JP2004282755A - 移動通信システムでの周波数オフセット補償装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 このために本発明ではデータシンボルの列に挿入された訓練シーケンスをダウンコンバーティングすることにより出力される同位相チャネル信号と直交位相チャネル信号を加算及び減算して正弦波成分と余弦波成分を求め、相異なる二つの時点で求められた正弦波成分と余弦波成分により二つの時点での正接波成分により第1及び第2位相値を得ることができる。周波数オフセットは第1及び第2位相値により描かれる2次直線の傾斜により計算されることにより受信信号に対する周波数オフセットを補正することができる。
【選択図】 図7
Description
前記図2はIチャネル信号とQチャネル信号それぞれを一つのミキサーを使用してダウン-コンバージョンを遂行する構成を示している。前記図2において、受信信号“A cos ωRFt+B sinωRFt”は、搬送波“cos(ωLO-Δω)t”と“sin(ωLO-Δω)t”それぞれによりダウンコンバーティング(down converting)され、Iチャネル信号とQチャネル信号に出力される。
前記図3を参照すると、受信信号“A cos ωRFt+B sin ωRFt”は第1搬送波“cos(ωLO1-Δω1)t”との積により1次ダウンコンバーティングされる。そして、前記1次ダウンコンバージョンされた受信信号は、第2搬送波“cos(ωLO2-Δω2)t”と“sin(ωLO2-Δω2)t”それぞれにより2次ダウンコンバージョンされる。この時、送信側で使用された搬送波であるωRFtは“ωLO1+ωLO2”として定義され、周波数オフセットであるΔωは“Δω1+Δω2”として定義される。前記第2搬送波“cos(ωLO2-Δω2)t”により2次ダウンコンバーティングされた信号は、デジタル信号に変換されIチャネル信号に出力され、前記第2搬送波“sin(ωLO2-Δω2)t”により2次ダウンコンバーティングされた信号は、デジタル信号に変換されQチャネル信号に出力される。
前記図4を参照すると、受信信号“A cos ωRFt+ B sin ωRFt”は第1搬送波“cos(ωLO1-Δω1)t”と“sin(ωLO1-Δω1)t”それぞれの積により1次ダウンコンバーティングされる。そして、前記“cos(ωLO1-Δω1)t”により1次ダウンコンバーティングされた受信信号は、第2搬送波“cos(ωLO2-Δω2)t”と“sin(ωLO2-Δω2)t”それぞれにより2次ダウンコンバーティングされる。一方、前記“sin(ωLO1-Δω1)t”により1次ダウンコンバーティングされた受信信号は、前記第2搬送波“cos(ωLO2-Δω2)t”と“sin(ωLO2-Δω2)t”それぞれにより2次ダウンコンバーティングされる。この時、送信側で使用された搬送波であるωRFtは“ωLO1+ωLO2”として定義され、周波数オフセットであるΔωは“Δω1+Δω2”として定義される。前記第1搬送波“cos(ωLO1-Δω1)t”と前記第2搬送波“cos(ωLO2-Δω2)t”により1次及び2次ダウンコンバーティングされた信号は、前記第1搬送波“sin(ωLO1-Δω1)t”と前記第2搬送波“sin(ωLO2-Δω2)t”により1次及び2次ダウンコンバーティングされた信号が減算された後、デジタル信号に変換されIチャネル信号に出力される。一方、前記第1搬送波“cos(ωLO1-Δω1)t”と前記第2搬送波“sin(ωLO2-Δω2)t”により1次及び2次ダウンコンバーティングされた信号と、前記第1搬送波“sin(ωLO1-Δω1)t”と前記第2搬送波“cos(ωLO2-Δω2)t”により1次及び2次ダウンコンバーティングされた信号は加算された後、デジタル信号に変換されQチャネル信号に出力される。
以下、移動通信システムの送信装置から周波数オフセット推定及び補償のために伝送される訓練シーケンスを利用して周波数オフセットを推定し、前記推定された周波数オフセットにより受信信号に対する周波数オフセットを補償する構成及び動作に対して詳細に説明する。後述の説明では前記訓練シーケンスが同一のシンボルで構成された例と相異なるシンボルで構成された例を区分して説明する。
送信装置からの受信信号はアンテナを通じてRF受信部610に受信される。前記受信信号は無線周波数(Radio Frequency)帯域の信号(以下、“RF信号”)である。前記RF受信部610は前記RF信号をベース・バンド(Base Band)帯域の信号(以下、“BB信号”)にダウンコンバーティングして出力する。前記RF受信部610の構成に対する例は図2乃至図4で開示している。前記RF受信部610からの出力は同位相成分であるIチャネル信号と直交位相成分であるQチャネル信号に区分される。前記Iチャネル信号(IRX)は式(1)に表現され、前記Qチャネル信号(QRX)は式(2) に表現される。前記RF受信部610によりダウンコンバーティングされる受信信号は、周波数オフセットの推定のために伝送される訓練シーケンスを含む。従って、前記送信装置から伝送される訓練シーケンスも上述した手続によりIチャネル信号とQチャネル信号として出力される。以下、訓練シーケンスにより出力されるIチャネル信号を“Itra”に表示し、Qチャネル信号を“Qtra”に表示する。
後述される実施形態では訓練シーケンスが同一の二つのシンボルで構成されたことを仮定している。この時、訓練シーケンスを構成する二つのシンボルのフォーマットは(1、1)または(-1、-1)になることができる。
しかし、前記Iチャネル信号と前記Qチャネル信号には周波数オフセットによる周波数成分(cos成分、sin成分)が含まれている。従って、前記Iチャネル信号と前記Qチャネル信号を加算することにより、前記周波数オフセットによる周波数成分のうち、純粋なcos成分(cosΔωt)を得ることができる。また、前記Iチャネル信号から前記Qチャネル信号を減算することにより、前記周波数オフセットによる周波数成分のうち、純粋なsin成分(sinΔωt)を得ることができる。従って、前記加算器712はIチャネル信号と前記Qチャネル信号を加算して、cos成分であるcosΔωtを出力し、前記減算器714は前記Iチャネル信号から前記Qチャネル信号を減算して、sin成分であるsinΔωtを出力する。
前記式(4)により計算された値は周波数オフセット推定器716に入力される。前記周波数オフセット推定器716は前記二つの値を利用して前記図8で示しているグラフの傾斜(Δf)を求めることにより、Δωを獲得するようになる。前記Δfを求めるためにはtanΦ1の計算が先行されるべきである。前記tanΦ1は前記式(4)により計算された値を下記式(5)に代入することにより計算される。
前記訓練シーケンスの伝送時点tがt2と仮定するとき、前記加算器712から出力される加算チャネル信号(I2+Q2)と前記減算器714から出力される減算チャネル信号(I2-Q2)は、下記式(6)のようである。
前記式(6)により計算された値は、周波数オフセット推定器716に入力される。前記周波数オフセット推定器716は前記二つの値を利用して前記図8で示しているグラフの傾斜(Δf)を求めることにより、Δωを獲得するようになる。前記Δfを求めるためにはtanΦ2の計算が先行されるべきである。前記tanΦ2は前記式(6)により計算された値を下記式(7)に代入することにより計算される。
上述したことにより、二つの地点での位相値である前記φ1と前記φ2を求めると、時間をx軸にし、位相値をy軸にする座標上に、前記二つの位相値である前記φ1と前記φ2で構成された2次方程式により2次直線を描くことができる。この時、前記2次直線の傾斜は周波数オフセットΔfになる。前記Δfが計算されると、周波数オフセット補償のための角速度変化量Δωを獲得するようになる。前記周波数オフセット推定器716は上述したことにより獲得したΔωを出力する。前記出力されたΔωはメモリ718に貯蔵される。
後述される実施形態では訓練シーケンスが相異なる二つのシンボルで構成されたことを仮定している。この時、訓練シーケンスを構成する二つのシンボルのフォーマットは(-1、1)、または(1、-1)になることができる。このように訓練シーケンスを構成する二つのシンボルのパターンが相異なる場合であるとしても、前記周波数オフセット推定部612を構成する加算器712と減算器714の動作には変わりない。即ち、周波数オフセット推定器716に入力される二つの値に対する定義は変化ない。但し、入力されるIチャネル信号とQチャネル信号が相異なる符号を有する。例えば、訓練シーケンスが(1、-1)である場合、前記Iチャネル信号IRXと前記Qチャネル信号QRXは、下記式(8)に表現され、訓練シーケンスが(-1、1)である場合、前記Iチャネル信号IRXと前記Qチャネル信号QRXは、下記式(9)に表現される。
前記式(9)で定義されたIチャネル信号とQチャネル信号が入力される場合を仮定すると、周波数オフセット推定部612の加算器712と減算器714から出力される加算チャネル信号(IRX+QRX)と減算チャネル信号(IRX-QRX)は、下記式(10)のように表現される。
以下、本発明に従う周波数オフセットを推定する他の実施形態として復調されたデータシンボルのうち、訓練シーケンスと同一のパターンのデータシンボルが受信されるとき、前記データシンボルにより推定されたΔωを使用して周波数オフセットを補償するようにする。このためには復号されたデータシンボルのパターンを監視し、訓練シーケンスと同一のパターンが感知されるとき、これを周波数オフセット推定部に知らせる構成が要求される。
Claims (30)
- データシンボルの列に予め定められたパターンを有する訓練シンボルが挿入された信号を受信し、前記受信信号を所定の搬送波によりダウンコンバーティングして同位相チャネル信号と直交位相チャネル信号を出力する移動通信システムの受信装置で、前記同位相チャネル信号と前記直交位相チャネル信号の周波数オフセットを補償するための周波数オフセットを推定する装置において、
前記訓練シンボルをダウンコンバーティングすることにより出力される同位相チャネル信号と直交位相チャネル信号を加算して、余弦波成分(cos成分)、または正弦波成分(sin成分)のみで構成された加算チャネル信号を出力する加算器と、
前記訓練シーケンスをダウンコンバーティングすることにより出力される同位相チャネル信号と直交位相チャネル信号を減算して、前記加算チャネル信号と相応するように正弦波成分(sin成分)、または余弦波成分(cos成分)のみで構成された減算チャネル信号を出力する減算器と、
相異なる二つの時点それぞれで提供される第1及び第2加算チャネル信号と第1及び第2減算チャネル信号を受信し、前記第1加算チャネル信号と前記第1減算チャネル信号による第1位相値と前記第2加算チャネル信号と前記第2減算チャネル信号による第2位相値とを求め、前記第1位相値と前記第2位相値により形成される2次直線の傾斜により周波数オフセットを推定する周波数オフセット推定器と、を含むことを特徴とする前記装置。 - 前記訓練シンボルが同一シンボルで構成されると、前記加算器は余弦波成分の加算チャネル信号を出力し、前記減算器は正弦波成分の減算チャネル信号を出力することを特徴とする請求項1記載の装置。
- 前記周波数オフセット推定器は、 前記第1及び第2減算チャネル信号それぞれを分子にし、前記第1及び第2加算チャネル信号それぞれを分母にする第1及び第2正接波成分(tan成分)を求め、前記第1及び第2正接波成分を利用して前記第1及び第2位相値を求めることを特徴とする請求項2記載の装置。
- 前記訓練シンボルが相異なるシンボルで構成されると、前記加算器は正弦波成分の加算チャネル信号を出力し、前記減算器は余弦波成分の減算チャネル信号を出力することを特徴とする請求項1記載の装置。
- 前記周波数オフセット推定器は、 前記第1及び第2加算チャネル信号それぞれを分子にし、前記第1及び第2減算チャネル信号それぞれを分母にする第1及び第2正接波成分(tan成分)を求め、前記第1及び第2正接波成分を利用して前記第1及び第2位相値を求めることを特徴とする請求項4記載の装置。
- 前記データシンボルをダウンコンバーティングすることにより出力される同位相チャネル信号と前記周波数オフセットの余弦波成分を乗算した値から、前記データシンボルをダウンコンバーティングすることにより出力される直交位相チャネル信号と前記周波数オフセットの正弦波成分を乗算した値を減算することにより第1信号を出力し、前記同位相チャネル信号と前記周波数オフセットの正弦波成分を乗算した値と前記直交位相チャネル信号と前記周波数オフセットの余弦波成分を乗算した値を加算して第2信号に出力する周波数オフセット補償部をさらに備えることを特徴とする請求項1記載の装置。
- 前記周波数オフセットを貯蔵するメモリをさらに備えることを特徴とする請求項1記載の装置。
- データシンボルの列に予め定められたパターンを有する訓練シンボルが挿入された信号を受信し、前記受信信号を所定の搬送波によりダウンコンバーティングして同位相チャネル信号と直交位相チャネル信号を出力する移動通信システムの受信装置で、前記同位相チャネル信号と前記直交位相チャネル信号の周波数オフセットを補償するための周波数オフセットを推定する方法において、
前記訓練シンボルをダウンコンバーティングすることにより出力される同位相チャネル信号と直交位相チャネル信号を加算して余弦波成分(cos成分)、または正弦波成分(sin成分)のみで構成された加算チャネル信号を出力する過程と、
前記訓練シーケンスをダウンコンバーティングすることにより出力される同位相チャネル信号から直交位相チャネル信号を減算して、前記加算チャネル信号と相応するように正弦波成分(sin成分)、または余弦波成分(cos成分)のみで構成された減算チャネル信号を出力する過程と、
相異なる二つの時点それぞれで提供される第1及び第2加算チャネル信号と第1及び第2減算チャネル信号を受信し、前記第1加算チャネル信号と前記第1減算チャネル信号による第1位相値と前記第2加算チャネル信号と前記第2減算チャネル信号による第2位相値とを求め、前記第1位相値と前記第2位相値により形成される2次直線の傾斜により周波数オフセットを推定する過程と、を含むことを特徴とする前記方法。 - 前記訓練シンボルが同一シンボルで構成されると、前記加算器は余弦波成分の加算チャネル信号を出力し、前記減算器は正弦波成分の減算チャネル信号を出力することを特徴とする請求項8記載の前記方法。
- 前記第1及び第2位相値は、前記第1及び第2減算チャネル信号それぞれを分子にし、前記第1及び第2加算チャネル信号それぞれを分母にする第1及び第2正接波成分(tan成分)を求め、前記第1及び第2正接波成分により得られる二つの位相値であることを特徴とする請求項9記載の前記方法。
- 前記訓練シンボルが相異なるシンボルで構成されると、前記加算器は正弦波成分の加算チャネル信号を出力し、前記減算器は余弦波成分の減算チャネル信号を出力することを特徴とする請求項8記載の前記方法。
- 前記第1及び第2位相値は、前記第1及び第2加算チャネル信号それぞれを分子にし、前記第1及び第2減算チャネル信号それぞれを分母にする第1及び第2正接波成分(tan成分)を求め、前記第1及び第2正接波成分により得られる二つの位相値であることを特徴とする請求項11記載の方法。
- 前記データシンボルをダウンコンバーティングすることにより出力される同位相チャネル信号と前記周波数オフセットの余弦波成分を乗算した値から、前記データシンボルをダウンコンバーティングすることにより出力される直交位相チャネル信号と前記周波数オフセットの正弦波成分を乗算した値を減算することにより第1信号を出力する過程と、
前記同位相チャネル信号と前記周波数オフセットの正弦波成分を乗算した値と前記直交位相チャネル信号と前記周波数オフセットの余弦波成分を乗算した値を加算して第2信号に出力する過程と、をさらに備えることを特徴とする請求項8記載の方法。 - 前記周波数オフセットをメモリに貯蔵する過程をさらに備えることを特徴とする請求項8記載の方法。
- データシンボルの列を受信し、前記受信信号を所定の搬送波によりダウンコンバーティングして同位相チャネル信号と直交位相チャネル信号を出力する移動通信システムの受信装置で、前記同位相チャネル信号と前記直交位相チャネル信号の周波数オフセットを補償するための周波数オフセットを推定する装置において、
前記データシンボルをダウンコンバーティングすることにより出力される同位相チャネル信号と直交位相チャネル信号を復調することにより出力される復調シンボルのうち、予め定められたパターンを有するシンボルが検出されるとき、更新命令を出力するシンボル検出部と、
前記データシンボルをダウンコンバーティングすることにより出力される同位相チャネル信号と直交位相チャネル信号を加算して、余弦波成分(cos成分)、または正弦波成分(sin成分)のみで構成された加算チャネル信号を出力する加算器と、
前記データシンボルをダウンコンバーティングすることにより出力される同位相チャネル信号から直交位相チャネル信号を減算して、前記加算チャネル信号と相応するように正弦波成分(sin成分)、または余弦波成分(cos成分)のみで構成された減算チャネル信号を出力する減算器と、
相異なる二つの時点それぞれで提供される第1及び第2加算チャネル信号と第1及び第2減算チャネル信号を受信し、前記第1加算チャネル信号と前記第1減算チャネル信号による第1位相値と前記第2加算チャネル信号と前記第2減算チャネル信号による第2位相値とを求め、前記第1位相値と前記第2位相値により形成される2次直線の傾斜により周波数オフセットを推定した後、前記更新命令により前記周波数オフセットを出力する周波数オフセット推定器と、を含むことを特徴とする前記装置。 - 前記予め定められたパターンは、(1、1)、(1、-1)、(-1、1)、(-1、-1)中の一つであることを特徴とする請求項15記載の装置。
- 前記予め定められたパターンが(1、1)、または(-1、-1)であると、前記加算器は余弦波成分の加算チャネル信号を出力し、前記減算器は正弦波成分の減算チャネル信号を出力することを特徴とする請求項16記載の装置。
- 前記周波数オフセット推定器は、前記第1及び第2減算チャネル信号それぞれを分子にし、前記第1及び第2加算チャネル信号それぞれを分母にする第1及び第2正接波成分(tan成分)を求め、前記第1及び第2正接波成分を利用して前記第1及び第2位相値を求めることを特徴とする請求項17記載の装置。
- 前記予め定められたパターンが(1、-1)、または(-1、1)であると、前記加算器は正弦波成分の加算チャネル信号を出力し、前記減算器は余弦波成分の減算チャネル信号を出力することを特徴とする請求項16記載の装置。
- 前記周波数オフセット推定器は、前記第1及び第2加算チャネル信号それぞれを分子にし、前記第1及び第2減算チャネル信号それぞれを分母にする第1及び第2正接波成分(tan成分)を求め、前記第1及び第2正接波成分を利用して前記第1及び第2位相値を求めることを特徴とする請求項19記載の前記装置。
- 前記データシンボルをダウンコンバーティングすることにより出力される同位相チャネル信号と前記周波数オフセットによる余弦波成分を乗算した値から、前記データシンボルをダウンコンバーティングすることにより出力される直交位相チャネル信号と前記周波数オフセットによる正弦波成分を乗算した値を減算することにより第1信号を出力し、前記同位相チャネル信号と前記周波数オフセットによる正弦波成分を乗算した値と前記直交位相チャネル信号と前記周波数オフセットによる余弦波成分を乗算した値を加算して第2信号に出力する周波数オフセット補償部をさらに備えることを特徴とする請求項15記載の装置。
- 前記周波数オフセットを貯蔵するメモリをさらに備えることを特徴とする請求項15記載の装置。
- データシンボルの列を受信し、前記受信信号を所定の搬送波によりダウンコンバーティングして同位相チャネル信号と直交位相チャネル信号を出力する移動通信システムの受信装置で、前記同位相チャネル信号と前記直交位相チャネル信号の周波数オフセットを補償するための周波数オフセットを推定する方法において、
前記データシンボルをダウンコンバーティングすることにより出力される同位相チャネル信号と直交位相チャネル信号を復調することにより出力される復調シンボルのうち、予め定められたパターンを有するシンボルが検出されるとき、更新命令を出力する過程と、
前記データシンボルをダウンコンバーティングすることにより出力される同位相チャネル信号と直交位相チャネル信号を加算して余弦波成分(cos成分)、または正弦波成分(sin成分)のみで構成された加算チャネル信号を出力する過程と、
前記データシンボルをダウンコンバーティングすることにより出力される同位相チャネル信号から直交位相チャネル信号を減算して、前記加算チャネル信号と相応するように正弦波成分(sin成分)、または余弦波成分(cos成分)のみで構成された減算チャネル信号を出力する過程と、
相異なる二つの時点それぞれで提供される第1及び第2加算チャネル信号と第1及び第2減算チャネル信号を受信し、前記第1加算チャネル信号と前記第1減算チャネル信号による第1位相値と前記第2加算チャネル信号と前記第2減算チャネル信号による第2位相値とを求め、前記第1位相値と前記第2位相値により形成される2次直線の傾斜により周波数オフセットを推定した後、前記更新命令により前記周波数オフセットを出力する過程と、を含むことを特徴とする前記方法。 - 前記予め定められたパターンは、(1、1)、(1、-1)、(-1、1)、(-1、-1)中の一つであることを特徴とする請求項23記載の方法。
- 前記予め定められたパターンが(1、1)または(-1、-1)であると、前記加算器は余弦波成分の加算チャネル信号を出力し、前記減算器は正弦波成分の減算チャネル信号を出力することを特徴とする請求項23記載の方法。
- 前記第1及び第2位相値は、前記第1及び第2減算チャネル信号それぞれを分子にし、前記第1及び第2加算チャネル信号それぞれを分母にする第1及び第2正接波成分(tan成分)を求め、前記第1及び第2正接波成分により得られる二つの位相値であることを特徴とする請求項25記載の方法。
- 前記予め定められたパターンが(1、-1)、または(-1、1)であると、前記加算器は正弦波成分の加算チャネル信号を出力し、前記減算器は余弦波成分の減算チャネル信号を出力することを特徴とする請求項24記載の方法。
- 前記第1及び第2位相値は、前記第1及び第2加算チャネル信号それぞれを分子にし、前記第1及び第2減算チャネル信号それぞれを分母にする第1及び第2正接波成分(tan成分)を求め、前記第1及び第2正接波成分により得られる二つの位相値であることを特徴とする請求項27記載の前記方法。
- 前記データシンボルをダウンコンバーティングすることにより出力される同位相チャネル信号と前記周波数オフセットによる余弦波成分を乗算した値から、前記データシンボルをダウンコンバーティングすることにより出力される直交位相チャネル信号と前記周波数オフセットによる正弦波成分を乗算した値を減算することにより第1信号を出力する過程と、
前記同位相チャネル信号と前記周波数オフセットによる正弦波成分を乗算した値と、前記直交位相チャネル信号と前記周波数オフセットによる余弦波成分を乗算した値とを加算して第2信号に出力する過程と、をさらに備えることを特徴とする請求項23記載の方法。 - 前記周波数オフセットをメモリに貯蔵する過程をさらに備えることを特徴とする請求項23記載の方法。
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