JP2005006324A - Ｔｄ−ｓｃｄｍａシステムのチャンネル推定方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】単一周期相関によりチャンネルを推定するとき、マスキングを適用して推定可能なチャンネルタップ数を増加し得るＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムのチャンネル推定方法及びその装置を提供する。又、推定可能なチャンネルタップ数の制限を緩和させて、ミッドアンブルオフセットの範囲から逸脱されたチャンネル経路も推定することで、受信機の性能を向上し得るＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムのチャンネル推定方法及びその装置を提供する。
【解決手段】ミッドアンブル数列によりガード区間だけのチャンネル経路を推定する過程と、該推定されたチャンネル経路中、ミッドアンブルオフセットに該当するチャンネル経路をマスキングする過程と、前記推定されたチャンネル経路を通して伝送される各信号をデコーディングする過程と、を行ってＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムのチャンネルを推定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＴＤ−ＳＣＤＭＡ（ｔｉｍｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｃｏｄｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ）システムのチャンネル推定方法及びその装置に関するものである。

一般に、ＴＤ−ＳＣＤＭＡ方式は、Ｗ−ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ ＣＤＭＡ；非同期式）方式及びＣＤＭＡ−２０００（同期式）方式と一緒に、ＩＴＵ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｏｎ）から承認された３世代移動通信技術の規格である。

又、ＴＤ−ＳＣＤＭＡ方式は、ＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式及びＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式の長所を全て採用し、欧州式デジタル移動通信（ＧＳＭ）と北米式デジタル移動通信（ＣＤＭＡ）との長所を結合した方式である。

３世代（３Ｇ）ＴＤ−ＳＣＤＭＡで使用される一つの無線フレームは、２個のサブフレームにより構成され、一つのサブフレームは複数のタイムスロットを含んでいる。特定のタイムスロットは、図３に示したように、２個のデータフィールドと、それらデータフィールド間に位置したミッドアンブルフィールドと、から構成される。このとき、前記各データフィールドは３５２チップで、前記ミッドアンブルフィールドは１４４チップである。又、前記ミッドアンブルフィールドのミッドアンブル数列は、送信部と受信部間で互いに知っている数列であって、前記複数のタイムスロット間にはガード区間（ｇｕａｒｄ ｐｅｒｉｏｄ）が存在し、該ガード区間は１６チップである。

従って、前記ミッドアンブル数列を含むタイムスロットが送信されると、ＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムの受信部は、前記ミッドアンブル数列に基づいて単一周期相関（ｓｉｎｇｌｅ ｃｙｃｌｉｃ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）によりチャンネル推定を行う。

このとき、各コードである各使用者に割り当てられたミッドアンブル数列は、基本ミッドアンブル数列をミッドアンブルオフセットだけ移動した数列である。又、前記ミッドアンブルオフセットは、使用者数によって変化され、前記ミッドアンブルオフセットによって、チャンネル推定時の最大チャンネルタップ数が決定される。
特開２００２−５１５７０７号公報 米国特許第６３３９６１２号明細書 韓国特許出願公開第２００３−２３１４０号明細書 特開２００３−１４３０３４号公報

然るに、一般のＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムのチャンネル推定方法においては、最大チャンネルタップ数がミッドアンブルオフセットにより制限されるので、前記ミッドアンブルオフセットの範囲から逸脱するチャンネル経路が存在する場合、即ち、前記ミッドアンブルオフセットより一層遅延されたチャンネル経路が存在する場合、前記ミッドアンブルオフセットの範囲から逸脱するチャンネル経路をデコーディングし得ないという不都合な点があった。

又、特定使用者のチャンネルに対してチャンネル経路の信号をより多く復元し得ないため、性能が低下されるという不都合な点があった。

本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもので、単一周期相関によりチャンネルを推定するとき、マスキングを適用して推定可能なチャンネルタップ数を増加し得るＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムのチャンネル推定方法及びその装置を提供することを目的とする。

又、推定可能なチャンネルタップ数の制限を緩和させて、ミッドアンブルオフセットの範囲から逸脱されたチャンネル経路も推定することで、受信機の性能を向上し得るＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムのチャンネル推定方法及びその装置を提供することを目的とする。

このような目的を達成するため、本発明に係るＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムのチャンネル推定方法は、ミッドアンブル数列によりガード区間だけのチャンネル経路を推定する過程と、該推定されたチャンネル経路中、ミッドアンブルオフセットに該当するチャンネル経路をマスキングする過程と、前記推定されたチャンネル経路を通して伝送される各信号をデコーディングする過程と、を行うことを特徴とする。

又、前記チャンネル経路の推定は、単一周期相関により行われることを特徴とする。

又、前記ガード区間は、１６チップであることを特徴とする。

又、前記ミッドアンブルオフセットは、前記ミッドアンブル数列のチップ数を使用者数で割った結果値以下の最大整数を示すことを特徴とする。

又、本発明に係るＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムのチャンネル推定装置は、ミッドアンブル数列によりガード区間だけのチャンネル経路を推定する第１デバイスと、推定されたチャンネル経路中、ミッドアンブルオフセットに該当するチャンネル経路をマスキングする第２デバイスと、を含んで構成されることを特徴とする。

又、前記ＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムのチャンネル推定装置は、前記推定されたチャンネル経路を通して伝送される各信号をデコーディングするチャンネルデコーダを更に含むことを特徴とする。

又、前記チャンネル経路の推定は、単一周期相関により行われることを特徴とする。

又、前記ガード区間は、１６チップであることを特徴とする。

又、前記ミッドアンブルオフセットは、前記ミッドアンブル数列のチップ数を使用者数で割った結果値以下の最大整数を示すことを特徴とする。

本発明に係るＴＤ−ＳＣＤＭＡのチャンネル推定方法及びその装置は、単一周期相関によりチャンネルを推定するとき、推定可能なチャンネルタップ数の制限を緩和させて、ミッドアンブルオフセットの範囲から逸脱されたチャンネル経路も推定することで、受信機の性能を向上し得るという効果がある。

以下、本発明の実施の形態に対し、図面に基づいて説明する。

まず、一般のＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムの基本ミッドアンブル数列（ｍ_Ｐ）は、数式１のように示される。

ｍ_Ｐ＝（ｍ_１，ｍ_２，・・・，ｍ_Ｐ）−−−−−−−−（数式１）
このとき、前記基本ミッドアンブル数列の元素は１２８個に設定され（３ＧＰＰ ＴＳ ２５．３３１ Ａｎｎｅｘ Ａに明示）、前記Ｐは１２８である。

ＱＰＳＫ（ｑｕａｒｄｒａｔｕｒｅ ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ ｋｅｙｉｎｇ）変調が使用されるとき、２進基本ミッドアンブル数列（ｍ _Ｐ）は次の数式２のような複素数に変換される。

ｍ _Ｐ＝（ｍ _１，ｍ _２，・・・，ｍ _Ｐ） ｍ _ｉ＝（ｊ）^ｉ・ｍ_{ｉ ただし、}ｉ＝１，…，Ｐ−−−−−−（数式２）
各コードに割り当てられる訓練数列（各使用者に割り当てられるミッドアンブル数列）を得るために、前記２進基本ミッドアンブル数列（ｍ _Ｐ）は次の数式３のような大きさまで周期的に拡張される。

ｉ_ｍａｘ＝Ｌ_ｍ＋（Ｋ−１）Ｗ−−−−−−−−（数式３）
上式中、前記Ｌ_ｍは１４４、前記Ｋは使用者数、前記Ｗはミッドアンブルオフセットをそれぞれ示したものである。

従って、拡張された数列は次の数式４のように示される。

前記拡張された数列を利用して、ｋ番目の使用者のｍ ^（ｋ）数列は次の数式５のように示される。

このとき、前記ｍ ^（ｋ）数列の元素の個数は１４４で、前記ｍ ^（ｋ）数列の各元素

は数列ｍを使用して次の数式６のように得られる。

このとき、使用者数Ｋ及びミッドアンブルオフセットＷは、次の数式７によって決定される。

Ｋ＝２，４，６，８，１０，１２，１４，１６， Ｗ＝［Ｐ／Ｋ］， Ｐ＝１２８−−−−−−−−（数式７）
前記数式７のように、使用者の最大数は１６に設定され、前記Ｐは１２８、前記ミッドアンブルオフセットＷは前記ＰをＫで割った結果値以下の最大整数（ｉｎｔｅｇｅｒ）をそれぞれ示したものである。

ＬＳアルゴリズム（ｌｅａｓｔ ｓｑｕａｒｅ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）は、最も良い性能を有するチャンネル推定方法の一つであって、ＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムでは、基本ミッドアンブルの良好な自己相関（ｓｅｌｆ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）特性によりチャンネル推定性能を極大化することができる。

図４は一般のＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムで各コードに割り当てられたミッドアンブルが該当のチャンネルを通して受信機に受信される動作を示した図で、一般のＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムでは、ＣＤＭＡチャンネルが最大１６個使用されるが、これは使用者数が最大１６に設定されることを示し、拡散因子（ｓｐｒｅａｄｉｎｇ ｆａｃｔｏｒ）の個数は１６個になる。

図４は１６個のチャンネル中２個のチャンネルを例示した図で、ミッドアンブルを含む信号が受信機により受信されたとき、受信信号ｙは次の数式８のように示される。

ｙ＝Ｍｈ＋ｃ−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−（数式８）
上式中、ｈは複素数チャンネルインパルス応答（ｃｈａｎｎｅｌ ｉｍｐｕｌ ｓｅｒｅｓｐｏｎｓｅ）を示し、［ｈ_Ｌ，１，ｈ_Ｌ，２］^Ｔに表現される。又、ｃは外部から流入されたノイズサンプルを示したものである。

各チャンネル（図４では２個のチャンネル）のインパルス応答は次の数式９のように示される。

ｈ_Ｌ，ｎ＝［ｈ_０，ｎ，ｈ_１，ｎ，．．．，ｈ_Ｌ，ｎ］， ｎ＝１，２−−−−−−−（数式９）
上式中、前記ｎはチャンネル個数、Ｌはガード区間のチップ個数（１６チップ）をそれぞれ示したものである。

又、各チャンネルのミッドアンブル数列マトリックスを前記数式１０のように定義すると、前記行列Ｍは次の数式１１のように示される。

Ｍ＝［Ｍ_１ Ｍ_２］−−−−−−−−−−−−−−−（数式１１）
上式中、Ｐは基本ミッドアンブル数列の周期である元素個数、Ｌはガード区間のチップ個数をそれぞれ示したものである。

ＬＳアルゴリズムは、全てのチャンネルからエラーの自乗を最小化するチャンネルインパルス応答を探すアルゴリズムであるため、推定されたチャンネルインパルス応答は、ＬＳアルゴリズムにより次の数式１２のように表現される。

前記結果はチャンネル係数に対する最適の推定である。

基本ミッドアンブル数列は、良好な周期的自己相関を有しているため、ＬＳアルゴリズムで相関行列といえる前記Ｍ^ＨＭは、ほぼ対角行列に近い形態になる。この性質を利用すると、ＬＳアルゴリズムから簡単なチャンネル推定が可能になる。理想的に、前記相関行列Ｍ^ＨＭが対角行列であると、推定されたチャンネルインパルス応答は次の数式１３のように簡略化される。

一般に、基本ミッドアンブル数列がミッドアンブルオフセットＷだけ移動された状態で各使用者に割り当てられる。図５（Ａ）は、前記基本ミッドアンブル数列がミッドアンブルオフセットＷだけ移動されて、各使用者に割り当てられた状態を示した図で、前記ミッドアンブルオフセットＷは、数式７のように使用者数によって変化される。

各使用者に割り当てられたミッドアンブルを含む各信号が送信機から伝送されると、受信機は単一周期相関により各使用者のチャンネルを推定する。即ち、受信機は、受信信号と割り当てられたミッドアンブル数列との周期相関を行って相関値を得ることで、チャンネルインパルス応答を得る。

このとき、図５（Ｂ）に示したように、各使用者に割り当てられたミッドアンブル数列間にはＷだけの差が順次存在する。従って、一般に、特定使用者のチャンネルを推定するとき、Ｗチップにより最大チャンネルタップ数が制限される。例えば、数式７を参照すると、使用者数Ｋが１０の場合、ミッドアンブルオフセットＷは１２チップになり、チャンネルを推定するための最大チャンネルタップ数は１２になる。且つ、１３番目のタップの相関値が他の使用者のミッドアンブル数列により非常に大きい値に計算されるため、一般に、受信機は０タップ（又はチップ）から１１タップまでの相関値を計算する。そのため、ミッドアンブルオフセットの１２チップから逸脱する範囲に特定使用者のチャンネル経路が存在する場合、該チャンネル経路に対してチャンネルの推定を行うことができない。

然し、本発明は、チャンネルを推定するためのチャンネルインパルス応答の最大チャンネルタップ数の制限を緩和させることで、ミッドアンブルオフセットの範囲から逸脱するチャンネル経路に対してもチャンネルの推定を行い得る。

図１は本発明に係るＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムのチャンネル推定方法を示したフローチャートで、図示されたように、特定使用者に対するチャンネルを通して信号が受信されると（Ｓ１０）、受信機は、その特定使用者に割り当てられたミッドアンブル数列と前記受信された信号との相関値をガード区間だけ計算し（Ｓ２０）、該計算された相関値中、ミッドアンブルオフセットに該当する相関値を“０”にマスキングし（Ｓ３０）、該マスキングされた相関値により推定されたチャンネル経路の各信号をデコーディングする（Ｓ４０）。

例えば、使用者数Ｋが１０であると、ミッドアンブルオフセットＷは数式１４により１２チップになる。各使用者に対するチャンネルから受信機に各信号が受信されると、受信機は、単一周期相関により各使用者に対するチャンネルのチャンネルインパルス応答を計算する。ここで、ＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムでタイムスロット間に存在するガード区間が１６チップに設定されるとき、Ｋ番目の使用者のチャンネルインパルス応答ｈ^ｋは、数式１４のように１６個のチャンネルタップ数を有する（Ｓ１０、Ｓ２０）。

次いで、受信機は、図２に示したように、ミッドアンブルオフセットに該当する相関値である１２タップ（１３番目のタップ）の相関値を“０”にマスキングし（Ｓ３０）、該マスキングされたＫ番目の使用者のチャンネルインパルス応答ｈ^ｋによりチャンネル経路を推定し、該推定されたチャンネル経路の各信号をデコーディングする（Ｓ４０）。よって、本発明は、ミッドアンブルオフセットの範囲より一層遅延されたチャンネル経路も推定することができる。

以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。

本発明に係るＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムのチャンネル推定方法を示したフローチャートである。 図２（Ａ）は基本ミッドアンブル数列がミッドアンブルオフセットだけ移動されて、各使用者に割り当てられた状態を示した図、図２（Ｂ）はガード区間だけのチャンネルタップ数を有するチャンネルインパルス応答を示した図である。 一般のＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムで使用されるタイムスロットの構造を示した図である。 一般のＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムで各コードに割り当てられたミッドアンブルが該当のチャンネルを通して受信機に受信される動作を示した図である。 図５（Ａ）は基本ミッドアンブル数列がミッドアンブルオフセットだけ移動されて、各使用者に割り当てられた状態を示した図、図５（Ｂ）はミッドアンブルオフセットだけのチャンネルタップ数を有するチャンネルインパルス応答を示した図である。

Claims (12)

1. ミッドアンブル数列によりガード区間だけのチャンネル経路を推定する過程と、
   該推定されたチャンネル経路中、ミッドアンブルオフセットに該当するチャンネル経路をマスキングする過程と、
   前記推定されたチャンネル経路を通して伝送される各信号をデコーディングする過程と、を行うことを特徴とするＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムのチャンネル推定方法。
2. 前記チャンネル経路の推定は、単一周期相関（ｓｉｎｇｌｅ ｃｙｃｌｉｃ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）により行われることを特徴とする請求項１記載のＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムのチャンネル推定方法。
3. 前記ガード区間は、１６チップであることを特徴とする請求項１記載のＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムのチャンネル推定方法。
4. 前記ミッドアンブルオフセットは、前記ミッドアンブル数列のチップ数を使用者数で割った結果値以下の最大整数を示すことを特徴とする請求項１記載のＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムのチャンネル推定方法。
5. 前記ミッドアンブル数列は、基本ミッドアンブル数列が前記ミッドアンブルオフセットだけ移動された数列であることを特徴とする請求項４記載のＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムのチャンネル推定方法。
6. 各使用者に割り当てられたミッドアンブル数列間には、前記ミッドアンブルオフセットだけの差が順次存在することを特徴とする請求項５記載のＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムのチャンネル推定方法。
7. 前記マスキングは、前記ミッドアンブルオフセットに該当するチャンネル経路の相関値を“０”にすることを特徴とする請求項１記載のＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムのチャンネル推定方法。
8. ミッドアンブル数列によりガード区間だけのチャンネル経路を推定する第１デバイスと、
   該推定されたチャンネル経路中、ミッドアンブルオフセットに該当するチャンネル経路をマスキングする第２デバイスと、を含んで構成されることを特徴とするＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムのチャンネル推定装置。
9. 前記推定されたチャンネル経路を通して伝送される各信号をデコーディングするチャンネルデコーダを更に含むことを特徴とする請求項８記載のＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムのチャンネル推定装置。
10. 前記チャンネル経路の推定は、単一周期相関により行われることを特徴とする請求項８記載のＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムのチャンネル推定装置。
11. 前記ガード区間は、１６チップであることを特徴とする請求項８記載のＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムのチャンネル推定装置。
12. 前記ミッドアンブルオフセットは、前記ミッドアンブル数列のチップ数を使用者数で割った結果値以下の最大整数を示すことを特徴とする請求項８記載のＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムのチャンネル推定装置。

Images