JP2009507434A - 通信チャネル推定 - Google Patents

Abstract

チャネル推定器は、既知の送信信号と雑音信号とを備える受信信号に基づいて、無線通信チャネルの特性を示すチャネル推定パラメータを決定するように構成される。チャネル推定器は、周波数の関数である既知の信号成分と雑音成分との合成の逆数である周波数領域表示を、受信信号に適用するように構成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一般に、通信システムに関し、更に詳しくは、チャネル推定に関する。

（３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９の下の優先権主張）
本願は、本願の譲受人に譲渡され、本明細書において参照によって明確に組み込まれている、２００５年９月２日出願の「ＭＥＭＯ ＯＮ ＩＭＰＲＯＶＥＤ ＣＨＡＮＮＥＬ ＥＳＴＩＭＡＴＩＯＮ ＡＬＧＯＲＩＴＨＭ」と題された仮出願６０／７１３，９９５号の優先権を主張する。

無線通信システムにおける受信機は、受信信号に関する無線通信チャネルの影響を取り消すために、受信信号をフィルタするかまたは処理するチャネル補償器をしばしば利用する。無線通信チャネルは、しばしば、散乱やマルチフェージングといったチャネル特性を有し、信号の複数のバージョンが、異なる時間にアクセス端末デバイスに到着する。チャンネル補償器は、受信信号の復調前にこの信号を処理する。符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）システムでは、例えば、この受信信号は、復調される前に、無線チャネル特性を少なくとも部分的に補償する線形等化器によって処理される。しかしながら、従来のチャネル推定器は、等化器機能のパフォーマンスを最大化しない不完全なチャネル推定を提供することに制限されている。特に、従来のチャネル推定器は、判定フィードバック等化器（ＤＦＥ： decision feedback equalizer）とともに使用するための十分正確なチャネル推定を提供することができない。

従って、改善されたチャネル推定器に対するニーズがある。

チャネル推定器は、既知の送信信号および雑音信号を含む受信信号に基づいて、無線通信チャネルの特性を示すチャネル推定パラメータを決定するように構成される。チャネル推定器は、周波数の関数である既知の信号成分と雑音成分との合成の逆数である周波数領域表示を受信信号に適用するように構成されている。

チャネル推定器は、無線通信チャネルを介して受信された信号に基づいて、無線通信チャネルのチャネル推定値を決定する。この受信信号は、少なくとも１つの既知の送信信号および雑音を含んでいる。典型的な実施形態では、チャネル推定器は、チャネルパラメータを決定するチャネルアナライザと、雑音低減パラメータを決定する非パスチャネルアジャスタとを含む。パラメータプロセッサは、チャネルパラメータと雑音低減パラメータとを合成して、チャネル推定値を生成する。チャネル推定値は、受信信号を処理するために使用される判定フィードバック等化器（ＤＦＥ）または線形等化器に適用することができる。チャネルアナライザは、周波数領域で表示される場合、既知の信号成分と雑音成分との合成の逆数を含む逆等化関数を、受信信号へ適用する。非パスチャネルアジャスタは、雑音低減パラメータを決定する。これは、チャネル推定値の一部として適用された場合、識別された信号パス遅延間の時間遅延ウィンドウ内でチャネル推定値を少なくとも部分的に低減する。サーチャは、基地局から受信機への信号パス間の相対的な時間遅延を識別するために、パイロット信号の時間遅延バージョンを検出する。ウィンドウフィルタは、パラメータプロセッサにおいて適用するための適切な雑音低減パラメータを決定する。その結果、識別された信号パス間の時間ウィンドウ内で、チャネル推定値が少なくとも部分的に低減される。

「典型的」（exemplary）なる用語は、本明細書では、「例、事例、または例示として役立つ」ことを意味するために使用される。本明細書で「典型的」であると記載される何れの実施形態も、他の実施形態よりも好適であるとか有利であるとか必ずしも解釈される必要はない。

図１は、本発明の典型的な実施形態に従ったチャネル補償器１０１に接続されたチャネル推定器１００のブロック図である。チャネル推定器１００は、ハードウェア、ソフトウェアおよび／またはファームウェアからなる任意の組合せで実現されうる。典型的な実施形態では、例えばセルラハンドセットやその他のポータブル通信デバイスのようなアクセス端末内のプロセッサ上で動作するソフトウェアコードが、チャネル推定器１００の機能を実行するため計算、比較、および調節を実行する。チャネル推定器１００に関して記述されたブロックの様々な機能および動作は、任意の数のデバイス、回路あるいは要素において実現されうる。機能ブロックのうちの複数は、単一デバイス内に統合することができる。また、任意の単一デバイスにおいて実行されるものとして記載された機能は、ある環境において、幾つかのデバイスによって実現されうる。例えば、サーチャ１１８の機能のうちの幾つかは、ある環境では、チャネルアナライザによって実行されうる。特定の実装に依存して、信号のうちの幾つかは、時間領域または周波数領域で処理されうる。典型的な実施形態におけるチャネル推定器１００は、簡潔さおよび明瞭さのために図１で省略したその他の機能およびブロックも含む。

チャネル推定器１００は、基地局から送信され無線通信チャネルを介して受信された信号を処理するために、線形等化器あるいは判定フィードバック等化器のようなチャネル補償器１０１によって使用されるチャネル推定値１０４を生成する。結果として得られる補償信号１０６は、更なる処理のために、受信機内の復調器へ転送される。チャネル推定値１０４は、周波数の関数であり、無線通信チャネルのネガティブな影響を低減するために、チャネル補償器１０１によって利用されることが可能なパラメータ、変数および／または定数の任意の組み合わせを含むことができる。例えば、チャネル補償器１０１は、雑音を除去し、受信信号１０２を操作して、到来する信号１０２の複数の時間遅延バージョンを組み合わせる。適切なチャネル補償器の一例は、その全体が本明細書において参照によって組み込まれている“Ｄｅｃｉｓｉｏｎ Ｆｅｅｄｂａｃｋ Ｅｑｕａｌｉｚｅｒ ｆｏｒ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ Ｓｉｇｎａｌｓ”と題され２００６年３月２１日に出願された米国特許出願ＸＸ／ＸＸＸ，ＸＸＸ（代理人整理番号０５１２３８）に記載されているＤＦＥを含む。

チャネル推定器１００は、典型的な実施形態において、チャネルアナライザ１０８および信号パスプロセッサ１１０を含む。しかしながら、幾つかの状況では、信号パスプロセッサ１１０またはチャネルアナライザ１０８は、省略されうる。更に、チャネル推定値１０４を生成するために、チャネルパラメータ１１２を生成するためのその他の技術が、信号パスプロセッサ１１０とともに使用される。到来する受信信号１０２は、チャネル補償器１０１、チャネルアナライザ１０８、および信号パスプロセッサ１１０において受信される。

チャネルアナライザ１０８は、無線通信チャネル特性を示すチャネルパラメータ１１２を決定するために、受信信号に、逆等化関数を適用する。この逆等化関数は、周波数領域における表示に関して議論されるが、チャネルアナライザ１０８は、時間領域における処理を実行することもできる。例えば、チャネルアナライザ１０８応答は、周波数領域で設計されるかもしれないが、ある環境では時間領域で実施されうる。当業者であれば、様々な時間−周波数領域変換、周波数−時間領域変換、および周波数領域処理が組み合わされ、時間領域において処理されうることを認識するだろう。逆等化関数は、周波数領域で表わされた時、既知の信号成分および雑音成分の合成の逆数を含む。従って、チャネルアナライザ１０８によって生成されるチャネルパラメータ１１２は、チャネルアナライザ１０８によって使用された例えばパイロット信号のような基準信号の信号対雑音比（ＳＮＲ）に部分的に基づく。基準信号が高いＳＮＲを持つ周波数成分は、チャネルパラメータ１１２を決定する場合に、チャネルアナライザ１０８によって強調される。逆に、基準信号が低いＳＮＲを持つ周波数成分は、チャネルパラメータ１１２を決定する場合に、チャネルアナライザ１０８によって軽視される。典型的なチャネルアナライザ１０８を、図２を参照して更に詳細に説明する。

パラメータプロセッサ１１６によって適用された場合、フィルタ時間ウィンドウ内で、チャネルパラメータ１１２の振幅を少なくとも部分的に低減する雑音低減パラメータ１１４を、信号パスプロセッサ１１０は生成する。チャネルパラメータに適用された時、雑音低減パラメータは、フィルタ時間ウィンドウを反映するチャネル推定値になる。その結果、チャネル補償器１０１によって適用された場合、雑音が低減される。従って、雑音低減パラメータ１１４は、特定の遅延において存在する信号パスの尤度に関連する情報を提供することによって、補償信号１０６における雑音を低減する。サーチャ１１８は、例えばパイロット信号のような既知の信号の時間オフセットバージョンを検出することにより、信号パス間の相対的な時間遅れを識別する。サーチャ１１８は、以下に説明するような典型的な実施形態において、周波数領域で実施されるが、サーチャ１１８は、ある環境では、時間領域内で実施されうる。サーチャ１１８は、信号パス間の少なくともパス時間オフセット１２０を含む信号パス記述を生成する。典型的な実施形態では、最小の遅れを伴う信号パスのような基準信号パスからの時間オフセットが、信号パスの関連する振幅および位相とともにメモリに格納される。従って、サーチャ１１８は、対応する振幅および位相とともに信号パス時間オフセットのテーブルを作成する。パス時間オフセット１２０の決定のための適切な技術について、図６を参照して以下に記載する。ウィンドウフィルタ１２２は、チャネル補償信号１０６における雑音を低減するためにフィルタされるべき識別済パス時間オフセット間のフィルタウィンドウを決定する。ウィンドウフィルタは、雑音低減パラメータ１１４を生成する。これは、パラメータプロセッサ１１６によって適用された場合、チャネル推定値によって反映されるようなパス時間オフセット間のフィルタウィンドウとなる。典型的な実施形態では、フィルタウィンドウは、識別された信号パス時間オフセットのおのおのから±３．５チップ伸びる送信ウィンドウ間に配置される。従って、フィルタウィンドウは、パス時間オフセットにおいて中心を持つ７チップ長さの送信ウィンドウ間に配置される。後述するように、識別された信号パスから実質的に離れた遅れにおける雑音を低減するために、最大遅延フィルタウィンドウが、最大遅延送信ウィンドウの外部に適用される。

生成された雑音低減パラメータ１１４は、パラメータプロセッサ１１６によって処理された場合、フィルタ時間ウィンドウ内のチャネルパラメータ１１２を少なくとも部分的に減衰させる。ある状況では、フィルタ時間ウィンドウ内でチャネルパラメータ１１２を完全に減衰させるために、チャネル推定値１０４をゼロに設定することができる。ウィンドウフィルタ１２２によって生成される雑音低減パラメータ１１４は、パラメータプロセッサ１１６によって処理された場合、チャネルパラメータ１１２が、フィルタ時間ウィンドウ外で変化しないように設定されうる。典型的な実施形態では、フィルタ時間ウィンドウの外側の位置は、識別された信号パス時間オフセットのうちの少なくとも１つから常に±３．５チップ内である。典型的な実施形態では、雑音低減パラメータ１１４は、チャネルパラメータが、フィルタ時間ウィンドウの外側で全く減衰されず、フィルタ時間ウィンドウ内で完全に減衰されるように設定される。しかしながら、雑音低減パラメータ１１４のその他の設定もまた可能である。例えば、雑音低減パラメータ１１４は、推定されたパラメータＳＮＲに基づいて、チャネルパラメータ１１２が、適切なスケーリングファクタを持って、フィルタ時間ウィンドウの外部で減衰されるか、または、それらの振幅が、適切に選択されたしきい値よりも下がる場合にのみチャネルパラメータ１１２が完全に減衰されるように設定される。そのようなしきい値は、例えば、予測される雑音振幅よりも高いある倍数において、または、最大チャネルパラメータ１１２振幅よりも低いある割合において、または、全ての周波数にわたって取られたチャネルパラメータ１１２の平方自乗平均（ＲＭＳ）よりも低いある割合になるように選択される。例えば、適切なスケーリングまたはしきい値設定のような類似技術もまた、フィルタ時間ウィンドウ内に適用される雑音低減パラメータ１１４を決定する際に使用することができる。一般に、スケーリングファクタまたはしきいレベルは、フィルタ時間ウィンドウの内側および外側の異なる値に設定される。典型的な実施形態では、それらスケーリングファクタは、０および１にそれぞれ設定される。

パラメータプロセッサ１１６は、雑音低減パラメータ１１４をチャネルパラメータ１１２と組み合わせて、信号パスプロセッサ１１０のフィルタイングと、チャネルアナライザ１０８の等化機能とを反映するチャネル推定値１０４を生成する。チャネル推定値１０４は、チャネル補償器１０１に適用され、復調器による更なる処理の前に、補償された受信信号１０６の信号対雑音比（ＳＮＲ）が最大化される。

図２は、典型的なチャネルアナライザ１０８のブロック図である。上述したように、チャネルアナライザ１０８は、応答が周波数領域で検討されるが、周波数領域または時間領域でも実施されうる。例えば、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）、逆ＦＦＴ（ＩＦＦＴ）、および図２を参照して記述される逆等化関数が、周波数領域ではなく時間領域における計算を実行する時間領域実施に組み合わされる。しかしながら、多くの状況において、周波数領域実施を用いてプロセッサによって実行される計算タスクは、時間領域実施において必要とされる計算タスクよりも大変ではない。

受信信号１０２は、ＦＦＴプロセッサ２０２によって、時間領域表示から周波数領域表示へ変換される。周波数領域逆等化器２０４は、チャネルパラメータ１１２を決定するために、周波数領域受信信号へ逆等化関数を適用する。逆等化関数は、既知の信号成分および雑音成分に少なくとも部分的に基づく。周波数領域で表された場合、逆等化関数は、既知の信号成分と雑音成分との合成の逆数を含む。典型的な実施形態では、逆等化関数は、

に等しい。ここで、Ｋ^＊（ｆ）は、周波数の関数である周波数領域における既知の信号の複素共役であり、Ｎは、推定された雑音スペクトル密度である。従って、既知の信号成分は、周波数の関数である既知の信号の絶対値の平方であり、雑音成分は、推定された雑音の絶対値の平方である。推定された雑音２０６，Ｎは、幾つかの状況においては周波数の関数であるが、典型的な実施形態では定数である。典型的な実施形態では、Ｎは、周期にわたって連続的に復調されたパイロットシンボルの差のＲＭＳに基づいて決定される。連続的に復調されたパイロットシンボル間の差が計算され、この差のＲＭＳが、適切な期間にわたって判定される。典型的な実施形態では、その期間は３２パイロットシンボルであるが、他の期間もまた使用することができる。Ｎは、適切な規格化ファクタを用いてスケーリングされた後の計算済ＲＭＳ値に設定される。規格化ファクタは、パイロットシンボル長さ、信号帯域幅、周波数分解能、および、幾つかの状況においては恐らくその他のファクタに基づいて決定される。

既知の信号２０８は、周波数の関数であり、例えばパイロット信号２１０のように、メモリ内のアプリオリな信号と、受信機２１４によって受信された後に決定された受信信号２１２との任意の組み合わせを含む。既知の信号は、逆等化器２０４によって処理された場合、周波数領域で表示されるので、パイロット信号２１０は、周波数領域表示として格納されるか、周波数領域へ変換されるかの何れかである。パイロット信号表示は、パルス形状のスペクトル表示と同様に、パイロットシーケンスも反映する。

受信および復調された信号は、受信信号に対応する推定送信信号を再生成するために、基地局で使用される技術に従って変調および処理される。信号再生成部２１６は、推定送信信号２１８を生成するために、基地局におけるものと同じ技術を用いて、信号を変調、拡散、スクランブル、もしくは処理する。推定送信信号２１８は、既知の信号２０８の一部として逆等化器２０４へ適用される前に、ＦＦＴプロセッサ２２０によって周波数領域へ変換される。

従って、典型的な実施形態では、チャネルアナライザ１０８は、既知の信号の平方と雑音推定値の平方とによって除された既知の信号の複素共役に等しい周波数領域表示の逆等化関数を適用する。従って、逆等化関数は、典型的な実施形態において、最小平均自乗誤差（ＭＭＳＥ）関数である。結果として得られるチャネルパラメータは、受信機による更なる処理の前に、受信信号の信号対雑音比（ＳＮＲ）を最大化するために、例えばＤＦＥのようなチャネル補償器に適用される。

図３は、典型的な信号パスプロセッサ１１０のブロック図である。サーチャ１１８は、信号１０２の一部であるパイロット信号の時間オフセットバージョンを識別する。典型的な実施形態では、サーチャ１１８は、周波数領域において、到来信号１０２を処理する。その結果、受信信号１０２は、ＦＦＴプロセッサ３０２において、時間領域から周波数領域へ変換される。サーチャ１１８は、周波数領域における畳み込み演算を行なうために、パディングされたパイロット基準信号を使用する。パスサーチャ１１８は、受信機システムにおいて受信されたパイロット信号の時間シフトバージョンに基づいて、送信機から受信機システムへの複数の信号パスを識別する。時間領域サーチャの一例は、到来するデータストリーム（受信信号）を、パイロットチャネル（ＣＰＩＣＨ）の準ランダム雑音（ＰＮ）シーケンスのローカルコピーと相関付ける相関器を含む。基地局から送信されたパイロット信号は、オリジナルのパイロット信号の時間シフトバージョンとしてサーチャに到着する。サーチャ１１８は、基地局から受信機システムへの信号パスを識別するために、複数の時間シフト信号の相対的な時間オフセットとエネルギーレベルを判定する。周波数領域において２つの信号を掛け合わせることによって、時間領域における周期的な畳み込みとなる。ブロック長さよりも長いパイロットシーケンスを用いて基準パイロット信号を処理する際における誤りを最小にするために、基準パイロット信号がパディングされ、周波数領域における周期的な畳み込みが可能となる。典型的な実施形態では、プレフィックスおよびサフィックスがパイロットシーケンスに加えられる。適切なサフィックスおよびプレフィックスは、パイロットシーケンスの開始および終了において、パイロットシーケンスにゼロパディングすることを含む。

結果として得られる周波数領域におけるスペクトルは、識別されたパイロット信号バージョンの表示と、周波数領域における信号パスの表示とを含む。周波数領域信号パス３０６は、ＩＦＦＴプロセッサ３０８によって、周波数領域から時間領域へ変換される。信号パス１２０の時間領域表示は、適切なフィルタウィンドウを決定するために、時間領域においてウィンドウフィルタ１２２によって適用される。

図４は、時間スペクトル４００内の識別済信号パス４０２，４０４および４０６の例示である。図４は３つの信号パス４０２，４０４および４０６を示すが、任意の数の信号パスがサーチャ１１８によって識別されうる。ウィンドウフィルタ１２２は、識別された信号パスのまわりに送信ウィンドウ４０８，４１２および４１４を、他の遅延時間内にフィルタウィンドウ４１６，４１８を配置する。典型的な実施形態では、送信ウィンドウ４０８，４１２，４１４の各々は、７チップの長さを持っており、識別された信号パスを中心としている。合成送信ウィンドウ４１０は、２つのオーバーラップする送信ウィンドウ４１２，４１４によって形成される。従って、図４に示す例では、第１のフィルタ時間ウィンドウ４１６は、第１の識別信号パス４０２から３．５乃至６．５チップの間にある。第２のウィンドウ４１８は、１４．５チップから次の送信ウィンドウ（図示せず）まで及ぶ。ウィンドウフィルタ１２２は、パラメータプロセッサ１１６によってチャネルパラメータ１１２へ適用されるフィルタ時間ウィンドウ４１６，４１８になる雑音低減パラメータ１１４を生成する。フィルタ時間ウィンドウ４１６，４１８は、時間ウィンドウ内のチャネル推定値１０４をゼロに設定することによってチャネルパラメータ１１２を完全に減衰させるか、または、その他の減衰レベルを適用する。しかしながら、送信ウィンドウ４０８，４１２および４１４内では、チャネル推定値１０４は、対応するチャネルパラメータ１１２と同じに設定される。あるいは、適切に選択された減衰が適用されうる。チャネルパラメータ１１２とチャネル推定値１０４との間の関係は、チャネルパラメータがフィルタ時間ウィンドウ内に入るか、送信ウィンドウ内に入るかに少なくとも部分的に応じて判定される。

典型的な実施形態では、識別された信号パス４０２，４０４，４０６から極めて離れた遅れにおける雑音を低減するために、最大遅延フィルタウィンドウ４２２が、最大遅延送信ウィンドウ４２０の外側に適用される。適切な最大遅延送信ウィンドウ４２０は、ＣＤＭＡ２０００プロトコルに従って動作するシステムの場合、−４チップから＋２０チップへ及ぶ。最大遅延フィルタウィンドウ４２２は、最大遅延送信ウィンドウ４２０から伸びており、信号パスが存在することがほとんどありそうもない領域における雑音を低減する。ＣＤＭＡ２０００システムの場合、１６チップからなる遅延は、フィルタ信号パスを回避するために十分長いが、最初の到来信号が検出されないかもしれず、信号のサイドローブが最大遅延フィルタウィンドウ４２２の端部近傍で検出されうるフィルタパスを回避するために、更に４チップが加えられる。

図５は、本発明の典型的な実施形態に従ってチャネル推定値を生成する方法のフローチャートである。この方法は、ハードウェア、ソフトウェア、および／またはファームウェアからなる任意の組み合わせによって実施されうる。典型的な実施形態では、この方法は、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）によって実施される。

ステップ５０２では、チャネルパラメータが生成される。周波数の関数である既知の信号成分と、周波数領域で表される雑音成分との合成の逆数が、到来する受信信号に適用される。典型的な実施形態では、受信信号は、周波数領域において、

によって掛け合わされる。雑音推定値Ｎは、幾つかの状況において、周波数の関数でありうる。

ステップ５０４では、雑音低減パラメータが生成される。パラメータプロセッサによって適用された時、雑音低減パラメータは、どの信号パスも識別されない時間ウィンドウ内において、チャネルパラメータを少なくとも部分的に減衰させる時間フィルタウィンドウとなる。典型的な実施形態では、フィルタ時間ウィンドウが、送信ウィンドウ間の時間遅れに配置される。ここでは、識別された信号パスの時間遅れの後、３．５チップに至る前に、時間ウィンドウが３．５チップ確立される。サーチャが、パス時間オフセット１２０を識別した後、ウィンドウフィルタ１２２は、時間ウィンドウのサイズおよび位置を決定する。図６に関して以下に記載する方法は、パス時間オフセット１２０を決定するための適切な技術の例を与える。

ステップ５０６において、雑音低減パラメータおよびチャネルパラメータが組み合わされ、チャネル推定値が生成される。例えばＤＦＥまたは線形等化器のようなチャネル補償器が適用された場合、チャネル推定値は、信号パスを含まないであろう時間遅れ内での信号の寄与を最小にすることによって、無線通信チャネルの影響を最小化し、雑音を低減する。

図６は、実施形態に従ってパス時間オフセット１２０を決定する方法のフローチャートである。従って、図６を参照して示す方法は、パス時間オフセット１２０を決定するための適切な技術の例を提供する。典型的な実施形態では、ＡＳＩＣまたはプロセッサ内で実行されるコードは、サーチャの機能を実施し、パス時間オフセット１２０を決定する。

ステップ６０２では、信号パス遅延ｄのしきい値Ｔ（ｄ）が、各信号パス遅延について、初期値Ｔ＿ＩＮＩＴに設定される。典型的な実施形態では、ｄは、整数チップ値であり、遅延が最大遅延（ＭＡＸ＿ＤＥＬＡＹ＿ＳＰＲＥＡＤ）よりも大きくなるように、ゼロから十分大きな遅延までの範囲を取る。最大遅延（ＭＡＸ＿ＤＥＬＡＹ＿ＳＰＲＥＡＤ）は、信号パスが存在しそうもない遅れである。ＣＤＭＡ２０００に従って動作するシステムでは、ＭＡＸ＿ＤＥＬＡＹ＿ＳＰＲＥＡＤは、１６以上のチップに設定される。ＷＣＤＭＡに従って動作するシステムでは、ＭＡＸ＿ＤＥＬＡＹ＿ＳＰＲＥＡＤは、４８以上のチップに設定される。幾つかの状況では、その他の時間遅延および最大遅延を使用することができる。

ステップ６０４では、時間領域チャネル推定値Ｈ（ｄ）が、各信号パス遅延について受信される。典型的な実施形態では、チャネルアナライザ１０８によって決定されたチャネルパラメータ１１２が、時間領域における遅延に適用される。

ステップ６０６では、雑音フロアＮが推定される。典型的な実施形態では、Ｎは最大遅延拡散ウィンドウ外の平均電力に決定される。従って、ｄの平均雑音電力が決定される。ここで、ｄは、ＭＡＸ＿ＤＥＬＡＹ＿ＳＰＲＥＡＤよりも大きい。

ステップ６０８では、Ｄはゼロに初期化される（Ｄ＝０）。

ステップ６１０では、ｄが最大遅延（ＭＡＸ＿ＤＥＬＡＹ＿ＳＰＲＥＡＤ）未満であるかが判定される。ｄが最大遅延未満である場合、この方法はステップ６１２において継続する。そうでない場合には、この方法はステップ６０４に戻り、各ｄのため、新たな時間領域チャネル推定値を得る。

ステップ６１２では、ｄに対する時間領域チャネル推定値の絶対値の自乗（｜Ｈ（ｄ）｜^２）が、雑音推定値Ｎと比較される。｜Ｈ（ｄ）｜^２＜Ｎである場合、本方法はステップ６１４において継続する。そうでない場合には、本方法はステップ６１６において継続する。

ステップ６１４では、ｄのしきい値が増加され、ステップ６１６では、ｄのしきい値が低減される。典型的な実施形態では、Ｔ（ｄ）は、ステップ６１６において、（１−ａ）Ｔ（ｄ）−ａ（Ｔ＿ＩＮＩＴ）−Ｔ＿ＩＮＩＴに等しく設定され、ステップ６１４において、（１−ａ）Ｔ（ｄ）＋ａ（Ｔ＿ＩＮＩＴ）＋Ｔ＿ＩＮＴＩに等しく設定される。ここで、ａは、０と１との間の一定なフィルタパラメータ定数である。定数ａは、収束速度と精度との妥協として選択される。ａが減少すると、収束が遅くなるものの精度は向上する。従って、ステップ６１２，６１４，６１６によって実行されるしきい値調節によって、信号パスが以前に検出されたしきい値は低減され、信号パスが以前に検出されていないしきい値は増加される。その結果、信号パスが存在するものと誤って検出される尤度が低くなり、以前に識別された信号パスにおいて、信号の振幅が一時的に下がった場合に信号パスが存在しないと判定される尤度も低くなる。

ステップ６１８では、ｄの時間領域チャネル推定値の絶対値の自乗（｜Ｈ（ｄ）｜^２）が、ｄ、（Ｔ（ｄ））であるしきい値と比較される。（｜Ｈ（ｄ）｜^２）＞Ｔ（ｄ）である場合、本方法は、ステップ６２０において継続し、ｄは、有効な信号パスオフセットであると判定される。そうでない場合、本方法はステップ６２２において継続し、ｄは、無効な信号パスオフセットであると判定される。

ステップ６２４において、ｄは、１ずつインクリメントされる（ｄ＝ｄ＋１）。

当業者であれば、これら情報および信号が、種々異なった技術や技法を用いて表されることを理解するであろう。例えば、上述した記載の全体で引用されているデータ、指示、命令、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁場または磁性粒子、光学場または光学微粒子、あるいはこれら何れかの組み合わせによって表現されうる。

当業者であれば、更に、ここで開示された実施形態に関連して記載された様々な説明的論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップが、電子工学ハードウェア、コンピュータソフトウェア、あるいはこれらの組み合わせとして実現されることを理解するであろう。ハードウェアとソフトウェアとの相互互換性を明確に説明するために、様々に例示された部品、ブロック、モジュール、回路、およびステップが、それらの機能に関して一般的に記述された。それら機能がハードウェアとして又はソフトウェアとして実現されているかは、特定のアプリケーション及びシステム全体に課せられている設計制約に依存する。当業者であれば、各特定のアプリケーションに応じて変更した方法で上述した機能を実施しうる。しかしながら、この適用判断は、本発明の範囲から逸脱したものと解釈されるべきではない。

ここで開示された実施形態に関連して記述された様々の説明的論理ブロック、モジュール、および回路は、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、アプリケーションに固有の集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）あるいはその他のプログラマブル論理デバイス、ディスクリートゲートあるいはトランジスタロジック、ディスクリートハードウェア部品、又は上述された機能を実現するために設計された上記何れかの組み合わせを 用いて実現又は実行されうる。汎用プロセッサとしてマイクロプロセッサを用いることが可能であるが、代わりに、従来技術によるプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、あるいは状態機器を用いることも可能である。プロセッサは、たとえばＤＳＰとマイクロプロセッサとの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアに接続された１つ以上のマイクロプロセッサ、またはこのような任意の構成である計算デバイスの組み合わせとして実現することも可能である。

ここで開示された実施形態に関連して記述された方法やアルゴリズムのステップは、ハードウェアによって直接的に、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールによって、これらの組み合わせによって具現化される。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、リムーバブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、あるいは当該技術分野で知られているその他の型式の記憶媒体に収納されうる。典型的な記憶媒体は、プロセッサがそこから情報を読み取り、またそこに情報を書き込むことができるようにプロセッサに結合される。または、記憶媒体はプロセッサに統合されうる。このプロセッサと記憶媒体は、ＡＳＩＣ内に存在することができる。ＡＳＩＣは、ユーザ端末内に存在することもできる。あるいはこのプロセッサと記憶媒体は、ユーザ端末内のディスクリート部品として存在しうる。

開示された実施形態における上述の記載は、当該技術分野におけるいかなる人であっても、本発明の活用または利用を可能とするように提供される。これらの実施形態への様々な変形例もまた、当業者に対しては明らかであって、ここで定義された一般的な原理は、本発明の主旨または範囲を逸脱せずに他の実施形態にも適用されうる。このように、本発明は、ここで示された実施形態に制限されるものではなく、ここで記載された原理と新規の特徴に一致した最も広い範囲に相当するものを意図している。

図１は、典型的な実施形態に従ったチャネル推定器のブロック図である。 図２は、典型的なチャネルアナライザのブロック図である。 図３は、典型的な信号パスプロセッサのブロック図である。 図４は、時間スペクトル内で識別される信号パスの例示である。 図５は、典型的な実施形態に従ってチャネル推定値を生成する方法のフローチャートである。 図６は、典型的な実施形態に従って信号パスオフセットを決定する方法のフローチャートである。

Claims (59)

1. 既知の送信信号と雑音信号とを備える受信信号に基づいて、無線通信チャネルの特性を示すチャネル推定パラメータを決定するチャネル推定器であって、
   周波数の関数である既知の信号成分と雑音成分との合成の逆数である周波数領域表示を、前記受信成分に適用するように構成されたチャネル推定器。
2. 周波数領域表示である分母に前記合成を含む逆等化関数を適用するように更に構成された請求項１に記載のチャネル推定器。
3. 前記逆等化関数の周波数領域表示は、
   

   

   に等しく、Ｋ^＊（ｆ）は、周波数の関数である周波数領域における既知の信号の複素共役であり、Ｎは推定される雑音である請求項２に記載のチャネル推定器。
4. Ｎは周波数の関数である請求項３に記載のチャネル推定器。
5. Ｎは定数である請求項３に記載のチャネル推定器。
6. 周波数の関数である前記既知の信号成分と前記雑音成分との合成は、逆等化関数の周波数領域表示の分母に現れる請求項１に記載のチャネル推定器。
7. 前記合成は、前記既知の信号の自乗と、推定される前記雑音の自乗との合計に等しい請求項６に記載のチャネル推定器。
8. 前記既知の信号はパイロットチャネルを備える請求項７に記載のチャネル推定器。
9. 前記既知の信号は、以前の受信信号に基づいて再生成された送信信号を更に備える請求項８に記載のチャネル推定器。
10. 前記受信信号を時間領域から周波数領域へ変換するように構成された高速フーリエ変換（ＦＦＴ）プロセッサと、
    前記周波数領域の受信信号を、周波数の関数である前記既知の信号成分と前記雑音成分との合成の逆数である周波数領域表示と掛け合わせるように構成された周波数領域逆等化器と
    を更に備える請求項１に記載のチャネル推定器。
11. 前記既知の信号成分は、前記周波数領域におけるパイロットを備える既知の信号に基づく請求項１０に記載のチャネル推定器。
12. 前記既知の信号は、以前の受信信号に基づいて、前記周波数領域で再生成された送信信号を備える請求項１１に記載のチャネル推定器。
13. チャネル補償器によって用いられるチャネル推定値を生成する方法であって、
    周波数の関数である既知の信号成分と雑音成分との合成の逆数である周波数領域表示を、受信成分に適用することによって、既知の送信信号と雑音信号とを備える受信信号に基づいて、無線通信チャネルの特性を示すチャネル推定パラメータを決定することを備える方法。
14. 前記決定することは、周波数領域表示である分母に前記合成を含む逆等化関数を適用することを備える請求項１３に記載の方法。
15. 前記逆等化関数の周波数領域表示は、
    

    

    に等しく、Ｋ^＊（ｆ）は、周波数の関数である周波数領域における既知の信号の複素共役であり、Ｎは推定される雑音である請求項１４に記載の方法。
16. Ｎは周波数の関数である請求項１５に記載の方法。
17. Ｎは定数である請求項１５に記載の方法。
18. 前記既知の信号は、周波数領域パイロット信号を備える請求項１５に記載の方法。
19. 前記既知の信号は、以前の受信信号に基づいて再生成された送信信号を更に備える請求項１５に記載の方法。
20. チャネル推定値のチャネルパラメータへ適用される雑音低減パラメータを生成する信号パスプロセッサであって、
    送信機から前記信号パスプロセッサへの信号パスを識別するように構成されたサーチャと、
    前記チャネルパラメータへ適用された場合、前記識別された信号パスの時間遅延間のフィルタ時間ウィンドウ内の前記チャネルパラメータを少なくとも部分的に減衰させる雑音低減パラメータを生成するように構成されたウィンドウフィルタと
    を備える信号パスプロセッサ。
21. 前記雑音低減パラメータは、前記フィルタ時間ウィンドウ内でゼロチャネル推定値になる請求項２０に記載の信号パスプロセッサ。
22. 前記フィルタ時間ウィンドウは、前記識別された信号パスの時間遅延において中心を持つ送信時間ウィンドウ間に適用される請求項２０に記載の信号パスプロセッサ。
23. 前記送信時間ウィンドウは、７チップの長さを有する請求項２２に記載の信号パスプロセッサ。
24. 前記受信信号を時間領域から周波数領域へ変換するように構成された高速フーリエ変換（ＦＦＴ）プロセッサと、
    周波数領域信号パスを生成するために、周波数領域パイロット信号を、前記周波数領域の受信信号へ適用する前記サーチャと、
    前記ウィンドウフィルタによる処理のために、前記周波数領域で識別された信号パスを、時間領域で識別された信号パスへ変換するように構成された逆ＦＦＴプロセッサと
    を更に備える請求項２０に記載の信号パスプロセッサ。
25. 前記周波数領域パイロット信号は、パディングされたパイロット信号の周波数領域バージョンを備える請求項２４に記載の信号パスプロセッサ。
26. 前記パディングされたパイロット信号は、
    パイロットシーケンスと、
    前記パイロットシーケンスの前のプレフィックスシーケンスと、
    前記パイロットシーケンスの後のサフィックスシーケンスと
    を備える請求項２５に記載の信号パスプロセッサ。
27. 前記プレフィックスシーケンスは複数のゼロビットを備え、前記サフィックスシーケンスは複数のゼロビットを備える請求項２６に記載の信号パスプロセッサ。
28. チャネル推定値のチャネルパラメータへ適用される雑音低減パラメータを生成する方法であって、
    それぞれが基準に対する時間遅延を有する、送信機から受信機への、複数の信号パスを識別することと、
    前記チャネルパラメータへ適用された場合、前記識別された信号パスの時間遅延間のフィルタ時間ウィンドウ内の前記チャネルパラメータを少なくとも部分的に減衰させる前記雑音低減パラメータを生成することと
    を備える方法。
29. 前記雑音低減パラメータは、前記フィルタ時間ウィンドウ内でゼロチャネル推定値になる請求項２８に記載の方法。
30. 前記フィルタ時間ウィンドウは、前記識別された信号パスの時間遅延に中心を持つ送信時間ウィンドウ間に適用される請求項２８に記載の方法。
31. 前記送信時間ウィンドウは、７チップの長さを有する請求項３０に記載の方法。
32. 前記受信信号を時間領域から周波数領域へ変換することと、
    周波数領域信号パスを生成するために、周波数領域パイロット信号を、前記周波数領域の受信信号へ適用することと、
    前記雑音パラメータを生成する前に、前記周波数領域で識別された信号パスを、時間領域で識別された信号パスへ変換することと
    を更に備える請求項２８に記載の方法。
33. 前記周波数領域パイロット信号を適用することは、パディングされたパイロット信号の周波数領域バージョンを適用することを備える請求項３２に記載の方法。
34. 前記パディングされたパイロット信号は、
    パイロットシーケンスと、
    前記パイロットシーケンスの前のプレフィックスシーケンスと、
    前記パイロットシーケンスの後のサフィックスシーケンスと
    を備える請求項３３に記載の方法。
35. 前記プレフィックスシーケンスは複数のゼロビットを備え、前記サフィックスシーケンスは複数のゼロビットを備える請求項３４に記載の方法。
36. 既知の送信信号と雑音信号とを備える受信信号へ、チャネル補償器によって適用されるチャネル推定値を、チャネルパラメータと雑音低減パラメータとに基づいて生成するチャネル推定器であって、
    前記受信信号に基づいて、無線通信チャネルの特性を示すチャネルパラメータを決定するように構成され、かつ、周波数の関数である既知の信号成分と雑音成分との合成の逆数である周波数領域表示を、前記受信信号に適用するように構成されたチャネルアナライザと、
    前記チャネルパラメータに適用するための雑音低減パラメータを生成するように構成された信号パスプロセッサとを備え、
    前記信号パスプロセッサは、
    送信機から前記信号パスプロセッサへの信号パスを識別するように構成されたサーチャと、
    前記チャネルパラメータへ適用された場合、 前記識別された信号パスの時間遅延間のフィルタ時間ウィンドウ内の前記チャネルパラメータを少なくとも部分的に減衰させる雑音低減パラメータを生成するように構成されたウィンドウフィルタと
    を備えるチャネル推定器。
37. 前記チャネルアナライザは更に、周波数領域表示である分母に前記合成を含む逆等化関数を適用することを備えるように構成された請求項３６に記載のチャネル推定器。
38. 前記逆等化関数の周波数領域表示は、
    

    

    に等しく、Ｋ^＊（ｆ）は、周波数の関数である周波数領域における既知の信号の複素共役であり、Ｎは推定される雑音である請求項３７に記載のチャネル推定器。
39. Ｎは周波数の関数である請求項３８に記載のチャネル推定器。
40. Ｎは定数である請求項３８に記載のチャネル推定器。
41. 周波数の関数である前記既知の信号成分と前記雑音成分との合成は、前記逆等化関数の周波数領域表示の分母に現れる請求項３７に記載のチャネル推定器。
42. 前記合成は、前記既知の信号の自乗と、推定される前記雑音の自乗との合計に等しい請求項４１に記載のチャネル推定器。
43. 前記既知の信号はパイロットチャネルを備える請求項４２に記載のチャネル推定器。
44. 前記既知の信号は、以前の受信信号に基づいて再生成された送信信号を更に備える請求項４３に記載のチャネル推定器。
45. 前記チャネルアナライザは、
    前記受信信号を時間領域から周波数領域へ変換するように構成された高速フーリエ変換（ＦＦＴ）プロセッサと、
    前記周波数領域の受信信号を、周波数の関数である前記既知の信号成分と前記雑音成分との合成の逆数である周波数領域表示と掛け合わせるように構成された周波数領域逆等化器と
    を更に備える請求項３７に記載のチャネル推定器。
46. 前記既知の信号成分は、前記周波数領域におけるパイロットを備える既知の信号に基づく請求項４５に記載のチャネル推定器。
47. 前記既知の信号は、以前の受信信号に基づいて、前記周波数領域で再生成された送信信号を備える請求項４６に記載のチャネル推定器。
48. 前記雑音低減パラメータは、前記フィルタ時間ウィンドウ内でゼロチャネル推定値になる請求項３６に記載のチャネル推定器。
49. 前記フィルタ時間ウィンドウは、前記識別された信号パスの時間遅延に中心を持つ送信時間ウィンドウ間に適用される請求項３６に記載のチャネル推定器。
50. 前記送信時間ウィンドウは、７チップの長さを有する請求項２２に記載のチャネル推定器。
51. 前記信号パスプロセッサは、
    前記受信信号を時間領域から周波数領域へ変換するように構成された高速フーリエ変換（ＦＦＴ）プロセッサと、
    周波数領域信号パスを生成するために、周波数領域パイロット信号を、前記周波数領域の受信信号へ適用する前記サーチャと、
    前記ウィンドウフィルタによる処理のために、前記周波数領域で識別された信号パスを、時間領域で識別された信号パスへ変換するように構成された逆ＦＦＴプロセッサと
    を更に備える請求項３６に記載のチャネル推定器。
52. 前記周波数領域パイロット信号は、パディングされたパイロット信号の周波数領域バージョンを備える請求項５１に記載のチャネル推定器。
53. 前記パディングされたパイロット信号は、
    パイロットシーケンスと、
    前記パイロットシーケンスの前のプレフィックスシーケンスと、
    前記パイロットシーケンスの後のサフィックスシーケンスと
    を備える請求項５２に記載のチャネル推定器。
54. 前記プレフィックスシーケンスは複数のゼロビットを備え、前記サフィックスシーケンスは複数のゼロビットを備える請求項５３に記載のチャネル推定器。
55. チャネル補償器によって適用されるチャネル推定値を生成する方法であって、
    周波数の関数である既知の信号成分と雑音成分との合成の逆数である周波数領域表示を、受信信号に適用することによって、既知の送信信号と雑音信号とを備える前記受信信号に基づいて、無線通信チャネルの特性を示すチャネルパラメータを決定することと、
    それぞれが基準に対する時間遅延を有する、送信機から受信機への、複数の信号パスを識別し、前記チャネルパラメータへ適用された場合、前記識別された信号パスの時間遅延間のフィルタ時間ウィンドウ内の前記チャネルパラメータを少なくとも部分的に減衰させる前記雑音パラメータを生成することによって、雑音低減パラメータを生成することと
    を備える方法。
56. 前記決定することは、周波数領域表示である分母に前記合成を含む逆等化関数を適用することを備える請求項５５に記載の方法。
57. 前記逆等化関数の周波数領域表示は、
    

    

    に等しく、Ｋ^＊（ｆ）は、周波数の関数である周波数領域における既知の信号の複素共役であり、Ｎは推定される雑音である請求項５６に記載の方法。
58. Ｎは周波数の関数である請求項５７に記載の方法。
59. Ｎは一定である請求項５７に記載の方法。

Images