JP2008530864A - チャネルイコライゼーションのための方法およびシステム - Google Patents

Abstract

一実施形態は送信された信号を受信する方法を含む。この方法はチャネルを介して送信された信号を受信することを含む。信号は既知の信号と情報信号を含む。この方法は、少なくとも一部分前記既知信号の一部分に基いてチャネル特性を示す少なくとも１つのインジケーターを決定することを含む。この方法はさらに、少なくとも一部分前記チャネル特性の少なくとも１つのインジケーターに基いて情報信号を示す第１の値を発生することを含む。第１の値はエラー信号を含む。この方法は、少なくとも一部分前記既知信号の一部分に基いて信号の第１の推定値からエラー信号を除去することをさらに備える。他の実施形態は方法を実行するためのシステムとそのようなシステムを作成する方法を含む。

Description

関連出願の記載

３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９に基く優先権主張

この特許出願は、この特許出願の譲受人に譲渡され、参照することによりここに組み込まれる、２００５年２月４日に出願された、「高ドップラーが存在する場合の周波数領域イコライゼーション］(FREQUENCY DOMAIN EQUALIZATION IN THE PRESENCE OF HIGH DOPPLER）というタイトルの米国仮出願第６０／６５０，０４２の優先権を主張する。

この発明は無線通信のための方法およびシステムに関し、特に、周波数領域イコライゼーションの方法およびシステムに関する。

より高いデータレート、例えば、５０−２００Ｍｂｐｓのレンジ内のデータレートを有する通信システムにおいて、受信したデータ内のエラーは、利用可能な帯域幅の完全利用を妨げる再送信遅延を生じるかもしれない。

再送信遅延を低減する１つの方法は、受信した信号内のビットエラーレート（ＢＥＲ）を低減することである。

特に、無線チャネルを介した通信期間中に、チャネルの動きは時間に対して変化し、それによりチャネルを介して送信された信号に影響を及ぼす（例えば、エラーを増加させる）。

送信された信号を受信したとき、チャネル特性におけるそのような変化を補償するために時間に対するチャネルの行動を予測するまたは特徴づけることは望ましい。

あるシステムにおいて、チャネルイコライゼーションが時間領域において実施され、送信された信号をより正確に推定する。しかしながら、時間領域におけるイコライゼーションは、受信機における極度の計算能力を要求し、回路を複雑にさせる。さらに、時間領域における補正は、チャネルを介した白色雑音のような、雑音の存在によりさらに複雑になる。

それゆえ、チャネルの行動を推定し、チャネルを介して送信された信号を訂正する際の計算上の複雑性を簡単にする必要がある。

この発明の１つの観点は、信号を処理する方法を含む。この方法はチャネルを介して送信された信号を受信することを含む。信号は情報信号と既知の信号の少なくとも一部を含む。この方法はさらに、少なくとも一部分既知の信号の一部分に基いてチャネル特性の少なくとも１つのインジケーターを決定することを含む。この方法はさらに、少なくとも一部分、チャネル特性の少なくとも１つのインジケーターに基いて、情報信号を示す第１の値を発生することを含む。第１の値はエラー信号を含む。この方法はさらに、少なくとも一部分既知の信号の一部分に基いて信号の第１の推定値からエラー信号を除去することを含む。

この発明の他の観点は、チャネルを介して送信された信号を受信するように構成された装置を含む。信号は情報信号および既知信号の少なくとも一部分を含む。装置は、少なくとも一部分既知信号の一部分に基いてチャネル特性の少なくとも１つのインジケーターを決定するように構成された第１の回路を含む。装置はさらに、少なくとも一部分チャネル特性の少なくとも１つのインジケーターに基いて情報信号を示す第１の値を発生するように構成された第２の回路を含む。第１の値はエラー信号を含む。装置は、さらに、少なくとも一部分既知信号の一部分に基いて信号の第１の推定値からエラー信号を除去するように構成された第３の回路を含む。

この発明の他の観点は、チャネルを介して送信された信号を受信するように構成された装置を含む。信号は情報信号と、既知信号の少なくとも一部分を含む。装置は、少なくとも一部分既知信号の一部分に基いてチャネル特性の少なくとも１つのインジケーターを決定する手段を含む。装置はさらに、少なくとも一部分チャネル特性の少なくとも１つのインジケーターに基いて、情報信号を示す第１の値を発生する手段を含む。第１の値はエラー信号を含む。装置はさらに、少なくとも一部分既知信号の一部分に基いて信号の第１の推定値からエラー信号を除去する手段を含む。

以下の詳細な記載は、この発明のある特定の実施形態に向けられている。しかしながら、この発明は、クレームにより定義されカバーされる多数の異なる方法で具現化することができる。この記載において、図面に対して参照がなされ、全体を通して類似した部分は類似した数字を用いて示される。

一実施形態において、受信機は無線周波数（ＲＦ）チャネルを介して送信された信号を受信する。信号は既知の信号、例えばパイロット信号と未知の信号、例えばデータ信号を含む。受信機は少なくとも一部分既知信号の少なくとも受信部分に基いて通信チャネルの特性の推定値を作成する。受信機は少なくとも一部分、推定されたチャネル特性に基いて未知の信号の第１の推定値を発生する。未知の信号の第１の推定値は、エラー信号、例えば残留符号間干渉（ＩＳＩ）を含む。受信機は、少なくとも一部分既知の信号に基いてエラー信号の推定値を決定する。受信機は、少なくとも一部分エラー信号推定値に基いて信号の第１の推定値からエラー信号を除去する。

図１は、例示無線通信システム１００の概観を図解する。例示実施形態において、通信システム１００は、１つ以上の基地局１０２と１つ以上のユーザー端末１０４を含む。例示実施形態において、通信システムは、セルラー無線ネットワークとして動作するように構成される。セルラー無線ネットワークは１つ以上の基地局１０２を含む。各基地局１０２は１つのセルのエリアより広いエリアに対して無線サービスエリアを提供するために、（重なり合ってもよい）異なるエリア（「セル」）に通信を提供する。ユーザー端末１０４は位置が固定されていてもよいしまたはモバイルであってもよい。ユーザー端末１０４を移動してセルを通過させるような異なる基地局１０２と通信するためにユーザー端末１０４を移動可能とするために種々のハンドオフ技術が使用されてもよい。他の実施形態において、通信システム１００は、ユーザー端末１０２間のポイントツーポイント通信または一方向の通信リンクを含んでいてもよい。さらに、ある実施形態は、無線周波数（ＲＦ）キャリアを用いた無線通信を参照してここに議論される。しかしながら、他の実施形態において、通信ネットワークは、光信号または有線接続を介した通信のような他の通信媒体を含んでいてもよい。

システム１００の種々の実施形態は、１つ以上のＲＦ周波数バンド、例えば一般に８００ＭＨｚ、８５０ＭＨｚ、９００ＭＨｚ、１８００ＭＨｚ、１９００ＭＨｚまたは２０００ＭＨｚと呼ばれる周波数バンドで１つ以上のチャネルに対して通信してもよい。通信システム１００の実施形態は、どのようにして通信システムが基地局１０２とユーザー端末１０４との間の無線リンクを動作させるかを決定するエアーインターフェースを含む。例えば、通信システム１００は符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）に基いたエアーインターフェースまたは時分割多元接続（ＴＤＭＡ）エアーインターフェースを使用してもよい。１つの例示実施形態において、通信システム１００は１９００ＭＨｚバンドにおいて５ＭＨｚチャネルを利用するワイドバンドＣＤＭＡ（Ｗ-ＣＤＭＡ）インターフェースを含む。典型的には、５ＭＨｚバンドのうちの３．８４ＭＨｚのみが使用するのに利用可能である。

あるタイプのデータ送信は再送信遅延、例えば音声およびＴＣＰ（トランスポートコントロールプロトコル）のような共通インターネットプロトコルに敏感である可能性がある。例えば、（より低いレベルの通信層において失われたデータを再送信するための時間を含む）送信時間があまりに大きいならＴＣＰ接続は一般に利用可能なチャネル帯域幅を完全に利用しない。例えば、一実施形態において、ＴＣＰ ＳＥＲ（セグメントエラーレート）が２×１０−５乃至５×１０−６のレンジにある場合に５０Ｍｂｐｓのレンジ内のデータレートを得ることができる。一実施形態において、通信システム１００のビットエラーレート（ＢＥＲ）、従って、最終的にＴＣＰのようなより高いレベルのプロトコルのセグメントエラーレートが、受信した信号のチャネル等化を実行することにより低減される。

チャネルは信号が送信される通信媒体を指す。一般に、チャネルは完全ではない。例えば、チャネルは一般にチャネルを介して送信された信号に影響を及ぼす時間および／または周波数依存特性を有する。数学的には、チャネルは、例えば、チャネルに送信された信号入力を、例えばチャネルから受信した信号出力に関連づけるチャネルインパルス応答ｈ（ｔ）により表現されまたは特徴づけられてもよい。チャネル等化は、一般に信号が送信されるチャネルのダイナミック特性に応答して受信した信号が調節されるプロセスを指す。

等化は、時間領域または周波数領域内で実行されてもよい。しかしながら、時間領域イコライザーは計算的に複雑かもしれない。さらに、有限の長さ時間領域イコライザーは、あるチャネル条件における場合のように性能損失を有する傾向がある。一実施形態において、この発明は、計算的に効率的であり、ドップラー効果を補償する周波数領域イコライザーを含む装置を提供する。

一実施形態において、以下にさらに詳細に記載するように、システム１００は、既知の信号をデータ信号とともに受信機に通信することによりチャネルイコライゼーションを実行する。データ信号は、音声または他のデータのようなデータの１つ以上のフォームを含んでいてもよい。例えば、データ信号は、少なくとも一部分ＩＰ（インターネットプロトコル）ネットワークを介して通信されたＴＣＰデータを含んでいてもよい。受信機は既知の信号を識別し、それを使用してチャネルの特性を推定する。このチャネル推定は、周波数領域においてチャネルイコライゼーションを実行するために使用される。

符号間干渉（ＩＳＩ）は一般に、隣接するパルスが互いに重なり合うように時間において分散されるとき、生じてもよい信号における（データ内の異なるシンボルに対応する）パルス間の干渉を指す。この重なりがあまりにも大きくなると、受信機はもはや各パルスを正しく弁別または識別することができないかもしれない。一実施形態において、イコライズされた信号は、イコライゼーションにより除去されなかった符号間干渉（ＩＳＩ）を含んでいてもよい。１つのそのような実施形態において、残留ＩＳＩは、既知の信号と既知の信号の受信したバージョンとの間の差を用いることにより除去され残留ＩＳＩを推定する。

図２は通信システム１００、例えば高速ダウンリンクパケットアクセス（ＨＳＤＰＡ）システムの一実施形態において送信のための例示データフレーム構造を図解するブロック図である。ＨＳＤＰＡは、タイムスロット１１０の期間にデータが受信機に送信されるワイドバンド符号分割多元接続（Ｗ−ＣＤＭＡ）システムにおけるパケットベースのデータサービスである。一実施形態において、データは、音声、画像、ビデオ、または他のデータのような１つ以上のユーザーデータのビットを表す「チップ」を含む。例えば、ユーザーデータのビットは、例えば、フォワードエラー訂正コードを用いて、シンボルに符号化してもよい。シンボルの各々はさらに「拡散」コードを適用することにより多数のチップに符号化されてもよい。拡散符号はＣＤＭＡのようなエアーインターフェースに使用され、スペクトル拡散信号、例えば、ユーザーデータの周波数内容よりかなり広い周波数帯域において送信される信号を作る。

図２の例示構造において、タイムスロット１１０は各々が１２８０チップの２つのサブスロットを含む。各サブスロットは、３つのデータブロック１１２を含む。すなわち、４４８チップの２つと１２８チップの１つである。また、例示タイムスロット１１０は、データブロック１１２を分離する６４ビットの接頭辞１１４と６４ビットの接尾辞１１６を含む。既知の、またはパイロットの信号ｘｐ（ｔ）は接頭辞１１４および接尾辞１１６において通信され、それにより送信機３０２は各スロット内で既知の信号ｘｐ（ｔ）およびデータ信号ｘｄ（ｔ）を通信する。一実施形態において、既知の信号は各タイムスロットにおいて同じである。例えば、既知のデータは全体の帯域幅にわたって一定である周波数応答を有するように選択されてもよい。そのようなシーケンスは多相シーケンス

を含んでいてもよい。但し、Ｐは、既知のシーケンスまたはパイロットシーケンスの長さを表す有限の整数であり、図２に図解される実施形態においては、例えば６４である。一実施形態において、パイロットシーケンスは、スペクトルヌルが無い信号を含む。例えばＸｐ（ｆ）（周波数空間におけるｘｐ（ｔ））がゼロと異なるように選択される。

他の実施形態において、既知の信号ｘｐ（ｔ）は異なるコードチャネル上で通信される信号であり、例えば、ＣＤＭＡシステムのパイロットチャネル信号である。データ信号の直前または直後またはデータ信号と同時に受信されたパイロット信号の一部分は既知の信号として使用されてもよい。一実施形態において、ＣＤＭＡシステムのパイロットチャネルは、擬似乱数（ＰＮ）シーケンスで符号化される。従って、システム１００のそのような実施形態における既知の信号ｘｐ（ｔ）は時間的に変化しＰＮシーケンス内の位置に依存する。他の実施形態において、パイロット信号は知られている任意の信号を含んでいてもよい。

図３は例示無線通信システム１００をさらに詳細に図解するブロック図である。種々の実施形態において、図３に図解される機能ブロックは、デジタル回路として、またはアナログ回路として、またはデジタル回路とアナログ回路の組み合わせとしてソフトウェア命令を実行するプロセッサーにより実施されてもよい。ブロック図はシステム１００内の送信機３０２と受信機３０４の両方の部分を図解する。特に、一実施形態において、送信機３０２は、ブロック１２２−１２４を備えていてもよいし、受信機３０４はブロック１３０−１４６を備えていてもよい。一実施形態において、受信機３０４は、半導体製造技術を用いて形成される１つ以上の集積回路を備える。集積回路は、汎用プロセッサー、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタルシグナルプロセッサー（ＤＳＰ）、他の適切なハードウェア、またはそれらの組み合わせの少なくとも１つを含んでいてもよい。一実施形態において、２以上のブロック１３０−１４６が単一の集積回路上に形成される。一実施形態において、送信機３０２は、基地局１０２を備え、受信機３０４はユーザー端末１０４を備える。一実施形態において、システム１００内の通信は非対称である。例えば、基地局１０２のみが図３の送信機３０２部分を含み、ユーザー端末１０４のみが受信機３０４部分を含む。他の実施形態において、システム１００内の通信は対称である。すなわち基地局１０２とユーザー端末１０４の両方が図３の送信および受信機能ブロックを含む。

一実施形態において、送信機３０２は、既知の信号ｘｐ（ｔ）をデータ信号ｘｄ（ｔ）と結合して信号ｘ（ｔ）を形成する結合器１２２を含む。一実施形態において、結合器１２２は既知の信号ｘｐ（ｔ）をデータ信号ｘｄ（ｔ）と結合し図２のスロット１１０に示されるようにデータストリームを形成する。ＣＤＭＡシステムの他の実施形態において、結合器１２２は、ＣＤＭＡシステムに従って既知の信号ｘｐ（ｔ）を１つのコードチャネル、例えばパイロットチャネルにセットし、データ信号ｘｄ（ｔ）を他のコードチャネル、例えばデータチャネルにセットすることにより、既知の信号ｘｐ（ｔ）をデータ信号ｘｄ（ｔ）と結合する。

送信機３０２はさらに、信号ｘ（ｔ）を用いてパルス整形信号を効率的に畳み込むことにより帯域幅が制限された信号を発生するパルス整形器１２４を含む。この帯域幅が制限された信号は、チャネルインパルス応答ｈ（ｔ）として表され、図３のブロック１２６として図解されるチャネルを介して送信される。チャネルの動作は整形された信号ｘ（ｔ）*Ｐ（ｔ）を用いてチャネルインパルス応答の畳み込み、例えば、ｘ（ｔ）＊ｐ（ｔ）＊ｈ（ｔ）として表してもよい。

受信機において、一実施形態において、（パルス整形ブロック１２４と整合した）整合フィルター１３０が信号に適用され送信された信号を受信する。整合フィルター１３０は、パルス整形信号の複素共役ｐ＊（-１）をチャネルから受信した信号、ｘ（ｔ）*ｐ（ｔ）*ｈ（ｔ）に適用し、受信された信号ｙ（ｔ）を生成する。数学的に、整合フィルター１３０から出力された受信信号ｙ（ｔ）は以下のように表してもよい。

受信された信号ｙ（ｔ）は、送信されたデータ信号ｘｄ（ｔ）および送信された既知の信号ｘｐ（ｔ）に相当する受信されたデータ信号ｙｄ（ｔ）および受信された既知の信号ｙｐ（ｔ）を備える。

受信機３０４はさらに時間領域からの受信された信号ｙ（ｔ）を周波数領域信号Ｙ（ｆ）に変換する高速フーリエ変換（ＦＦＴ）モジュール１３２を含む。パルス整形と整合フィルタリングを実行送信チャネルを構成するものとして取扱うことにより、周波数領域内の受信された信号は送信された信号Ｘ（ｆ）とチャネルの伝達関数Ｈ（ｆ）の積として表してもよい。

但し、「・」は乗算を表す（Ｅｑｎ．２）
一実施形態において、送信された信号の推定値

はチャネル特性の推定値

に基いて得られる。特に、受信機３０４は、それぞれ送信された既知の信号ｘＰ（ｔ）およびＸＰ（ｆ）に相当する受信された既知の信号の一部分に基いてチャネル特性、ｙＰ（ｔ）およびＹＰ（ｆ）の推定値

を決定するチャネル推定器１３４を含む。例えば、１つのそのような実施形態において、既知の信号ｘＰ（ｔ）および既知の信号の受信されたバージョンｙＰ（ｔ）は、それぞれＸＰ［ｋ］、ＹＰ［ｋ］として離散周波数空間において表されてもよい。同様に離散周波数空間内のチャネルの伝達関数Ｈ（ｆ）は、Ｈ［ｋ］として表してもよい。Ｗ［ｋ］として表されるシステム内の加法的白色雑音の存在を仮定し、既知の信号ＸＰ［ｋ］はＰチップまたはパルスの整数の長さを有する信号を含むと仮定すると、受信された既知の信号ＹＰ［ｋ］は以下のように離散形で表してもよい。

この方程式は、チャネル特性

の推定値を決定するために、（離散周波数空間における）既知の送信された信号ＸＰ［ｋ］と（離散周波数空間における）既知の受信された信号ＹＰ［ｋ］との間の関係を用いて解決してもよい。そのような方程式を解くとための１つの方法は、最小平均２乗推定（ＭＭＳＥ）技術として知られる静的な解法のアプリケーションを含む。一実施形態において、チャネル推定値

のためのＭＭＳＥ解法は、以下のように離散周波数空間において得てもよい。

但し、平均チャネル統計値は

として表され、平均雑音分散は

として表される。

一実施形態において、チャネルおよび雑音分散統計値ＲｃｃおよびＲｗｗは、以前に受信したデータから得てもよい。例えば、Ｒｃｃは、多数のフレームを介してのように、長期平均

から計算してもよい。Ｒｗｗは、パイロットサンプル内のエラーに基いて推定されてもよい。他の実施形態において、

のための（雑音分散がゼロリミットに取られる）ゼロフォーシング（ＺＦ）ＭＭＳＥ分散解法は以下のように得てもよい。

チャネル推定器１３４の出力を用いて、受信機３０４は送信されたデータ信号の推定値

を得るために、受信した信号Ｙ（ｆ）をフィルターするために、チャネル推定値

を使用するイコライザー１３をさらに備える。上述したように、受信した信号Ｙ（ｆ）は送信された信号Ｘ（ｆ）とチャネル伝達関数Ｈ（ｆ）の積に等しい。従って、送信された信号ｘ（ｔ）の周波数領域推定値

は、受信した信号Ｙ（ｆ）とチャネル伝達関数Ｈ＊（ｆ）の複素共役との積を取ることにより得ることができる。加法的白色雑音Ｗ（ｆ）の存在を考慮すると、推定された送信信号は以下のように表すことができる。

受信した信号のこの推定値

に対する最小平均２乗推定（ＭＭＳＥ）イコライザー解法は、以下のように表してもよい。

但し、σ²は雑音項Ｗ（ｆ）に関連する雑音分散項を表す。

ＭＭＳＥ解法における雑音分散項σ²は、方程式に不連続を導入するであろうゼロを消去するためにバイアス項として動作する。一実施形態において、受信した信号

の上述の表示に対する離散周波数空間ＭＭＳＥ解法は以下のように表してもよい。一実施形態において、受信される信号の上記の表現のディスクリート周波数スペースMMSE解決策は、以下のように表現されてもよい:

但し、Ｗはデータ信号内の雑音を表す。

そのような実施形態において、データ統計値Ｒｂｂおよび雑音統計値Ｒｗｗは受信したデータの信号エネルギーを推定することからまたは以前に受信したデータから導き出してもよい。Ｒｂｂは受信したデータ信号コンステレーションエネルギーからまたはトラヒックまたはデータエネルギー対パイロットエネルギーの比から導き出してもよい。Ｒｗｗはパイロットサンプルのエラーに基いて推定してもよい。

上述したように、推定された信号

逆ＦＦＴを実行した後、残留ＩＳＩを含む。一実施形態において、この残留ＩＳＩは送信されたデータ信号ｘ_ｄ（ｔ）の推定値

を得るように訂正される。特に、受信機３０４は、イコライズされた信号

を時間領域信号

に変換する逆ＦＦＴ（ＩＦＦＴ）モジュール１４０をさらに含む。受信機３０４は、データ信号ｘｄ(t)の推定値

を導き出すために残留ＩＳＩを訂正するＩＳＩ訂正モジュール１４２をさらに備える。一実施形態において、図７を参照してさらに詳細に述べたように、ＩＳＩ訂正モジュール１４２は、既知の信号と既知の信号の受信したバージョン、例えば

との間の差に基いて残留ＩＳＩを訂正する。受信機３０４は、推定されたデータ信号

をさらに処理する復調器１４４をさらに含む。この処理は、ＱＰＳＫ、１６−ＱＡＭ、６４−ＱＡＭまたは任意の他の適切なスキームを用いて、例えば変調信号から信号をリカバーすることを含む。

図４は、図３の例示システム１００においてデータを通信する方法２００の一実施形態を図解するフローチャートである。方法２００は、送信機、例えば基地局１０２が送信のためにデータ信号ｘ_D（ｔ）を識別するブロック２０２において始まる。一実施形態において、データ信号は少なくとも部分的に変調される。例えば、データ信号ｘ_D（ｔ）は、サウンド、ビデオ、音声または１つ以上のエラー訂正コードで符号化された他のデータのようなデータを含む。ブロック２０４に移動すると、送信機３０２は既知の信号またはパイロット信号ｘp（ｔ）を発生する。一実施形態において、パイロット信号は、タイムスロット中に送信されるデータブロックに対する接頭辞（例えばデータブロックの前）または接尾辞（例えば、データブロックの後）として挿入されるデータパルス、チップを備える。一実施形態において、パイロット信号は６４チップの長さである。

ブロック２０６に進むと、送信機３０２は、データ信号ｘ_D（ｔ）とパイロット信号ｘ_p（ｔ）を受信信号ｙ（ｔ）＝ｙＤ（ｔ）＋ｙｐ（ｔ）としてチャネルを介して受信機、例えばユーザー端末１０４に通信する。次にブロック２１０において、受信機３０４は時間領域からの受信された信号ｙ（ｔ）をＹ（ｆ）として周波数領域に変換する逆ＦＦＴを実行する。

ブロック２１２に移動すると、受信機３０４は、既知信号ＸＰ（ｆ）の少なくとも一部分および対応するＹｐ（ｆ）に基いて周波数領域内のチャネル特性の推定値

を導き出す。この推定プロセスは図５を参照してさらに詳細に記載される。次に、ブロック２１４において、受信機３０４は、チャネル推定値

に基いて、残留ＩＳＩを含む受信されたデータ信号

の推定値を発生する。このプロセスは、図６を参照してより詳細に記載される。

ブロック２１６に移動すると、受信機３０４は逆ＦＦＴを実行し、周波数領域受信信号Ｙ（ｔ）を時間領域信号ｙ（ｔ）に変換する。次に、ブロック２２０において、受信機３０４は残留ＩＳＩを訂正し、データ信号ｘ_ｄ（ｔ）の推定信号

を生成する。一実施形態において、受信機３０４は、既知信号ｘＰ（ｔ）の少なくとも一部分と既知信号に対応する受信信号ｙＰ（ｔ）との間の差に基いて残留ＩＳＩを訂正する。このプロセスは図７を参照してより詳細に記載する。ブロック２２２に進むと、受信機３０４は、エラー訂正または他のエンコーディングをデコードすることにより受信データ信号

を復調し、オリジナルのサウンド、ビデオ、音声、または他のデータを供給する。

図５は図４により図解される方法２００の一部分におけるような、チャネルの特性

を推定する例示方法２１２を図解するフローチャートである。ブロック２５０において、受信機３０４はパイロット信号ｙｐ（ｔ）のＰサンプルを識別し、ＦＦＴを実行してこれらのサンプルを周波数領域、例えばＹｐ（ｆ）に変換する。次に、ブロック２５２において、受信機３０４は、図３のチャネル推定器１３４を参照して上述したように、パイロット信号Ｙｐ（ｆ）に基いてチャネル推定値

を導き出す。一実施形態において、

は、方程式４または５を用いて離散形

で導き出してもよい。

一般にデータブロックパイロットサンプルの数Ｐよりもはるかに長い。例えば、図２の例示実施形態において、データブロックはＤ＝４４８または１２８チップを含み、一方接頭辞ブロックおよび接尾辞ブロックはわずかにＰ＝６４チップの長さである。従って、チャネル推定値

の離散データポイントまたはタップの数と、受信信号Ｙ（ｆ）の離散データポイントまたはタップとの間にミスマッチが存在する。従って、一実施形態において、ブロック２５４−２５８を参照してさらに記載されるように、（例えばＰ数の離散値を有する）Ｐタップ周波数領域チャネル推定値

は、図４のイコライゼーションブロック２１４に使用するために（例えばＤ数の離散値を有する）Ｄタップの周波数領域チャネル推定値に変換される。特に、図５のブロック２５４において、受信機３０４はＩＦＦＴを実行し、チャネル推定値

を

として時間領域に変換する。次にブロック２５６において、受信機３０４は適切なしきい値を用いて雑音抑圧（ゼロフォーシング）を実行する。一実施形態において、しきい値を下回るデータポイント、例えばデータ内の最大値の１０−３０％は、ゼロに強制されまたは設定されまたはチャネル推定値から除去される。ブロック２５８に移動すると、受信機３０４はＦＦＴを実行し、チャネル推定値

をＤタップ（例えば、一実施形態においてＤ＝４４８の値を有する）周波数領域チャネル推定値

に変換する。従って、チャネル推定値

は、受信信号のさらなる処理のために利用可能である。

図６は図４で図解される方法２００の一部のように、周波数領域イコライゼーションを実行する例示方法２１４を図解するフローチャートである。ブロック２７０において、受信機３０４は受信信号Ｘ（ｆ）の一部を識別する。一実施形態において、推定された信号Ｘ（ｆ）はパイロット信号ＸＰ（ｆ）の一部を含む。従って、パイロット信号のこの含まれる部分は、後の処理ステップにおいて使用するために図６を参照して述べるようにイコライズされる。次に、ブロック２７２において、受信機３０４は、チャネル推定値

に基いて、残留ＩＳＩ、例えば、

を含む送信されたデータ信号の推定値

を導き出す。一実施形態において、推定された信号

はデータ信号部

とパイロット信号部

を含む。一実施形態において、図３の推定器１３６を参照して上述したように、受信機３０４は以下の方程式に対するＭＭＳＥまたはＺＦ−ＭＭＳＥ離散解法を用いて推定された信号を導き出す。

従って、イコライズされた信号はさらなる処理のために供給される。

図７は、図４に図解された方法２００の一部のように、残留シンボル間干渉（ＩＳＩ）を除去する例示方法を図解するフローチャートである。ブロック２８０において、受信機３０４はパイロット信号

のイコライズされた部分を識別する。ブロック２８２−２８６において、受信機３０４は識別されたパイロット信号

を使用して、イコライズされた信号

から残留ＩＳＩをフィルターする時間領域イコライゼーションを実行するためにフィルタータップ（データサンプル）と係数を導き出す。特に、ブロック２８２において、受信機３０４は、少なくとも一部分、チャネル推定値

、（ＸＰ（ｆ）として周波数領域に変換される）既知のパイロット信号ｘＰ（ｔ）、および推定されたパイロット信号

に基いてフィルタータップロケーション（フィルターに使用されるデータポイント）を識別する。一実施形態において、時間領域フィルターに使用するためのフィルタータップは、以下のように離散形で表すことができる。

一実施形態において、適切なしきい値がこれらのデータポイントに適用されるので、より重要なデータポイントのみがフィルターに使用するのに選択される。１つのそのような実施形態において、しきい値は、有力なタップ（最も強い、例えば最も大きな値）の６ｄｂまたは１０％内のデータポイントのみが使用されるように選択される所定のしきい値である。他の実施形態において、しきい値は、有力なタップの１／１０と１／４の間のしきい値内のタップのみが使用されるように選択される。一実施形態において、有力なタップのみが使用される。

次に、ブロック２８４において、受信機３０４は、既知の信号ｘｐ（ｔ）と推定されたパイロット信号

との間の差に基いてフィルター係数を決定する。τｋとして表される、整数ｋの異なるタップロケーションまたはデータポイントがブロック２８２において選択されたと仮定すると、以下に表されるように、パイロット信号ｘｐ（ｔ）と、推定されたパイロット信号

との間の差を示す値を最小にする最適化されたフィルター係数値ａ［ｋ］、例えばａｏｐｔ［ｋ］を見つけるために以下の最適化問題のＭＭＳＥまたはＺＦ−ＭＭＳＥ解法を用いてフィルター係数ａ［ｋ］を離散形で導き出してもよい。

ブロック２８６に移動すると、これらのタップと係数を用いて受信した信号

からの残留ＩＳＩをフィルターする。この場合も先と同様に、離散形で、残留ＩＳＩが除去されたデータ信号は以下の方程式を用いて導き出されてもよい。

従って、イコライズされフィルターされた信号はさらなる処理のために復調器に供給される。

実施形態に応じて、ここに記載された方法のある行動またはイベントは異なるシーケンスで実行することができ、この発明の範囲から逸脱することなく加算されてもよいし、マージされてもよいし、またはひとまとめにして省略されてもよい（例えば、すべての記載された行為またはイベントは種々の方法の実行のために必要であるとは限らない）ことが認識されるべきである。さらに、ある実施形態において、行為またはイベントはシーケンシャルよりもむしろ、例えばマルチスレッド処理、割り込み処理、またはマルチプロセッサーを介して同時に実行してもよい。

当業者は、情報と信号はさまざまなテクノロジーおよびテクニックのいずれかを用いて表されてもよい。例えば、上述した記述全体を通して参照してもよいデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、記号、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁界、磁性粒子、光学界、または光学粒子またはそれらの任意の組合せにより表してもよい。

当業者はさらに、ここに開示した実施の形態に関連して記載した種々の実例となる論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェアまたは両方の組合せで実施してもよいことを理解するであろう。

ハードウェアとソフトウェアのこの互換性を明確に説明するために、多様な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路及びステップが、一般的にそれらの機能という点で前述されている。このような機能性がハードウェアとして実現されるのか、あるいはソフトウェアとして実現されるのかは、特定の用途及び全体的なシステムに課される設計制約に依存する。当業者は、各特定のアプリケーションに対してさまざまな点で記載された機能性を実施してもよいが、そのような実施の決定は、本発明の範囲からの逸脱を引き起こすと解釈されるべきではない。

ここに開示されている実施形態に関連して説明された多様な例示的な論理ブロック、モジュール及び回路は、汎用プロセッサー、デジタル信号プロセッサー（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、または他のプログラマブルロジックデバイス、離散ゲートまたはトランジスタ論理、離散ハードウェア構成要素、あるいはここに説明される機能を実行するように設計されたその任意の組み合わせをもって実現または実行されてよい。汎用プロセッサーは、マイクロプロセッサーであってよいが、代替策ではプロセッサーは、任意の従来のプロセッサー、コントローラー、マイクロコントローラーまたは状態機械であってよい。プロセッサーも、計算装置の組み合わせ、例えばＤＳＰとマイクロプロセッサーの組合せ、複数のマイクロプロセッサー、ＤＳＰコアと協力する1個以上のマイクロプロセッサー、他のそのような構成として実施されてもよい。ここに開示された実施形態に関連して説明された方法またはアルゴリズムのステップは、ハードウェア内、プロセッサーによって実行されるソフトウェアモジュール内、あるいは２つの組み合わせの中で直接的に具現化されてもよい。ソフトウェアモジュールはRAMメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、取り外し可能ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、または技術的に既知である任意の他の形式の記憶媒体に常駐してよい。例示的な記憶媒体は、プロセッサーが記憶媒体から情報を読み取り、記憶媒体に情報を書き込むことができるようにプロセッサーに結合される。代替策では、記憶媒体はプロセッサーに一体化してよい。プロセッサー及び記憶媒体はASICに常駐してよい。ＡＳＩＣはユーザー端末に常駐してよい。代替策では、プロセッサー及び記憶媒体はユーザー端末内に別々の構成要素として常駐してよい。

記載された実施形態の上述の記載は、当業者が本発明を製造するまたは使用することができるようにするために提供される。これらの実施形態に対する多様な修正は、当業者に容易に明らかになり、ここに定義される一般的な原則は、本発明の精神または範囲から逸脱することなく他の実施形態に適用されてよい。従って、この発明は、ここに示される実施形態に限定されることを意図したものではなく、ここに開示された原理および新規な特徴と一致する最も広い範囲が許容されるべきである。

図１は、例示無線通信システムの概観を図解する。 図２は図１のシステムの一実施形態において送信のための例示データフレーム構造を図解するブロック図である。 図３は図１の例示無線通信システムをさらに詳細に図解するブロック図である。 図４は図３により図解される例示システムにおいてデータを通信する方法の一実施形態を図解するフローチャートである。 図５は図４により図解される方法の一部分のようなチャネルの特性を推定する例示方法を図解するフローチャートである。 図６は図４に図解された方法の一部のような、周波数領域イコライゼーションを実行する例示方法を図解するフローチャートである 図７は、図４に図解された方法の一部のような、残留符号間干渉を除去する例示方法を図解するフローチャートである。

Claims (36)

1. 信号を処理する方法において、
   チャネルを介して送信された信号を受信することであって、前記信号は、情報信号と、既知信号の少なくとも一部分を備えることと、
   少なくとも一部分前記既知信号の一部分に基いてチャネル特性の少なくとも１つのインジケーターを決定することと、
   少なくとも一部分、前記チャネル特性の少なくとも１つのインジケーターに基いて前記情報信号を示す第１の値を発生することであって、前記第１の値はエラー信号を備えることと、
   少なくとも一部分前記既知信号の一部分に基いて前記信号の第１の推定値から前記エラー信号を除去することと、
   を備えた方法。
2. 前記エラー信号は少なくとも一部分シンボル間干渉による、請求項１の方法。
3. 前記既知信号は、周波数領域内のノンゼロ信号により特徴づけられる、請求項１の方法。
4. 前記既知信号はパイロット信号を備える、請求項１の方法。
5. 前記チャネル特性の少なくとも１つのインジケーターを決定することは、前記周波数領域内のチャネル特性の推定値を決定することを備える、請求項１の方法。
6. 前記チャネル特性の少なくとも１つのインジケーターを決定することは、第１の数の離散値を備える信号からの前記チャネル特性の推定値を第２の数の離散値を備える信号に変換することをさらに備え、前記第２の数の離散値は前記情報信号の多数の離散値に相当する、請求項５の方法。
7. 前記第１の値を発生することは、少なくとも一部分、前記チャネル特性の少なくとも１つのインジケーターに基いて周波数領域内の受信信号をイコライズすることを備えた、請求項１の方法。
8. 前記エラー信号を除去することは、少なくとも一部分、受信された前記既知信号の一部分と前記既知信号との間の差に基いて前記エラー信号を示す値を決定することとを備える請求項１の方法。
9. 前記エラー信号を示す値を決定することは、少なくとも一部分、受信された既知信号の一部分と前記既知信号との間の差に基いてフィルターの係数を決定することを備えた、請求項８の方法。
10. 前記エラー信号を除去することは、前記情報信号の第１の推定値をフィルターすることを備えた、請求項９の方法。
11. チャネルを介して送信された信号であって、情報信号と既知信号の少なくとも一部分を含む信号を受信するように構成された装置において、
    少なくとも一部分前記既知信号の一部分に基いてチャネル特性の少なくとも１つのインジケーターを決定するように構成された第１の回路と、
    少なくとも一部分、前記チャネル特性の少なくとも１つのインジケーターに基いて、前記情報信号を示しエラー信号を含む第１の値を発生するように構成された第２の回路と、
    少なくとも一部分前記既知信号の一部分に基いて前記信号の第１の推定値から前記エラー信号を除去するように構成された第３の回路と、
    を備えた装置。
12. 前記エラー信号は少なくとも一部分シンボル間干渉による、請求項１１の装置。
13. 前記既知信号は前記周波数領域内のノンゼロ信号により特徴づけられる、請求項１１の装置。
14. 前記第１の回路は前記周波数領域内の推定値を決定するように構成される、請求項１１の装置。
15. 前記第１の回路は、第１の数の離散値を含む信号からの前記チャネル特性の推定値を、第２の数の離散値を含む信号に変換するように構成され、前記第２の数の離散値は、前記情報信号の多数の離散値に相当する、請求項１４の装置。
16. 前記第２の回路は、少なくとも一部分前記チャネル特性の少なくとも１つのインジケーターに基いて前記周波数領域内の受信信号をイコライズするように構成される、請求項１１の装置。
17. 前記第３の回路は少なくとも一部分受信された前記既知信号の一部分と前記既知信号との間の差に基いて前記エラー信号を示す値を決定するように構成される、請求項１１の装置。
18. 前記第３の回路は少なくとも一部分、受信される既知信号の一部分と前記既知信号との間の差に基いてフィルターの係数を決定するように構成される、請求項１１の装置。
19. 前記第３の回路は前記情報信号の前記第１の推定値をフィルターするように構成される、請求項１８の装置。
20. 前記第１、第２および第３の少なくとも一部分は集積回路上に形成される、請求項１１の装置。
21. さらに、前記第１、第２および第３回路の少なくとも一部分はプロセッサーとして実施される、請求項１１の装置。
22. チャネルを介して送信された信号であって情報信号と既知信号の少なくとも一部分を含む信号を受信するように構成された装置において、
    少なくとも一部分、前記既知信号の一部分に基いてチャネル特性の少なくとも１つのインジケーターを決定する手段と、
    少なくとも一部分、前記チャネル特性の少なくとも１つのインジケーターに基いて前記情報信号を示す第１の値であってエラー信号を含む第１の値を発生する手段と、
    少なくとも一部分前記既知信号の一部分に基いて前記信号の第１の推定値から前記エラー信号を除去する手段と、
    を備えた装置。
23. 前記エラー信号は少なくとも一部分シンボル間干渉による、請求項２３の装置。
24. 前記既知信号はパイロット信号を備える、請求項２３の装置。
25. 前記既知信号は前記周波数領域内のノンゼロ信号により特徴づけられる、請求項２３の装置。
26. 前記発生する手段は、前記周波数領域内の前記チャネル特性の推定値を決定する手段を備える、請求項２３の装置。
27. 前記発生する手段は、第１の数の離散値を含む信号からの前記チャネル特性の推定値を第２の数の離散値を含む信号に変換する手段を備え、前記第２の数の離散値は前記情報信号の多数の離散値に相当する、請求項２６の装置。
28. 前記発生する手段は、少なくとも一部分前記チャネル特性の少なくとも１つのインジケーターに基いて前記周波数領域内の受信信号をイコライズする手段を備えた、請求項２３の装置。
29. 前記除去する手段は、受信される前記既知信号の一部分と前記既知信号との間の差に基いて前記エラー信号を示す値を推定する手段を備えた、請求項２３の装置。
30. 前記除去する手段は、少なくとも一部分、受信される前記既知信号の一部分と前記既知信号との間の差に基いてフィルターの係数を決定する手段を備える、請求項２３の装置。
31. 前記除去する手段は、前記情報信号の第１の推定値をフィルタリングする手段を備えた、請求項３０の装置。
32. 信号を処理する方法を具現化するコンピューター読み取り可能媒体において、前記方法は、
    チャネルを介して送信された信号であって情報信号と既知信号の少なくとも一部分を含む信号を受信することと、
    少なくとも一部分前記既知信号の一部分に基いてチャネル特性の少なくとも１つのインジケーターを決定することと、
    少なくとも一部分前記チャネル特性の少なくとも１つのインジケーターに基いて情報信号を示す第１の値であってエラー信号を含む第１の値を発生することと、
    少なくとも一部分前記既知信号の一部分に基いて前記信号の第１の推定値から前記エラー信号を除去することと、
    を備えた、コンピューター読み取り可能媒体。
33. 第１の値を発生することは、少なくとも一部分前記チャネル特性の少なくとも１つのインジケーターに基いて前記周波数領域内の受信信号をイコライズすることを備えた、請求項３２の方法。
34. 前記既知信号は前記周波数領域内のノンゼロ信号により特徴づけられる、請求項３２の方法。
35. 前記チャネル特性の少なくとも１つのインジケーターを決定することは、前記周波数領域内のチャネル特性の推定値を決定することを備えた、請求項３２の方法。
36. 前記エラー信号を除去することは、少なくとも一部分受信された既知信号の一部分と前記既知信号との間の差に基いて前記エラー信号を示す値を決定することを備えた、請求項３２の方法。

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