JP2009502078A - 精密ofdmシンボル同期化のための方法及び同期装置並びにofdmシンボルの受信のための方法/受信器 - Google Patents
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Abstract
精密OFDMシンボル同期化方法は、OFDMシンボル中に存在する受信された所定のパイロットからチャンネルインパルス応答(CIR)を推定するステップであって、上記所定のパイロットが、n個のキャリア周波数に対応する周波数間隔でOFDMシンボル内に配置され、それらの位置が一つのOFDMシンボルから次のOFDMシンボルへとk個のキャリア周波数だけシフトされ、それにより、上記所定のパイロットが、同じ周波数で送信されてm個のOFDMシンボルごとにもたらされ、従ってm*k=n(m,n及びkは1よりも大きい整数)となるステップ(36)と、推定されたチャンネルインパルス応答中の少なくとも一つの出力ピークの位置に従って、OFDMシンボルを受信するために使用される時間領域−周波数領域ウィンドウの位置を微調整するステップ(60)と、を含み、上記推定チャンネルインパルス応答中にチャンネルインパルス応答レプリカが存在する場合には、微調整のために使用される少なくとも一つの出力ピークの位置を見出すために、式(I)の倍数だけ離間される相関出力ピークの位置が使用され、TuはOFDMシンボルの変調の継続時間からガード(guard)間隔を差し引いたものである。
Description
本発明は、精密OFDMシンボル同期化のための方法及び同期装置、並びに、OFDMシンボルの受信のための方法/受信器に関する。
精密OFDM(直交周波数分割多重)シンボル同期化方法において、
OFDMシンボル中に存在する受信された所定のパイロットからチャンネルインパルス応答(CIR)を推定するステップであって、上記所定のパイロットが、n個のキャリア周波数に対応する周波数間隔でOFDMシンボル内に配置され、それらの位置が一つのOFDMシンボルから次のOFDMシンボルへとk個のキャリア周波数だけシフトされ、それにより、m*k=n(m,n及びkは1よりも大きい整数)となるステップと、
推定されたチャンネルインパルス応答中の少なくとも一つの出力ピークの位置に従って、OFDMシンボルを受信するために使用される時間領域−周波数領域ウィンドウの位置を微調整するステップと、
を有する方法がある。
OFDMシンボル中に存在する受信された所定のパイロットからチャンネルインパルス応答(CIR)を推定するステップであって、上記所定のパイロットが、n個のキャリア周波数に対応する周波数間隔でOFDMシンボル内に配置され、それらの位置が一つのOFDMシンボルから次のOFDMシンボルへとk個のキャリア周波数だけシフトされ、それにより、m*k=n(m,n及びkは1よりも大きい整数)となるステップと、
推定されたチャンネルインパルス応答中の少なくとも一つの出力ピークの位置に従って、OFDMシンボルを受信するために使用される時間領域−周波数領域ウィンドウの位置を微調整するステップと、
を有する方法がある。
また、時間領域−周波数領域ウィンドウは、FFT(高速フーリエ変換)−ウィンドウとしても知られている。
微調整ステップは、所定のレベルよりも高い出力を有する推定チャンネルインパルス応答中の最初の高出力ピークの位置に基づいている。
寄生効果によってOFDMシンボルの受信状態が乱されない場合、推定チャンネルインパルス応答は、「実質(real)チャンネル応答」に一致する出力ピークのみを与える。以下において「実質(real)ピーク」と呼ばれるこの出力ピークは、実質チャンネルインパルス応答に対応する。これらの状態では、既存の方法が正しく機能する。
受信状態がドップラー効果のようないくつかの寄生効果によって乱されると、推定チャンネルインパルス応答は複数の出力ピークを与える。これらの出力ピークの一部は実質チャンネルインパルス応答に対応する一方、他のピークは、実質チャンネルインパルス応答のレプリカ(複製)に対応する。実質チャンネルインパルス応答のレプリカに対応する出力ピークは、「ゴーストピーク」又は「レプリカピーク」又は「イメージピーク」として知られている。
特定の状況下では、いくつかのゴーストピークが実質ピークよりも高くなる可能性がある。これらの状況下では、既存の方法が実質ピークではなくゴーストピークを選択し、そのため、微調整が不正確になる。
この問題は、例えば、以下の参考文献に開示されている。
<<Symbol synchronization in OFDM system for time selective channel conditions>>Arto Palin,Jukka Rinne,Digital Media Institute/Telecommunications Tampere University of Technology,IEEE 1999(非特許文献1)
OFDMシンボル同期化の基本的な知識もこの参考文献で見出すことができる。
<<Symbol synchronization in OFDM system for time selective channel conditions>>Arto Palin,Jukka Rinne,Digital Media Institute/Telecommunications Tampere University of Technology,IEEE 1999
<<Symbol synchronization in OFDM system for time selective channel conditions>>Arto Palin,Jukka Rinne,Digital Media Institute/Telecommunications Tampere University of Technology,IEEE 1999(非特許文献1)
OFDMシンボル同期化の基本的な知識もこの参考文献で見出すことができる。
<<Symbol synchronization in OFDM system for time selective channel conditions>>Arto Palin,Jukka Rinne,Digital Media Institute/Telecommunications Tampere University of Technology,IEEE 1999
従って、本発明の目的は、推定チャンネルインパルス応答中の最初の高出力ピークの位置に基づく方法よりも良好に機能する精密OFDMシンボル同期化方法を提供することである。
上記目的及び他の目的を実現するため、本発明に従って、精密OFDMシンボル同期化方法が提供され、上記推定チャンネルインパルス応答中にチャンネルインパルス応答レプリカが存在する場合には、微調整のために使用される少なくとも一つの出力ピークの位置を見出すために、Tu/n(TuはOFDMシンボルの変調の継続時間)の倍数だけ相互に離間される相関出力ピークの位置が使用される。
Tu/nの倍数だけ離間された相関出力ピークは、一つの実質ピーク及びゴーストピークに対応する。ゴーストピークの位置は、実質ピークの位置に関連付けられる。従って、相関出力ピークの位置は、微調整のために使用されるピークの位置を決定するための有用な情報を与える。その結果、実質ピーク以上のゴーストピークが存在する場合であっても正しい微調整を達成することが可能になる。従って、推定チャンネルインパルス応答中の最初の高出力ピークの位置に基づく方法よりも良好に機能する。
上記方法の実施の形態は、以下の特徴の一つ又は複数を備え得る。
− 微調整のために使用される各出力ピークの位置は、x個(xは3以上の奇数)の最高相関出力ピークの位置から見出される。
− 微調整のために使用される各出力ピークは、m−1個の最高相関出力ピークよりも小さい最小相関出力ピークの位置から見出される。
− PLは、最小相関出力ピークの位置、
Tuは、OFDMシンボルの変調の継続時間、
「mod」は、「モジュロ(modulo)」演算のためのシンボル、
であるとすると、
上記微調整ステップは、以下の値
に従って行われる。
Tuは、OFDMシンボルの変調の継続時間、
「mod」は、「モジュロ(modulo)」演算のためのシンボル、
であるとすると、
上記微調整ステップは、以下の値
− 上記方法は、Tu/nの倍数だけ離間される相関出力ピークの存在を検査することにより、上記推定チャンネルインパルス応答中のチャンネルインパルス応答レプリカの存在を検証するステップを含む。
端末の上記実施の形態は、以下の利点を与える。
x個の最高相関出力ピークの位置を使用することにより、方法のロバスト性が向上する。
推定チャンネルインパルス応答中の(m−1)個の最高相関出力ピークの位置を使用することにより、最も低い相関出力ピークの位置の検出が、このピークの出力が非常に小さく又はほとんどゼロの場合であっても可能になる。
チャンネルインパルス応答レプリカの存在を検証することにより、ゴーストピークの存在又は不存在に応じてFFT−ウィンドウ位置を微調整するための最良の方法を選択することができる。
本発明はまた、粗OFDMシンボル同期化ステップと、上記精密OFDMシンボル同期化段階とを含むOFDMシンボル受信方法にも関する。
本発明はまた、
OFDMシンボル中に存在する受信された所定のパイロットから推定チャンネルインパルス応答を形成するためのチャンネルインパルス応答推定器であって、上記所定のパイロットは、n個のキャリア周波数に対応する周波数間隔でOFDMシンボル内に配置され、それらの位置が一つのOFDMシンボルから次のOFDMシンボルへとk個のキャリア周波数だけシフトされ、それにより、m*k=n(m,n及びkは1よりも大きい整数)となる、チャンネルインパルス応答推定器と、
上記推定チャンネルインパルス応答中の少なくとも一つの出力ピークの位置に従って、OFDMシンボルを受信するために使用される時間領域−周波数領域ウィンドウの位置を微調整するための微調整器であって、微調整のために使用される少なくとも一つの出力ピークの位置を見出すために、Tu/n(TuはOFDMシンボルの変調の継続時間)の倍数だけ離間される相関出力ピークの位置を使用するようになっている微調整器と、
を備える精密OFDMシンボル同期装置にも関する。
OFDMシンボル中に存在する受信された所定のパイロットから推定チャンネルインパルス応答を形成するためのチャンネルインパルス応答推定器であって、上記所定のパイロットは、n個のキャリア周波数に対応する周波数間隔でOFDMシンボル内に配置され、それらの位置が一つのOFDMシンボルから次のOFDMシンボルへとk個のキャリア周波数だけシフトされ、それにより、m*k=n(m,n及びkは1よりも大きい整数)となる、チャンネルインパルス応答推定器と、
上記推定チャンネルインパルス応答中の少なくとも一つの出力ピークの位置に従って、OFDMシンボルを受信するために使用される時間領域−周波数領域ウィンドウの位置を微調整するための微調整器であって、微調整のために使用される少なくとも一つの出力ピークの位置を見出すために、Tu/n(TuはOFDMシンボルの変調の継続時間)の倍数だけ離間される相関出力ピークの位置を使用するようになっている微調整器と、
を備える精密OFDMシンボル同期装置にも関する。
上記同期装置の実施の形態は、以下の特徴の一つ又は複数を備え得る。
− 上記微調整器は、x個(xは3以上の奇数)の最高相関出力ピークの位置から、微調整のために使用される各相関出力ピークの位置を見出すように構成されている。
− 上記微調整器は、m−1個の最高相関出力ピークよりも小さい最小相関出力ピークの位置から、微調整のために使用される各相関出力ピークの位置を見出すように構成されている。
− PLは、最小相関出力ピークの位置、
Tuは、OFDMシンボルの変調の継続時間、
「mod」は、「モジュロ(modulo)」演算のためのシンボル、
であるとすると、
上記微調整器は、以下の値
に従って微調整するように構成されている。
Tuは、OFDMシンボルの変調の継続時間、
「mod」は、「モジュロ(modulo)」演算のためのシンボル、
であるとすると、
上記微調整器は、以下の値
本発明はまた、
OFDMシンボルを受信するために使用される時間領域−周波数領域ウィンドウの粗い位置決めのための粗OFDM同期装置と、
上記時間領域−周波数領域ウィンドウの精密な位置決めのための上記精密OFDMシンボル同期装置と、
を備えるOFMDシンボル受信器にも関する。
OFDMシンボルを受信するために使用される時間領域−周波数領域ウィンドウの粗い位置決めのための粗OFDM同期装置と、
上記時間領域−周波数領域ウィンドウの精密な位置決めのための上記精密OFDMシンボル同期装置と、
を備えるOFMDシンボル受信器にも関する。
本発明のこれらの態様及び他の態様は、以下の説明、図面及び請求項から明らかである。
図1は、DVB−T(地上波デジタルビデオ放送)携帯端末2を示している。例えば、端末2は、携帯電話である。
端末2は、OFDM通信プロトコルに従って無線信号を受信するようになっている。信号は、OFDMシンボルを移送するために使用されるマルチキャリア信号である。
OFDMシンボルを受信するための端末の構造は周知であり、従って、簡単のため、図1は、本発明を理解するために必要な内容だけを示している。
端末2は、無線信号を受信するためのアンテナ4と、入力8を介してアンテナ4に接続されたOFDMシンボル受信器6とを有する。例えば、受信器6は、受信信号に対応するベースバンド信号を出力10を介して出力する無線周波数受信器である。
受信器6は、高速フーリエ変換器14と、入力8にその入力が接続される粗同期装置16とを有する。
変換器14は、FFT−ウィンドウの間に受信信号に対してFFT(高速フーリエ変換)を行うように構成されている。
同期装置16は、post−FFT演算を行うことができるようにFFT−ウィンドウを十分正確に配置することからなる粗OFDMシンボル同期化を行うようになっている。
同期装置16は、変換器14のFFT−ウィンドウ位置を調整するために粗調整命令を出力する。
post−FFT演算は、変換器14によって出力される周波数領域内のシンボルに対して実行される演算に関連している。
受信器6は、OFDMシンボル中に存在する散乱パイロットを使用して精密OFDMシンボル同期化を行うための精密同期装置20も有する。より正確には、パイロットは、推定チャンネルインパルス応答を受信器によって形成できるように信号中で繰り返し送られる所定のシンボルである。例えば、散乱パイロットは、これらの信号の受信の間の全体に亘って連続的に送られる。例えば、DVB−T規格では、一つの所定のパイロットが一つのシンボルから次のシンボルへとk個のキャリア周波数だけシフトされ、それにより、当該パイロットは、m個のOFDMシンボルごとに同じ周波数キャリアで送られる。一つのOFDMシンボル内には、n個のキャリア周波数だけ離間されるキャリア周波数で所定のパイロットが配置される。従って、m*k=nとなる。ここで、m,k及びnは1よりも大きい整数である。例えば、mは4に等しく、kは3に等しく、nは12に等しい。これは、周知のプロセスであり、そのため、これ以上詳細には説明しない。
同期装置20の入力は、シンボルを周波数領域で受信するために変換器14の出力に対して接続されている。
同期装置20は、受信信号中に存在する散乱パイロットから推定チャンネルインパルス応答を形成するためのチャンネルインパルス応答推定器22と、微調整器24とを有する。微調整器24は、推定チャンネルインパルス応答中の実質ピークの位置に従ってFFT−ウィンドウの位置を微調整することができる。
調整器24は、変換器14のFFT−ウィンドウ位置を微調整するために変換器14に対して微調整命令を出力する。
ここで、図2及び図3を参照して受信器6の動作について説明する。
図2のOFDMシンボル受信方法は粗同期化ステップ30を有しており、このステップの間に、同期装置16は、FFT−ウィンドウのための粗い位置を計算してそれを変換器14へ出力する。
粗同期化は、特許出願第WO2005/002164号に開示された方法に従って行われてもよい。
その後、ステップ32において、変換器14は、FFT−ウィンドウによって規定された時間間隔の間に受信信号の高速フーリエ変換を行い、周波数領域の受信OFDMシンボルを出力する。
その後、段階34の間に、同期装置20が精密シンボル同期化を行う。
段階34の始めに、ステップ36において、推定器22は、変換器14によって出力されたシンボル中に存在する散乱パイロットを使用して推定チャンネルインパルス応答を形成する。推定チャンネルインパルス応答は、所定のインパルスに応じた時間領域のチャンネルパワー特性を表している。一般に、チャンネルインパルス応答は、IFFT−ウィンドウ内でIFFT(高速フーリエ逆変換)を使用して計算される。IFFT−ウィンドウは、
の幅である。ここで、Tuは、OFDMシンボルの継続時間に対応するOFDMシンボルの変調の継続時間−ガードインターバルである。m及びnは先に規定された整数である。
図3は、ステップ36の間に推定器22によって形成された推定チャンネルインパルス応答の一例を示している。受信信号は、強いドップラー効果によって乱される。
推定チャンネルインパルス応答は、二つのチャンネルインパルス応答レプリカ40−41に対応する6個の高出力ピークと、実質チャンネルインパルス応答42とを有する。そのうちの高出力ピークは所定の限界S1よりも高い。レプリカ40及び41は、チャンネル応答42の両側に対称的に配置されており、Tu/nに等しい時間間隔だけチャンネル応答42のピークから離間されている。
また、図3は、チャンネルインパルス応答レプリカ44に対応する二つの低出力ピークも示している。説明目的のため、レプリカ44のピークの出力は、限界S1よりも低い。
応答42のピークは、実質チャンネルインパルス応答に対応する実質ピークである。レプリカ40、41及び44のピークは、例えばドップラー効果に起因するチャンネルインパルスレプリカに対応するゴーストピークである。
説明目的のため、レプリカ40及び41のピークは、応答42のピークよりも高い出力を有する。そのため、この状態では、最初の高出力ピーク、即ち、レプリカ40の最初のピークの位置に基づく微調整が正確に機能しない。
次に、ステップ36の間に形成された推定チャンネルインパルス応答が図3に示されるものであると仮定する。
推定チャンネルインパルス応答が形成された場合、ステップ48において、調整器24は、推定チャンネルインパルス応答中のゴーストピークの存在を検証する。そうするために、調整器24は、推定チャンネルインパルス応答を走査して、高出力ピーク、即ち、限界S1よりも高い出力ピークを検出する。
その後、調整器24は、相互に関連付けられ且つTu/nの倍数だけ離間される高出力ピークが存在するかどうかを決定する。そのような高出力ピークが存在する場合、このことは、ゴーストピークが存在することを意味する。そのような高出力ピークが存在しない場合には、推定チャンネルインパルス応答中にゴーストピークが存在しない。
調整器24は、チャンネルインパルス応答レプリカの構造と実質チャンネルインパルス応答の構造とが相互に関連付けられており、それにより、それらの構造が類似しているという知識を使用する。例えば、図3において、各レプリカ40、41及び44及び応答42は、かなりの振幅の二つのピークを有する。
また、調整器24は、各実質ピーク及びその対応するゴーストピークが常にTu/nの倍数だけ離間されているという教示を使用する。
一つの実質ピーク及びその対応するゴーストピークだけが同時に処理されることが好ましい。
ステップ50では、ゴーストピークが存在しない場合、調整器24が推定チャンネルインパルス応答中の最も高い出力ピークの位置を見出す。その後、ステップ52において、調整器24は、この最も高い出力ピークの位置に基づいてFFT−ウィンドウの位置を微調整する。
一方、ステップ54では、図3の場合のようにゴーストピークが存在する場合、調整器24は、最も高い相関ピークの位置から、レプリカ40の各低出力ゴーストピークの位置を見出す。各低出力ゴーストピークは、m−1個の対応する最高相関ピークよりも小さい一つの出力だけを有する。低出力ゴーストピークは、他のm−1個の相関ピークからTu/nの倍数だけ離間され且つ最も低い出力を有するピークに対応する。図3の推定チャンネルインパルス応答の場合には、レプリカ44中に二つの低出力ゴーストピークが存在する。尚、ピーク40−42の位置に従って低出力ピークの位置を決定することにより、レプリカ44のピークが所定の限界S1よりも高いか又は低いかどうかが重要でなくなる。例えば、ここでは、レプリカ44のピークが限界S1よりも小さく、そのため、これらのピークはステップ48の間に使用されない。レプリカ44におけるピークの出力は、ゼロと同じ程度に小さくてもよい。また、低出力ゴーストピークの位置を決定するためには、応答42のピークがレプリカ40及び41のピークより小さいことは重要ではない。
レプリカ44のピークの位置が見出された場合、ステップ58において、調整器24は、応答42の実質ピークの位置を特定する。実際には、各実質ピークの位置は、
に等しい所定の時間間隔だけレプリカ44の対応する相関ピークの位置から離間されている。尚、実質ピーク位置は、常にIFFT−ウィンドウ内に位置する。従って、以下の関係を使用して各実質ピーク位置を見出すことができる。
ステップ60では、各実質ピークにおける位置PRが見出されると、調整器24は、位置PRに基づいてFFT−ウィンドウの位置を微調整する。
ステップ32乃至ステップ60は、繰り返されてもよい。
本教示によれば、実質ピークよりも高いゴーストピークが存在する場合であっても、実質ピーク位置を見出すことができることに留意することは重要である。
また、この方法は、各実質ピークにおける(m−1)個のゴーストピークを消去するために使用することもでき、それにより、結果として得られる応答に対して標準的なアルゴリズムを適用することができる。
上記受信器及び方法は、シンボル同期化のためのパイロット及びOFDM変調を使用する任意の通信システムで使用することができる。
また、x個の最高相関出力ピークの間で、他の選択されたピークの対称軸に中心付けられる位置を有するピークを選択することもできる。尚、xは、3以上の奇数である。
Claims (11)
- 精密OFDM(直交周波数分割多重)シンボル同期化方法において、
OFDMシンボル中に存在する受信された所定のパイロットからチャンネルインパルス応答を推定するステップであって、前記所定のパイロットが、n個のキャリア周波数に対応する周波数間隔でOFDMシンボル内に配置され、それらの位置が一つのOFDMシンボルから次のOFDMシンボルへとk個のキャリア周波数だけシフトされ、それにより、m*k=n(m,n及びkは1よりも大きい整数)となるステップと、
推定されたチャンネルインパルス応答中の少なくとも一つの出力ピークの位置に従って、OFDMシンボルを受信するために使用される時間領域−周波数領域ウィンドウの位置を微調整するステップと、
を含み、
前記推定チャンネルインパルス応答中にチャンネルインパルス応答レプリカが存在する場合には、微調整のために使用される少なくとも一つの出力ピークの位置を見出すために、Tu/n(TuはOFDMシンボルの変調の継続時間)の倍数だけ離間される相関出力ピークの位置が使用されることを特徴とする方法。 - 微調整のために使用される各出力ピークの位置は、x個(xは3以上の奇数)の最高相関出力ピークの位置から見出されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 微調整のために使用される各出力ピークは、m−1個の最高相関出力ピークよりも小さい最小相関出力ピークの位置から見出されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- Tu/nの倍数だけ離間される相関出力ピークの存在を検査することにより、前記推定チャンネルインパルス応答中のチャンネルインパルス応答レプリカの存在を検証するステップを含むことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の方法。
- 粗OFDMシンボル同期化ステップと、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の方法に係る精密OFDMシンボル同期化段階とを含むことを特徴とするOFDMシンボル受信方法。
- OFDMシンボル中に存在する受信された所定のパイロットから推定チャンネルインパルス応答を形成するためのチャンネルインパルス応答推定器であって、前記所定のパイロットは、n個のキャリア周波数に対応する周波数間隔でOFDMシンボル内に配置され、それらの位置が一つのOFDMシンボルから次のOFDMシンボルへとk個のキャリア周波数だけシフトされ、それにより、m*k=n(m,n及びkは1よりも大きい整数)となる、チャンネルインパルス応答推定器と、
前記推定チャンネルインパルス応答中の少なくとも一つの出力ピークの位置に従って、OFDMシンボルを受信するために使用される時間領域−周波数領域ウィンドウの位置を微調整するための微調整器であって、微調整のために使用される少なくとも一つの出力ピークの位置を見出すために、Tu/n(TuはOFDMシンボルの変調の継続時間)の倍数だけ離間される相関出力ピークの位置を使用するようになっている微調整器と、
を備えることを特徴とする精密OFDMシンボル同期装置。 - 前記微調整器は、x個(xは3以上の奇数)の最高相関出力ピークの位置から、微調整のために使用される各相関出力ピークの位置を見出すように構成されていることを特徴とする請求項7に記載の同期装置。
- 前記微調整器は、m−1個の最高相関出力ピークよりも小さい最小相関出力ピークの位置から、微調整のために使用される各相関出力ピークの位置を見出すように構成されていることを特徴とする請求項7に記載の同期装置。
- OFDMシンボルを受信するために使用される時間領域−周波数領域ウィンドウの粗い位置決めのための粗OFDM同期装置と、
前記時間領域−周波数領域ウィンドウの精密な位置決めのための請求項7乃至10のいずれか一項に記載の精密OFDMシンボル同期装置と、
を備えることを特徴とするOFMDシンボル受信器。
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