並びに装置を開示している。米 国特許第5,905,721号「CDMA信号のチャンネル推定および信号検出 方法」では、遠近および周波数選択的フェージング環境での符号分割多重接続( CDMA)通信の容量および品質を増加させるための方法および装置が開示され ている。更に、米国特許第5,263,053号「端数間隔最尤シーケンス推定 受信機」は最尤シーケンス推定受信機内のチャンネル・インパルス応答推定器を 開示しており、これはシンボル時間のみならず、シンボル時間の中間時間に対す る出力を生成するモデル用のチャンネル・モデルパラメータを生成する。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0013
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0013】
開示された方法は符号分割多重接続(CDMA)システムでも使用可能であり
、RAKEフィンガーを使用するフェージング波推定またはトラッキングを行う
。例えば、この方法は媒体波が無線チャンネルの出力をディジタル化するために
使用される1サンプリング周期よりも接近して間隔があけられていると仮定する
とCDMAフィンガー検索器でRAKEフィンガーを探すために使用可能である
。
、RAKEフィンガーを使用するフェージング波推定またはトラッキングを行う
。例えば、この方法は媒体波が無線チャンネルの出力をディジタル化するために
使用される1サンプリング周期よりも接近して間隔があけられていると仮定する
とCDMAフィンガー検索器でRAKEフィンガーを探すために使用可能である
。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY,
DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I
T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ
,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML,
MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K
E,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ,UG
,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,
RU,TJ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,
AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,C
N,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,EE,ES
,FI,GB,GD,GE,GH,GM,HR,HU,
ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,KP,K
R,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV
,MA,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,
NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,S
I,SK,SL,TJ,TM,TR,TT,TZ,UA
,UG,UZ,VN,YU,ZA,ZW
Claims (10)
- 【請求項1】 時間変化無線チャンネルの推定方法であって: チャンネル上で送信された信号を受信し、その信号を処理するためにディジタ
ル・サンプルに変換し、 チャンネル媒体のフェージング波の位置を決定し、 推定された各位置に対するチャンネル媒体のインパルス応答を推定し、 時間変化無線チャンネルの推定値をディジタル・サンプルと媒体の推定された
インパルス応答を用いて計算する、 以上のステップを含む、前記方法。 - 【請求項2】 請求項1記載の方法において、フェージング波が1送信シン
ボル周期よりも近い間隔である、前記方法。 - 【請求項3】 請求項1記載の方法において、無線チャンネル推定値がGS
M等価器に与えられる、前記方法。 - 【請求項4】 請求項1記載の方法において、無線チャンネル推定値が符号
分割多重接続等価器に与えられる、前記方法。 - 【請求項5】 請求項1記載の方法において、チャンネル媒体インパルス応
答が時間と共に変化する、前記方法。 - 【請求項6】 時間変化無線チャンネルの推定またはトラッキングに適合し
たチャンネル推定器であって: チャンネル上で送信された信号を受信し、その信号を処理するためにディジタ
ル・サンプルに変換するための手段と、 チャンネル媒体のフェージング波の位置を決定するための手段と、 推定された各位置に対するチャンネル媒体のインパルス応答を推定するための
手段と、 時間変化無線チャンネルの推定値をディジタル・サンプルと媒体の推定された
インパルス応答を用いて計算するための手段と、 を含む、前記チャンネル推定器。 - 【請求項7】 請求項6記載の方法において、フェージング波が1送信シン
ボル周期よりも近い間隔である、前記方法。 - 【請求項8】 請求項6記載の方法において、無線チャンネル推定値がGS
M等価器に与えられる、前記方法。 - 【請求項9】 請求項6記載の方法において、無線チャンネル推定値が符号
分割多重接続等価器に与えられる、前記方法。 - 【請求項10】 請求項6記載の方法において、チャンネル媒体インパルス
応答が時間と共に変化する、前記方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US09/334,432 | 1999-06-16 | ||
US09/334,432 US6674815B2 (en) | 1999-06-16 | 1999-06-16 | Method for symbol-spaced estimation and/or tracking of a fractionally-spaced fading radio channel |
PCT/US2000/014113 WO2000077994A1 (en) | 1999-06-16 | 2000-05-23 | Method for symbol-spaced estimation and/or tracking of a fractionally-spaced fading radio channel |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003502908A true JP2003502908A (ja) | 2003-01-21 |
Family
ID=23307196
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001504127A Pending JP2003502908A (ja) | 1999-06-16 | 2000-05-23 | シンボル間隔推定及び/または端数間隔フェージング無線チャンネルのトラッキングの方法 |
Country Status (11)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6674815B2 (ja) |
EP (1) | EP1195032B1 (ja) |
JP (1) | JP2003502908A (ja) |
CN (1) | CN1355978A (ja) |
AT (1) | ATE465582T1 (ja) |
AU (1) | AU5154900A (ja) |
DE (1) | DE60044252D1 (ja) |
ES (1) | ES2344188T3 (ja) |
MY (1) | MY122572A (ja) |
TR (1) | TR200103619T2 (ja) |
WO (1) | WO2000077994A1 (ja) |
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