JP2003503961A - Dcオフセット補償を伴う等化 - Google Patents
Dcオフセット補償を伴う等化Info
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Abstract
Description
るDCオフセット及び低周波数歪み(low frequency distortion)の補償のため
の装置及び技術に関連する。
ションシステムは、例えば音声情報などの情報の表現及び送信についてデジタル
技術に依存している。デジタル情報を無線周波数信号にのせるために多数の変調
技術が利用され、当該情報は送信器のアンテナから送信され、受信器のアンテナ
によって受信される。理想的には、受信器は、受信信号からデジタル情報を復元
するために単に変調処理の逆を実行すればよい。
ナ間において、しばしばチャネル(すなわち、エアインターフェース)によって
歪みを生じる。例えば、送信信号のメインレイ(main ray)は、送受信アンテナ
間の直接ルート(direct route)をたどってもよい。しかし、他のレイは、受信ア
ンテナによって受信される前に、環境における様々なオブジェクト(ビル、山な
ど)に反射するような間接ルート(indirect routes)をたどってもよい。この
作用は、信号のマルチパス伝播(multipath propagation)と呼ばれる。これら
の間接パスは、直接パスよりも到達に時間がかかる。従って、同一情報を表現す
る信号が、受信器の元に到達する時間が異なることがある。送信器と受信器間の
様々なパスにより、信号は様々に減衰し、すべてが同一の信号強度において受信
されることはない。それにもかかわらず、典型的には、それらは影響を与えるの
に十分に高いパワーレベルにおいて受信される。そこにおいて受信信号は、常に
(所望の情報の現ピースを表す)現信号に(情報の先行ピースをそれぞれ示す)
従前に送信された信号の1以上の遅延要素を加えたものを含む。このタイプの信
号歪みは、しばしばシンボル間干渉(ISI:Inter-Symbol Inerference)と呼
ばれる。
ルの”推定(estimate)"とも呼ばれる)を利用する方法で信号を復調する等化
器を利用する。チャネル推定は、典型的には受信器における他のコンポーネント
であるチャネル推定器から生成される。チャネル推定器は、送信器から送信され
たことがわかっている1と0からなる所定のシーケンスを含む、しばしば”トレ
ーニングシーケンス”と呼ばれる部分を含む受信信号に依存する。実際に受信し
た信号のトレーニングシーケンス部分と、予想されるトレーニングシーケンスを
比較することにより、不知の情報を含む受信信号部分を復調する際に等化器で利
用されるチャネルのモデルを、チャネル推定器が構築することができる。
などの、バースト送信システムにおいて利用される、従来のチャネル推定器及び
チャネル等化器のブロック図である。受信した無線信号は、無線受信器の回路(
不図示)によってベースバンド信号101へダウンコンバートされる。所定のバ
ースト長を有するベースバンド信号101は、メモリ103へ供給され、格納さ
れる。同期ユニット105は、トレーニングシーケンスに対応する、格納された
受信信号の一部を識別し、これらのサンプルをチャネル推定器107へ供給する
。チャネル推定器107は、参照トレーニングシーケンス信号を参照し、K:th
次のチャネルフィルタタップ{hi},(i=0,K)を、受信信号から計算する。チャ
ネルタップ、Kの数は、アプリケーション特有のものであり、一般には、受信無
線信号の予想される遅延拡散の最大値に基づいて明示されるであろう。チャネル
フィルタータップは、等化器109へ提供される。ここで、等化器109は、例
えば、MKステートを有するビタビ等化器(Mはありうべきシンボル数)であっ
てもよい。等化器109は、チャネル推定を利用して、不知の情報に対応する(
メモリ103から提供された)受信ベースバンド信号の一部を復調する。等化器
109の出力は、決定シンボル111である。
01が、DCオフセットもしくは低周波数歪みを含まないことを想定している。
ここにおける“低周波数”は、変化率が無線チャネルの変動及び送信された情報
のレートと比較して緩やかな(例えば、低周波数歪みは、二つの送信シンボルの
スパンに対し比較的コンスタントである)信号として定義される。しかしながら
、無線受信器の多くのタイプ、特にホモダイン受信器は、DCオフセットを招く
。これらは、例えば、フェーズ(I)及び直交フェーズ(Q)パスにおける受信
器のコンポーネントのミスマッチから生ずる。アンテナへリークし、DC又は、
ミキサーにおいて徐々に変化するDCへダウンコンバートされるローカル発振器
からの信号、又は、ローカル発振器へリークし、可変DCオフセットにセルフダ
ウンコンバートする大きなニアチャネル干渉信号である。従来の等化器109に
おける、信号内のDCオフセット及び低周波数歪みの存在は、受信信号の復号の
正確性において、パフォーマンスを低下させることとなる。
ネルモデルにおいてDCタップを導入することにより等化器内のDCオフセット
を補償する方法を提案する。しかしながら、純粋なDCコンポーネント、すなわ
ち、DCタップがバースト全体においてコンスタントである状態を想定したもの
であるので、この方法は低周波数歪みに配慮することができない。
確に考慮したチャネル推定器及び等化器が必要とされる。
方法及び装置において実現される。本発明の一つの側面に対応して、無線信号の
等化は、チャネル推定を備え、無線信号にもたらされたDCオフセットの初期推
定を生成し、DCオフセットの初期推定の分散を推定し、チャネル推定、DCオ
フセットの初期推定、及び推定された分散を、無線信号によって表される最尤シ
ンボル(a most likely symbol)を決定するために利用する。
生成オペレーションが、無線信号にもたらされたDCオフセットの初期推定を生
成するために、受信信号のトレーニングシーケンス部及び参照トレーニングシー
ケンス信号を利用する。
を生成し、DCオフセットの初期推定の分散を推定するオペレーションが、受信
信号のトレーニングシーケンス部及び参照トレーニングシーケンス信号から、チ
ャネル推定、DCオフセットの初期推定、及びDCオフセットの初期推定の分散
を決定するために最小二乗技術を利用して実行される。
び推定された分散を、無線信号によって表現される最尤シンボルを決定するため
に利用するオペレーションが、DCオフセット分散のモデルに基づいて、複数の
適切なDCオフセット値を決定し、複数の適切なDCオフセット値に対応する第
1のメトリックを決定し、複数の適切なDCオフセット値のうちのどれが、複数
の第1のメトリックのうちの最良の一つと対応するかを決定し、複数の適切なD
Cオフセット値のうちの前記一つを、最適なDCオフセット値として選択し、当
該最適なDCオフセット値を、ステートiからステートjへの遷移に関連付けら
れた蓄積されたメトリックを決定するために利用し、復号トレリスを通ってステ
ートjにいたる最良パスと関連づけられた、蓄積されたメトリックのうち最小の
ものを認定し、復号トレリスからステートjへ至る最良パスと関連付けられた最
小蓄積メトリックに基づいて無線信号によって表される最尤シンボルを決定する
。
推定された分散を利用するオペレーションが、DCオフセット分散のモデルに基
づいて適当なDCオフセットを複数決定し、遅延決定フィードバックシーケンス
推定技術を、無線信号によって表される最尤シンボルを決定するために利用する
。ここで、遅延決定フィードバックシーケンス推定技術は、適当なDCオフセッ
ト値の複数に一部基づいたメーター値を決定する。
より理解されるであろう。
する構成要素には同一の参照番号を使用する。
を推定し、補償するためのチャネル推定器及び等化器が提供される。無線信号に
おいて生成されるDCオフセットと低周波数歪みを考慮するために、チャネル推
定器及び等化器を明白に利用することにより、従来の等化方法と比較して、ビッ
トエラーレートはとても低くなる。これは、高い信号対雑音(キャリア対干渉)
比の場合に特にあてはまる。さらに、独創的技術に伴う複雑性は、従来の等化方
法と比較してわずかながら増えている。
法によっても実現可能な機能(functions)を表すものである。これらの方法は
、ハード的に結線されたロジック、及びメモリ装置に格納された適切なプログラ
ム指令を実行する1以上のプログラム可能なプロセッサによっても実現できるが
、これらに限定されるものではない。
は所定のバースト長)は、入力として与えられ、 y~t=yt+mt ytは所望の信号 mtは、無線受信器にもたらされる不知の低周波数歪み。
ット203は、トレーニングシーケンスに対応する格納された受信信号の一部を
識別し、これらのサンプルをチャネル推定器205に提供する。参照トレーニン
グシーケンス信号202もまた、チャネル推定器205へ与えられる。チャネル
推定器205は、無線チャネルを推定すると共に、低周波数歪み(DCオフセッ
トを含む)の初期推定の生成を、参照トレーニングシーケンス信号202と受信
したトレーニングシーケンスサンプルに基づいて行う。例えば、チャネルがK次
のFIRフィルターによりモデル化されるとする。無線チャネルの完全なモデル
及び無線受信器にもたらされるオフセットは、以下の式で求められる。
シンボルであり、h0・・・・hKは、無線チャネルタップである。チャネル推
定器205は、mtの平均値の推定であるDCオフセットm0の初期推定m^を
伴う、h^0、・・・、h^Kの無線チャネルタップの推定を生成する。チャネル
推定器205は、例えば、これらの推定値を得るために公知の最小二乗法を利用
する。
また、オフセット推定の分散σ2 m^を公知技術により決定する。これらの3つ
の推定値(すなわちh^i、m^、σ2 m^)は、制御ユニット207へ与えられ
る。制御ユニット207は、与えられたパラメータm^及びσ2 m^に基づいて、
オフセットバリエーションのために適切なモデルを決定する。例えば、オフセッ
トバリエーションは、以下に与えられる整数モデルによってモデル化されてもよ
い。
。すなわち、DCオフセットの平均値及び分散が与えられれば、低い又は高い値
の推定が決定される。値αiに対する完全なセットは、これらの極限値から形成
され、値のセットは中間に落ち着く。
一般的なモデルを利用することもできる。
(1)によって与えられるモデルとなることがわかる。
209へ与えられる。本発明の一つの側面によれば、等化器209の動作は、無
線によって受信信号にもたらされるDCオフセット及び低周波数歪みの両方を補
償するための工程を含む。それにもかかわらず、等化器209は、基本的に、最
尤系列推定(MLSE)ビタビ等化器、もしくは、遅延判定帰還系列推定(DF
SE)等の数多くある公知の等化技術のいずれかを利用して動作することができ
る。
の数は、従来の等化器のものと同数である。例えば、フルMLSEでは、ステー
トの数はMKである。ここで、Mは適当なシンボルの数であり、Kは、チャネル
フィルター長である。等化器209における各ステートは、時間tにおいて、当
該ステートにおける最良のステートmtを含むメモリを含む。
taransition)がLである点で、それが1である従来の等化器とは異なる。図3
a及び図3bは、従来技術に対応した復号トレリス状態遷移を示す。図3aにお
いて、時間t−1におけるMステートは、対応する蓄積メトリックQ(1、t-1)
、…(M、t-1)と共に示されている。時間t−1におけるステートのそれぞれが
、ステートj(時間tにおいて)に遷移するには単一経路(way)しか存在しな
い。そこで、これらのM個の適当な遷移のどれが、時間tにおいて最小蓄積メト
リックとなるかを決定することを目的とする。これは図3bに示すように、時間
t−1におけるステートkから時間tにおけるステートjへ遷移する結果、最小
蓄積メトリックQ(j、t)となる。この遷移に対応するデータシンボルがdt =skであることも、同図から分かる。
)で与えられる)DCオフセットバリエーションモデルによって定義される適当
な遷移の数に対応するMステートからステートjへの遷移を多数有する。
れるであろう。典型的な等化器のアルゴリズムは、標準ビタビ等化器の理念に従
い、DCオフセット及び低周波数歪みを考慮するために、従来のアプローチに対
する多くの修正を含むものである。
デルが初期化される。このことは、M^0及びΔ0の初期値が設定されることを
意味する。典型的な実施形態において、これらの値は制御ユニット207によっ
て等化器209に与えられる。ここで、これらの値が式(1)に基づいて生成さ
れることが思い出されるであろう。ステップ402において、iの初期値が設定
される。これらのパラメータ(i、j及びt)は、後続するステップにおいて指
数(indices)として利用される。指数iは全てのステートがステートjへ遷移
するのをカバーするために変化するであろう。
なわち、最小メトリックを有する遷移)を与えるΔtの値は、以下の式に基づい
て計算される。
移する予想(predicted)出力に対応する。より詳細には、
したシンボルである。
、以下のようにセーブされる。
ックである。初期値としてQ(i,0)=0となる。
、407及び409で構成されるループが全てのiについて繰り返される。
下の式に基づいて認定される。
る。
なわち、最小蓄積メトリックとなった遷移)をあらわす。
、405、407、409、411、413及び415からなるループが全ての
jについて繰り返される。
過するパスが認定される。このパスは、等化器209から出力される、送信シン
ボルシーケンスの最尤(maximum likelihood)推定量を識別する。
型的な復号トレリス状態遷移を示す。図5aでは、時間t−1におけるステート
iから、時間tにおけるステートjへの遷移が示されている。ステートjについ
て、蓄積メトリックQ(j,t)に加えて、m^opt j,tの最適値を決定することが望
ましい。DCオフセット増加量(Δtで表される)のありうべき値はL個存在す
るので、m^opt j,tについてL個の候補が生成される。ここで、同一シンボルd
t=Siは、これらのL個の遷移のそれぞれに関連している。
4のブロック405に示されるメトリックを最小にする候補が選択される。この
最適DCオフセット増加値は、ステートiからステートjへの遷移において、Δ opt ij で表される。
jへ遷移するM個のステート遷移のそれぞれに決定される。
できる。時間t−1におけるステートkから時間tにおけるステートjへの最良
の遷移について図5cに示す。
適な実施形態とは異なる形態において本発明を具体化することが可能なのは、当
業者には明らかであろう。好適な実施形態は単に例示のために存在し、本発明は
これらに限定されるべきものではない。本発明の範囲は、上記記載ではなく、特
許請求の範囲に記載された請求項に基づいて定められ、特許請求の範囲に属する
全ての変更、均等物はそこに含まれることが意図されている。
等化器のブロック図である。
。
である。
て剰余MSE(residual MSE)を与える。 1997年8月21日に発行されたドイツ特許DE19606102は、チャ
ネルモデルにおいてDCタップを導入することにより等化器内のDCオフセット
を補償する方法を提案する。しかしながら、純粋なDCコンポーネント、すなわ
ち、DCタップがバースト全体においてコンスタントである状態を想定したもの
であるので、この方法は低周波数歪みに配慮することができない。
Claims (10)
- 【請求項1】 チャネルから受信した無線信号を等化する方法であって、 チャネルを推定する工程と、 無線信号にもたらされたDCオフセットの初期推定を生成する工程と、 前記DCオフセットの初期推定の分散を推定する工程と、 前記チャネル推定、前記DCオフセットの前記初期推定、及び、推定された分
散を、無線信号によって表される最尤シンボルを決定するために利用する工程と
を備えることを特徴とする方法。 - 【請求項2】 前記無線信号にもたらされたDCオフセットの初期推定を生成
する工程が、前記受信信号のトレーニングシーケンス部及び参照トレーニングシ
ーケンス信号を、前記無線信号にもたらされたDCオフセットの前記初期推定を
生成するために利用する工程を備えることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 前記チャネルを推定する工程と、前記DCオフセットの初期推
定を生成する工程と、前記DCオフセットの初期推定の分散を推定する工程とが
、受信信号のトレーニングシーケンス部及び参照トレーニングシーケンス信号か
ら、前記チャネル推定と、前記DCオフセットの初期推定と、前記DCオフセッ
トの初期推定の分散とを決定するために最小二乗法を利用して実行されることを
特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項4】 前記チャネル推定、前記DCオフセットの前記初期推定、及び
、推定された分散を、無線信号によって表される最尤シンボルを決定するために
利用する前記工程が、 DCオフセットバリエーションのモデルに基づいて複数のありうべきDCオフ
セット値を決定する工程と、 復号トレリスにおけるステートiからステートjへのありうべき遷移のそれぞ
れについて、前記複数のありうべきDCオフセット値に対応する複数の第1のメ
トリック値を決定する工程と、 複数のありうべき前記DCオフセット値のうち、前記複数の第1のメトリック
値のうちの最良のものに対応する一つを決定し、前記複数のありうべき前記DC
オフセット値のうちの一つを最適DCオフセット値として選択する工程と、 ステートiからステートjへの遷移に関連付けれられたち蓄積メトリックを決
定するために、前記最適DCオフセット値を利用する工程と、 ステートjへの前記復号トレリスを通る最良パスと関連する最小蓄積メトリッ
クを認定する工程と、 ステートjへの前記復号トレリスを通る最良パスと関連する前記最小蓄積メト
リックに基づいて無線信号によって表される最尤シンボルを決定する工程と を備えることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項5】 前記チャネル推定、前記DCオフセットの前記初期推定、及び
、推定された分散を、無線信号によって表される最尤シンボルを決定するために
利用する前記工程が、 DCオフセットバリエーションのモデルに基づいて複数のありうべきDCオフ
セット値を決定する工程と、 無線信号によって表される最尤シンボルを決定するために、遅延判定帰還系列
推定技術を利用する工程であって、前記遅延判定帰還系列推定技術が、複数のあ
りうべきDCオフセット値に部分的に基づくメトリックを決定することを特徴と
する工程と を備えることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項6】 チャネルから受信した無線信号を等化する等化器であって、 チャネル推定器と、 無線信号にもたらされたDCオフセットの初期推定を生成する手段と、 前記DCオフセットの初期推定の分散を推定する手段と、 前記チャネル推定、前記DCオフセットの前記初期推定、及び、推定された分
散を、無線信号によって表される最尤シンボルを決定するために利用する手段と
を備えることを特徴とする等化器。 - 【請求項7】 前記無線信号にもたらされたDCオフセットの初期推定を生成
する手段が、前記受信信号のトレーニングシーケンス部及び参照トレーニングシ
ーケンス信号を、前記無線信号にもたらされたDCオフセットの前記初期推定を
生成するために利用する手段を備えることを特徴とする請求項6に記載の等化器
。 - 【請求項8】 前記チャネルを推定器と、前記DCオフセットの初期推定を生
成する前記手段と、前記DCオフセットの初期推定の分散を推定する前記手段と
が、受信信号のトレーニングシーケンス部及び参照トレーニングシーケンス信号
から、前記チャネル推定と、前記DCオフセットの初期推定と、前記DCオフセ
ットの初期推定の分散とを決定するために最小二乗法を利用して実行されること
を特徴とする請求項6に記載の等化器。 - 【請求項9】 前記チャネル推定、前記DCオフセットの前記初期推定、及び
、推定された分散を、無線信号によって表される最尤シンボルを決定するために
利用する前記手段が、 DCオフセットバリエーションのモデルに基づいて複数のありうべきDCオフ
セット値を決定する手段と、 復号トレリスにおけるステートiからステートjへのありうべき遷移のそれぞ
れについて、前記複数のありうべきDCオフセット値に対応する複数の第1のメ
トリック値を決定する手段と、 複数のありうべき前記DCオフセット値のうち、前記複数の第1のメトリック
値のうちの最良のものに対応する一つを決定し、前記複数のありうべき前記DC
オフセット値のうちの一つを最適DCオフセット値として選択する手段と、 ステートiからステートjへの遷移に関連付けれられたち蓄積メトリックを決
定するために、前記最適DCオフセット値を利用する手段と、 ステートjへの前記復号トレリスを通る最良パスと関連する最小蓄積メトリッ
クを認定する手段と、 ステートjへの前記復号トレリスを通る最良パスと関連する前記最小蓄積メト
リックに基づいて無線信号によって表される最尤シンボルを決定する手段と を備えることを特徴とする請求項6に記載の等化器。 - 【請求項10】 前記チャネル推定、前記DCオフセットの前記初期推定、及
び、推定された分散を、無線信号によって表される最尤シンボルを決定するため
に利用する前記手段が、 DCオフセットバリエーションのモデルに基づいて複数のありうべきDCオフ
セット値を決定する手段と、 無線信号によって表される最尤シンボルを決定するために、遅延判定帰還系列
推定技術を利用する手段であって、前記遅延判定帰還系列推定技術が、複数のあ
りうべきDCオフセット値に部分的に基づくメトリックを決定することを特徴と
する手段と を備えることを特徴とする請求項6に記載の等化器。
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