JP2010273364A - Ofdmシンボル時間追跡情報を使用するfftコレクションウィンドウ位置決め - Google Patents
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Abstract
【課題】フーリエ変換関数のコレクションウィンドウの位置決め方法を提供する。
【解決手段】第1の直交周波数分割多重(OFDM)シンボルおよび第2のOFDMシンボルが受信される。第1のOFDMシンボルは複数のシンボルを備えている。以下のうちの少なくとも2つによって特徴付けられる:遅延分散、最初の着信経路(FAP)または最終着信経路(LAP)。チャネル位置はチャネルインパルス応答から推定される。チャネル位置に関するポイントが選択される。コレクションウィンドウの開始は、第2のOFDMシンボルに対して選択されたポイントに位置決めされる。代替的に、遅延分散が所定の長さ未満であれば、ポイントが第1のアルゴリズムを使用してチャネル位置に関する第1の位置で選択される。選択されたポイントは、遅延分散が所定の長さよりも大きい場合、第2のアルゴリズムを使用してチャネル位置に関する第2の位置で選択される。
【選択図】図9A
【解決手段】第1の直交周波数分割多重(OFDM)シンボルおよび第2のOFDMシンボルが受信される。第1のOFDMシンボルは複数のシンボルを備えている。以下のうちの少なくとも2つによって特徴付けられる:遅延分散、最初の着信経路(FAP)または最終着信経路(LAP)。チャネル位置はチャネルインパルス応答から推定される。チャネル位置に関するポイントが選択される。コレクションウィンドウの開始は、第2のOFDMシンボルに対して選択されたポイントに位置決めされる。代替的に、遅延分散が所定の長さ未満であれば、ポイントが第1のアルゴリズムを使用してチャネル位置に関する第1の位置で選択される。選択されたポイントは、遅延分散が所定の長さよりも大きい場合、第2のアルゴリズムを使用してチャネル位置に関する第2の位置で選択される。
【選択図】図9A
Description
米国特許法第119条のもとでの優先権の主張
本出願は、2005年3月10日に出願された米国仮特許出願第60/660,717号の利点を特許請求するものであり、かつ非暫定的であり、これはこの譲渡人に譲渡され、その全体が参照として本明細書に組み込まれている。
本出願は、2005年3月10日に出願された米国仮特許出願第60/660,717号の利点を特許請求するものであり、かつ非暫定的であり、これはこの譲渡人に譲渡され、その全体が参照として本明細書に組み込まれている。
直交周波数分割多重化(OFDM)とは、全システム帯域幅を複数(N個)の直交周波数サブバンドに効果的に分割するマルチキャリア変調技術である。これらのサブバンドは、トーン、サブキャリア、ビンおよび周波数チャネルとも称される。OFDMによって、各サブバンドは、データ、パイロットまたはオーバーヘッド情報によって変調されることがあるそれぞれのサブキャリアと関連付けられる。
OFDMシステムにおいて、送信機はデータを処理して変調シンボルを取得し、さらに、変調シンボルに処理を実行してOFDMシンボルを生成する。そして送信機は通信チャネルを介してOFDMシンボルを調整および送信する。OFDMシステムは送信構造を使用してもよく、これによってデータはフレームごとに送信され、各フレームは具体的な時間分を有している。異なるタイプのデータ(例えば、トラヒック/パケットデータ、オーバーヘッド/コントロールデータ、パイロットなど)は各フレームの異なる部分で送信されてもよい。用語「パイロット」は概して、送信機および受信機両方が事前に知っているデータおよび/または送信のことである。
受信機は通常、送信機によって送信されるデータを適切に回復するために適切なフレームおよびOFDMシンボルタイミングを取得する必要がある。例えば、受信機は、フレーム単位で送信される異なるタイプのデータを適切に回復するために、各フレームの開始を知る必要がある場合もある。受信機はしばしば、各OFDMシンボルが送信機によって送信される時間や、通信チャネルによって導入される伝搬遅延を知っているわけではない。そして受信機は、相補的OFDM復調を受信OFDMシンボルに適切に実行するために、通信チャネルを介して受信される各OFDMシンボルのタイミングを明確にする必要があるだろう。
同期とは、フレームおよびOFDMシンボルタイミングを取得するために受信機によって実行されるプロセスのことである。受信機はまた、周波数エラー推定およびチャネル推定などの他のタスクを実行することもある。同期は、タイミングを改善し、かつチャネルの変化を補正するために異なる時点で生じることがある。チャネルの急激な変化はほとんど生じないため、無線システムはコヒーレントにこのタイミング変化を有することができる。
しばしばチャネルは様々な遅延およびマルチパスを経験する。信号の異なる反射や経路は異なる時点で受信機に達し、異なる大きさを有することが可能である。フェージングは受信信号の大きさに影響を与える。遅延分散とは、最初の着信経路(FAP)および最後の着信経路(LAP)間の差である。LAPは、実際に最後に受信された反射ではなく、一部の時間遅延制限および/または大きさ基準を満たす最後のものであってもよい。FAPおよびLAPの両方が正しく推定可能であり、かつこれに応じてOFDMシンボルタイミングが調整される場合、受信信号反射の大部分は建設的にデータ復調に使用可能である。
一態様では、マルチキャリア通信信号を分析するフーリエ変換関数のコレクションウィンドウを配置するための方法が開示される。一ステップでは、第1の直交周波数分割多重(OFDM)シンボルおよび第2のOFDMシンボルが受信される。該第1のOFDMシンボルは複数の周波数分割多重(FDM)シンボルを備えている。該第1のOFDMシンボルは、最初の着信経路(FAP)および最終着信経路(LAP)を備えることを特徴とする。チャネルインパルス応答が該複数のFDMシンボルを使用して決定される。チャネル位置は該チャネルインパルス応答から推定される。該チャネル位置に関するポイントが選択され、この場合該チャネル位置はFAP、LAPまたは遅延分散のうちの少なくとも2つによって特徴付けられる。該コレクションウィンドウの開始は該第2のOFDMシンボルに対して該ポイントに配置される。該ポイントは、遅延分散が所定の長さ未満の場合、第1のアルゴリズムを使用して該チャネル位置に関する第1の位置で選択される。代替的に、該ポイントは、該遅延分散が該所定の長さより大きい場合、第2のアルゴリズムを使用して該チャネル位置に関する第2の位置で選択される。該第1および第2のアルゴリズムは異なり、また該第1および第2の位置は異なる。
一態様において、マルチキャリア通信信号を分析するフーリエ変換関数のコレクションウィンドウを配置するための受信機が開示される。該受信機は、第1のOFDMシンボルおよび第2のOFDMシンボルを受信する手段と、該複数のFDMシンボルを使用してチャネルインパルス応答を決定する手段と、該チャネルインパルス応答からチャネル位置を推定する手段であって、該チャネル位置は遅延分散、FAPまたはLAPのうちの少なくとも2つによって特徴付けられる手段と、該チャネル位置に関するポイントを選択する手段と、該コレクションウィンドウの開始を該第2のOFDMシンボルに対して該ポイントに配置する手段とを含んでいる。該第1のOFDMシンボルは複数のFDMシンボルを備えており、該第1のOFDMシンボルはFAPおよびLAPによって特徴付けられる。該ポイントは、遅延分散が所定の長さ未満である場合、第1のアルゴリズムを使用して該チャネル位置に関する第1の位置で選択される。代替的に、該ポイントは、該遅延分散が該所定の長さより大きい場合、第2のアルゴリズムを使用して該チャネル位置に関する第2の位置で選択される。該第1および第2のアルゴリズムは異なり、また該第1および第2の位置は異なる。
一態様では、マルチキャリア通信信号を分析するフーリエ変換関数のコレクションウィンドウを配置するための通信デバイスが開示される。該通信デバイスは、共に結合されているプロセッサおよびメモリを含んでいる。該プロセッサは、第1のOFDMシンボルおよび第2のOFDMシンボルを受信し(この場合第1のOFDMシンボルはFAPおよびLAPによって特徴付けられる)、該第1のOFDMシンボルからの複数のFDMシンボルを使用してチャネルインパルス応答を決定し、該チャネルインパルス応答からチャネル位置を推定し(この場合、該チャネル位置は遅延分散、FAPまたはLAPのうちの少なくとも2つによって特徴付けられる)、該チャネル位置に関するポイントを選択し、該コレクションウィンドウの開始を該第2のOFDMシンボルに対して該ポイントに配置するように構成されている。該ポイントは、遅延分散が所定の長さ未満である場合、第1のアルゴリズムを使用して該チャネル位置に関する第1の位置で選択される。代替的に、該ポイントは、該遅延分散が該所定の長さより大きい場合、第2のアルゴリズムを使用して該チャネル位置に関する第2の位置で選択される。該第1および第2のアルゴリズムは異なり、また該第1および第2の位置は異なる。
本開示の適用可能性に関するさらなる分野が、ここに提供されている詳細な説明から明らかになるであろう。詳細な説明および具体例は、種々の実施形態を示しているが、例示目的にすぎず、また本開示の範囲を必ずしも制限する意図はないことが理解されるべきである。
本開示について添付の図面を参照して説明する。
添付の図面において、同様のコンポーネントおよび/または特徴は同一の参照ラベルを有することがある。
以下の説明は好ましい例示的実施形態のみを提供し、本発明の範囲、適用可能性または構成を制限する意図はない。むしろ、好ましい例示的実施形態についての以下の説明は、本発明の好ましい例示的実施形態を実現するための実用的な説明を当業者に提供する。添付の請求項に説明されている本発明の主旨および範囲を逸脱することなく、要素の機能および配置に関して種々の変更がなされてもよいことが理解されるべきである。
実施形態の徹底的な理解を提供するために、具体的な詳細が以下の説明に付与される。しかし、実施形態はこれらの具体的詳細なしで実践可能である点が当業者には理解されるであろう。例えば、不必要な詳細で実施形態を妨げないように回路はブロック図で示されてもよい。他の例では、既知の回路、プロセス、アルゴリズム、構造および技術は、実施形態を妨げないように、不必要な詳細なしで示されてもよい。
また、本実施形態は、フローチャート、フロー図、データフロー図、構造図あるいはブロック図として描かれているプロセスとして説明可能である点が注目される。フローチャートは順次プロセスとして動作を説明する場合があるが、動作の多くは、並列または同時に実行可能である。加えて、動作の順序は並べ替えられてもよい。プロセスは、その動作が完了すると終了するが、図面には含まれていない追加ステップを有することもある。プロセスは、方法、機能、手順、サブルーチン、サブプログラムなどに対応することがある。プロセスが機能に対応する場合、その終了は、呼び出し機能やメイン機能にこの機能が戻ることに対応する。
さらに、ここに開示されているように、用語「記憶媒体」とは、リードオンリーメモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、磁気RAM、コアメモリ、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリデバイスおよび/または情報記憶用の他の機械読み取り可能な媒体を含む1つ以上のデータ記憶デバイスを表すことがある。用語「機械読み取り可能な媒体」は、ポータブルまたは固定記憶デバイス、光記憶デバイス、無線チャネル、および、命令および/またはデータを記憶、含有あるいは担持可能な種々の他の媒体を含むが、これらに制限されない。
さらに、実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、ハードウェア記述言語、あるいはこれらの組み合わせで具現化されてもよい。ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェアまたはマイクロコードで具現化される場合、必要なタスクを実行するためのプログラムコードやコードセグメントは、記憶媒体などの機械読み取り可能な媒体に記憶されてもよい。プロセッサは必要なタスクを実行してもよい。コードセグメントや機械実行可能な命令は、手順、機能、サブプログラム、プログラム、ルーチン、サブルーチン、モジュール、ソフトウェアパッケージ、クラス、あるいは、命令、データ構造またはプログラムステートメントの組み合わせを表すことがある。コードセグメントは、情報、データ、引数、パラメータあるいはメモリコンテンツを譲渡および/または受信することによって別のコードセグメントやハードウェア回路に結合されてもよい。情報、引数、パラメータ、データなどは、メモリ共有、メッセージ譲渡、トークン譲渡、ネットワーク送信などを含む適切な手段を介して譲渡、転送または送信されてもよい。
ここに説明されている同期技術は、種々のマルチキャリアシステム、ダウンリンクならびにアップリンク、およびブロードキャストシステムに使用されてもよい。ダウンリンク(つまりはフォワードリンク)とは基地局から無線受信機への通信リンクであり、アップリンク(つまりリバースリンク)とは無線受信機から基地局への通信リンクのことである。明確にするために、これらの技術は、直交周波数分割多重化(OFDM)または直交周波数分割多重アクセス(OFDMA)システムにおけるダウンリンクについて以下説明される。パイロット検出構造はブロードキャストシステムに適しているが、非ブロードキャストシステムに使用されてもよい。ブロードキャストトポロジーにおいて、フォワードリンクは、単一の基地局によって送信され、かつ多数の無線受信機によって受信される。一実施形態では、フォワードリンクは、単一の無線受信機、複数の無線受信機のサブセット、または全無線受信機を対象とするいくつかのチャネルを有する場合がある。
OFDMシステムにおける初期捕捉後のタイミング同期のための改良された方法およびシステムが開示されている。精密タイミング捕捉(FTA)は、本開示に説明されているデータモード時間追跡(DMTT)の実行に先行することがある。時間分割多重(TDM)パイロット1処理に基づいた初期時間捕捉の結果は粗タイミング推定である。粗タイミング推定は、スーパーフレームの開始に関する情報を提供して、TDMパイロット2の開始の粗推定を付与する。TDMパイロット2構造を使用するさらなるタイミング推定によって、受信機は、後続のOFDMシンボルのより正確な開始位置を推定する。このステップはFTAと称される。
FTAが実行されると、DMTTモードで継続中のタイミング補正は、チャネルが一時的に弱まったとしても受信機を同期状態に保ち、広範な遅延分散を経験し、新たに生じるエネルギークラスターや他の問題を知ることになる。DMTTはTDMパイロットや周波数分割多重(FDM)パイロットを使用可能であるが、以下の説明は、TDMパイロットにも適用可能であるが、主にFDMパイロットに関するものである。同期化は、チャネルの最初の着信経路(FAP)の検出の他に多くを伴っているが、チャネルから最も有用なエネルギーを捕捉するためのFFTコレクションウィンドウの最良位置を発見することを含んでいる。一実施形態では、このプロセスは、最大768個のチップの遅延分散によって1024個のサンプルのチャネル推定にうまく対処するように設計されている。
一実施形態では、DMTT補正は、FAP位置と、チャネルの推定遅延分散Dの両方に左右される。時間追跡ユニットはまず、最大累積エネルギーが生じる場所TMを発見し、この最大値EMを記憶する。次に、TMの左右への累積エネルギー曲線は、1未満のある所定値bに対して累積エネルギーが値(1−b)EM以下に低下する位置を検索するために検証される。言い換えると、累積エネルギーが検出ウィンドウにおいてその最大値から数パーセント(例えば、5%または3%)下がったところに、累積エネルギー曲線の平坦ゾーンの始端および終端が定義される。パーセンテージは累積エネルギー曲線の最大値付近の帯域を定義する。この帯域に入ることによって、帯域の平坦部分の始端TLを定義するのに対して、帯域を出ることによって帯域の平坦部分の終端TTを定義する。終端はFAPの位置と一致するが、始端は最後の着信経路(LAP)−NWと等しい。始端と終端の差はNW−遅延分散Dに等しい。従って、遅延分散DはD=NW−TT−TLとして計算可能である。FAP、LAPまたはDのうちの少なくとも2つが計算されると、DMTTはFFTコレクションウィンドウの配置に伴って実行される。
図1をまず参照すると、OFDMシステム100における基地局110および無線受信機150の実施形態のブロック図が示されている。基地局110は一般的に固定局であるが、基地トランシーバシステム(BTS)、アクセスポイント、あるいは他の用語で呼ばれてもよい。無線受信機150は固定でもモバイルでもよく、またユーザー端末、モバイル局、あるいは他の用語で呼ばれてもよい。無線受信機150は、ポータブルユニット、例えば、セルラー電話、ハンドヘルドデバイス、無線モジュール、携帯情報端末(PDA)、テレビ受像機などであってもよい。
基地局110において、TXデータ/パイロットプロセッサ120は異なるタイプのデータ(例えば、トラヒック/パケットデータおよびオーバーヘッド/コントロールデータ)を受信し、受信データを処理して(例えば、符号化、インタリーブ化、変調シンボルのマッピング)、データシンボルを生成する。ここで使用されているように、「データシンボル」はデータ用の変調シンボルであり、「パイロットシンボル」はパイロット用の変調シンボルであり、変調シンボルは、変調スキーム(例えば、M−PSK、M−QAMなど)用の信号コンステレーションポイントの複素数値である。パイロットプロセッサ120はまたパイロットデータを処理してパイロットシンボルを生成し、データシンボルおよびパイロットシンボルをOFDM変調器130に提供する。
OFMD変調器130は、後述されるように、データシンボルおよびパイロットシンボルを適切なサブバンドおよびシンボル周期に多重化して、さらにOFDM変調を多重化変調シンボルに実行して、OFDMシンボルを生成する。本実施形態では、OFDMシンボルは周波数ドメインにおいて4096個の変調シンボルで形成され、この場合変調シンボル当たり1個のサブキャリアがある。送信機(TMTR)ユニット132はOFDMシンボルを1つ以上のアナログ信号に変換し、さらに、アナログ信号を調整し(例えば、増幅、フィルタリング、周波数アップコンバートなど)、変調信号を生成する。そして基地局110は変調信号をアンテナ134からOFDMシステム100の無線受信機に送信する。本実施形態の時間ドメインにおいて、各OFDMシンボル周期は、長さが4096+512+17=4625個のサンプルである。
無線受信機150において、基地局110からの送信信号はアンテナ152によって受信され、受信機ユニット154に提供される。受信機ユニット154は受信信号を調整して(例えば、フィルタリング、増幅、周波数ダウンコンバートなど)、調整済み信号をディジタル化して入力サンプルのストリームを取得する。OFDM復調器160はOFDM復調を入力サンプルに実行して、受信されたデータシンボルおよびパイロットシンボルを取得する。OFDM復調器160はまた検出(例えば、整合フィルタリング)を受信データシンボルに対してチャネル推定(例えば、周波数応答推定)によって実行して、検出されたデータシンボルを取得するが、これらは基地局110によって送られるデータシンボルの推定である。OFDM復調器160は検出されたデータシンボルを受信(RX)データプロセッサ170に提供する。
同期/チャネル推定ユニット(SCEU)180は、後述のように、受信機ユニット154から入力サンプルを受信し、同期化を実行して、フレームおよびOFDMシンボルタイミングを決定する。SCEU180はまた、受信パイロットシンボルを使用するチャネル推定をOFDM復調器160から導出する。SCEU180はOFDMシンボルタイミングおよびチャネル推定をOFDM復調器160に提供し、フレームタイミングをRXデータプロセッサ170および/またはコントローラ190に提供することもある。OFDM復調器160はOFDMシンボルタイミングを使用してOFDM復調を実行し、またチャネル推定を使用して受信データシンボルの検出を実行する。
RXデータプロセッサ170はOFDM復調器160からの検出データシンボルを処理して(例えば、シンボルデマッピング、デインタリーブ、復号など)、復号データを提供する。RXデータプロセッサ170および/またはコントローラ190はフレームタイミングを使用して、基地局110によって送られる様々なタイプのデータを回復する。一般的に、OFDM復調器160およびRXデータプロセッサ170による処理は、基地局110におけるOFDM変調器130およびTXデータ/パイロットプロセッサ120による処理に対してそれぞれ相補的である。
コントローラ140、190は、基地局110および無線受信機150での動作をそれぞれ命令する。コントローラはプロセッサおよび/または状態機械である場合もある。メモリユニット142、192は、コントローラ140および190によってそれぞれ使用されるプログラムコードおよびデータの記憶装置を提供する。メモリユニット142、192は、情報を記憶するために種々のタイプの記憶媒体を使用してもよい。
基地局110は、このカバレージエリアにおいて、ポイントツーポイント送信を単一の無線受信機に、マルチキャスト送信を1グループの無線受信機に、ブロードキャスト送信を全無線受信機に送信してもよく、またはこれらの組み合わせでもよい。例えば、基地局110は、このカバレージエリアにおいてパイロットおよびオーバーヘッド/コントロールデータを全無線受信に送信してもよい。基地局110はさらに、種々の状況および実施形態において、ユーザー固有のデータを特定の無線受信機に、マルチキャストデータを1グループの無線受信機に、および/またはブロードキャストデータを全無線受信機にシングルキャスト送信してもよい。
図2A、2Bおよび2Cを参照すると、OFDMシステム100に使用可能なスーパーフレーム構造200の実施形態が示されている。データおよびパイロットはスーパーフレーム204で送信されてもよく、各スーパーフレーム204は所定の時間分を有している。スーパーフレーム204はまた、フレーム、タイムスロットあるいは他の用語で呼ばれることがある。本実施形態では、各スーパーフレーム204は、第1のTDMパイロット用のTDMパイロット1フィールド212、第2のTDMパイロット用のTDMパイロット2フィールド214、オーバーヘッド/コントロールデータ用のオーバーヘッドフィールド216、およびトラヒック/パケットデータ用のデータフィールド218を含んでいる。
4個のフィールド212、214、216、218はスーパーフレーム204ごとにデータを保持する。種々の割り当てスキームが使用可能であり、例えばバーストTDM、サイクルTDMおよび/またはバーストTDM/FDMである。一実施形態では、4個のフィールド212、214、216、218はまた、同期化およびデータ回復を容易にするように配列される。各スーパーフレーム204において最初に送信されるパイロットTDMシンボル212、214は、スーパーフレーム204において次に送信されるオーバーヘッドフィールド216のオーバーヘッドOFDMシンボルの検出に使用されてもよい。さらに、TDMパイロットフィールド212、214はOFDM信号のタイミング捕捉に使用される。オーバーヘッドフィールド216から取得されたオーバーヘッド情報は次いで、スーパーフレーム204で最後に送信されるデータフィールド218で送られるトラヒック/パケットデータの回復に使用されてもよい。
一実施形態では、TDMパイロット1フィールド212はTDMパイロット1に対してOFDMシンボル1個を担持し、TDMパイロット2フィールド214はTDMパイロット2に対してOFDMシンボル1個を担持する。一般的に、各フィールドは任意の期間であってもよく、またフィールドは任意の順序で配列されてもよい。一部の実施形態では、TDMパイロット1 212および/またはTDMパイロット2 214は、無線受信機による同期化を容易にするために、各スーパーフレーム204において定期的に送信可能である。
OFDMシステム100は、BW MHzの全システム帯域幅を有しており、これはOFDMを使用してN個の直交サブバンドに分割される。隣接するサブバンド間の間隔はBW/N MHzである。全N個のサブバンドのうち、M個のサブバンドがパイロットおよびデータの送信に使用可能であり(ここでM<Nである)、また残りのN−M個のサブバンドは未使用であり、ガードサブバンドとして作用することもある。一実施形態では、OFDMシステム100は、全N=4096個のサブバンドと、M=4000個の使用可能なサブバンドと、N−M=96個のガードサブバンドとによるOFDM構造を使用する。加えて、FDMパイロットシンボルは各OFDMシンボル226においてインタリーブされ、例えば、500個のFDMパイロットシンボルと3500個のデータシンボルがガードサブバンド外で使用可能となるように、各8番目のサブバンドはデータシンボルをFDMパイロットシンボルによってパンクチャする。一般的に、任意の使用可能なガードサブバンド総数を有するOFDM構造はOFDMシステム100に使用されてもよい。
データフィールド218は多数のフレーム222を含んでおり、これらは図2Bに詳述されている。本実施形態では、各データフィールド218に4個のフレーム222があるが、異なる実施形態ではこれよりも多数または少数のフレームを使用可能である。各フレーム222は、図2Cに示されているように多数のOFDMデータシンボル226を含んでいる。一実施形態では、各OFDMデータシンボル226は、未使用のガードサブバンドおよび除去されたFDMパイロットシンボルを考慮すると3500個のデータシンボルを含んでいる。
とりわけ、TDMパイロット1 212およびTDMパイロット2 214は、OFDMシステム100の無線受信機150による同期化を容易にするように設計されている。無線受信機は、各フレームの開始を検出し、OFDMシンボルタイミングの粗推定を取得し、かつ周波数エラーを推定するためにTDMパイロット1 212を使用してもよい。無線受信機は、より正確つまり精密なタイミング捕捉を取得するためにTDMパイロット2 214を使用してもよい。データシンボル内でインタリーブされたFDMパイロットシンボルによってさらに、同期タイミングは信号エネルギーの捕捉を最適化することができる。具体的には、FDMパイロットはチャネル推定に使用可能であり、チャネル推定は、信号エネルギーの捕捉を最適化し、最終的にはOFDMシンボルタイミングを再調整するために使用可能である。
次に図3を参照すると、基地局110のOFDM変調器130の一実施形態のブロック図の一実施形態が示されている。シンボル・サブバンド間マッピング/多重化ユニット510はTXデータ/パイロットプロセッサ120からデータシンボルおよびパイロットシンボルを受信し、これらのシンボルを、コントローラ140からのSubband_Mux_Ctrl信号に基づいて適切なサブバンドにマッピングする。各OFDMシンボル周期では、シンボル・サブバンド間マッピングユニット510は、データまたはパイロット送信に使用されるサブバンドごとに1個のデータシンボルまたはパイロットシンボルを、未使用サブバンドごとに(信号値0である)「ゼロシンボル」を提供する。OFDMシンボル周期ごとに、シンボル・サブバンド間マッピングユニット510は、全N個のサブバンドにN個の変調シンボルを提供して、各変調シンボルはデータシンボル、パイロットシンボルまたはゼロシンボルであってもよい。
Nポイント逆離散フーリエ変換(IDFT)ユニット512はOFDMシンボル周期ごとにN個の変調シンボルを受信し、このN個の変調シンボルをNポイントIDFTによって時間ドメインに変換し、N個の時間ドメインサンプルを含有する「変換済み」シンボルを提供する。各サンプルは、1つのサンプル周期で送られる複素数値である。Nポイント逆高速フーリエ変換(IFFT)はまた、Nが2の累乗であれば、NポイントIDFTの代わりに実行されることもあり、これが通常の場合である。
並列/直列(P/S)変換器530は変換済みシンボルごとにN個のサンプルを直列化する。そしてサイクリックプレフィックス生成器540は各変換済みシンボルの一部(つまりC個のサンプル)を反復して、N+C個のサンプルを含有するOFDMシンボルを形成する。例えば、サイクリックプレフィックス1004は、一実施形態においては、OFDMシンボルの最後の512個のサンプルである。サイクリックプレフィックスは、例えば通信チャネルの長期遅延分散によって引き起こされるシンボル間干渉(ISI)およびキャリア間干渉(ICI)に対処するために使用される。一般的に、遅延分散は、受信機150における信号のFAPとLAPの時間差である。OFDMシンボル周期(または、単に「シンボル周期」)はOFDMシンボルの期間であり、N+C個のサンプル周期に等しい。一実施形態では、シンボル周期が4608となるようにN=4096かつC=512である。OFDMシンボル周期が4625となるように、OFDMシンボル間で17個のサンプル周期のシンボル間ガード帯域を有する実施形態もある。
次に図4を参照すると、無線受信機150のSCEU180のブロック図の一実施形態が示されている。図示されている実施形態において、SCEU180は時間追跡(つまりデータモード)DMTT状態で動作中である。SCEU180内で、ウィンドウ配置ユニット725はOFDMシンボルタイミング補正に応じてサンプルを整列させ、シンボルタイミング検出器720つまりDMTTユニットからのシンボルタイミング情報を使用してOFDMシンボルから冗長CP1004を排除する。本実施形態では、OFDMシンボルは、ウィンドウ配置ユニット725の後に4096個のサンプルで表される。OFDMシンボルからの関連する4096個のサンプルはFFTウィンドウ配置ユニット725に見られ、NポイントDFTユニットに送られて、関連する4096個のサンプルを使用して受信機において変換済みOFDMシンボルを作成する。
周波数エラー推定器712はスクリーニング入力サンプルを受信し、受信信号における周波数エラー推定を決定する。周波数推定は周波数補正ユニット715に提供されて、周波数補正を実行する。この周波数エラーは、例えば、基地局および無線受信機における発振器の周波数の差やドップラーシフトなどの種々の原因による場合がある。スクリーニングおよび周波数補正された入力サンプルは、周波数推定を使用して周波数補正ユニット715によって生成される。チャネル推定ユニット730は、変換済みシンボルにおけるFDMパイロットからチャネル推定を受信および導出する。
チャネル推定は主にデータ復調を支援するために使用されるが、将来のOFDMシンボルのシンボルタイミングを決定するためにも使用される。シンボルタイミング検出器720はチャネル推定からシンボルタイミングを決定し、タイミング情報をウィンドウ配置ユニット725に提供する。反復的に、ウィンドウ配置は前のチャネル推定に影響される。
図5を参照すると、シンボルタイミング検出器720およびチャネル推定器730の一実施形態のブロック図が、FDMパイロットに基づいてタイミング同期およびチャネル推定を実行する一実施形態と関連して示されている。チャネル推定器730はFDMパイロットに基づいて、時間および周波数両方のドメインチャネル推定を生成する。時間ドメインチャネル推定はシンボルタイミング検出器720によって、チャネル推定ユニットにフィードバックされて次の時間ドメインチャネル推定の捕捉に影響を与える新たなタイミングオフセットを生成する際に使用される。タイミングオフセットはまたFFTウィンドウ配置ユニット725、ならびに受信ユニット150における他の回路によって使用される。このループによって、受信ユニット150全体の様々な場所で使用するタイミングオフセットを反復的に決定することができる。
チャネル推定器730は時間ドメインにおいてチャネルインパルス応答を生成する、つまりチャネル推定器730は、時間フィルタユニット528を使用して、FDMパイロットから時間および周波数両方のドメインでのチャネル推定を担っている。チャネル推定器730は、本実施形態では、NポイントDFT514と、パイロット復調器516と、ゼロ外挿ユニット517と、MポイントIDFT518と、時間フィルタ528と、MポイントDFT532とを含んでいる。NポイントDFT514は、FFTウィンドウ配置ユニット725によるサイクリックプレフィックスにおける冗長情報の除去後に、例えばOFDMシンボルに4096ポイントフーリエ変換を実行する。データシンボルがNポイントDFT514の後であらゆる場所で使用されるとしても、DFTから出力された500個のFDMパイロットに議論の焦点を当てる。FDMパイロットはパイロット復調ユニット516で復調されて、500個の復調FDMパイロットを生成する。ゼロ外挿ユニット517は500個の実パイロットを512個の外挿FDMパイロットに変換する。MポイントIDFT518は512ポイント逆フーリエ変換を使用して、512個の外挿FDMパイロットに基づいて時間ドメインチャネル観測を生成する。時間ドメインチャネル観測はエリアシングを有する場合がある。
時間フィルタ528は、多数の連続OFDMシンボルに対するチャネル観測を収集することによって、生じうるエリアシングを除去する。時間フィルタ528の本実施形態は3つの連続OFDMシンボルに対するチャネル観測をフィルタリングするが、他の実施形態は、この数より多数または少数のOFDMシンボルの平均化を実行する場合がある。本プロセスを通して、サンプル512個の長さの3つの連続チャネル観測は、本実施形態では、サンプル1024個の長さの時間ドメインチャネル推定に結合される。タイミングオフセットは、3つの連続チャネル観測を整列するために使用される。
シンボルタイミング検出器720内で、チャネル平均化ユニット508および時間追跡ブロック520がシンボルタイミングを決定するために使用される。シンボルタイミング検出器720は、チャネル推定ユニット730の副産物である連続時間ドメインチャネル推定を受信し、時間ドメインチャネル推定を処理して信号を追跡し、チャネル推定器730による将来のチャネル推定の生成をコントロールする。チャネルエネルギーの位置は、FDMパイロットによって生成されるチャネル推定の分析に基づいて時間追跡器520によって決定される。
次に図6を参照すると、シンボルタイミング検出器720の一実施形態のブロック図が示されており、これは、チャネルエネルギー位置の決定の助けとなるように使用される。本実施形態は2レベルのフィルタリングを使用するが、フィルタ1個のみを有しているか、全くフィルタリングのない実施形態もある。チャネルインパルス応答つまり時間ドメインチャネル推定は一度に1タップずつ順次受信され、短期平均ブロック908によってフィルタリングされる。短期平均は最後のいくつかのチャネル推定を使用して、チャネル推定の短期平均を維持する。一般的に、平均化されたチャネルインパルス応答は1つのフレーム周期内にある。短期平均化プロセスは、短期平均を長期平均化ブロック912に提供した後に定期的にクリアされる。本実施形態では、短期平均化ブロック912は、有用なチャネル情報と背景雑音を区別して、チャネルタップをより正確に識別し、かつさらなる処理に使用される平均チャネルインパルス応答を平滑化する助けとなる。
インターバルタイマー928は、クリア前に結果を長期平均ブロック912に提供可能な遅延932の後に短期平均ブロック608をクリアする。インターバルタイマーは、1つのフレーム周期のチャネル推定が短期平均ブロックで使用されるように、一実施形態では各ファイル222後にトリガされる。クリア動作中、短期平均ブロックからの出力はスイッチによって長期平均912から接続解除される。インターバルタイマー928の周期は一部の実施形態では調整可能であり、予想コヒーレント時間に左右されることがある。
本実施形態では、チャネルインパルス応答は長さが1024個のタップであるが、他の実施形態では他のサイズであってもよい。スプリアスチャネル推定は、ディジタルフィルタを使用する短期平均ブロック908でフィルタリングされ、例えば無限インパルス応答(IIR)が示されているが、有限インパルス応答(FIR)フィルタが他の実施形態では代替的に使用されることがある。短期平均ブロック908におけるのと同様に経時的にチャネルタップエネルギーを1つずつフィルタリングすることによって、チャネルエネルギープロファイルを経時的に平均化することができ、またチャネル対背景雑音のかなりの部分を強化する助けとなる。短期平均チャネル推定は瞬時検出器を通過し、瞬時FAPおよびLAPを発見し、これらは、過去のいくつかのOFDMシンボルのチャネルプロファイルに対応する。
別のフィルタリングステップにおいて、長期平均ブロック912は短期平均チャネル推定を取り、これを履歴チャネル推定に対してフィルタリングする。これらの履歴チャネル推定は一般的に、(1つ以上のスーパーフレーム204全体にもわたる)複数の先行フレーム222からのチャネルプロファイルによるものである。いずれの場合も、長期平均ブロック912は、短期平均ブロック908よりも広範なチャネル推定を使用する。FIRやIIRフィルタは、履歴チャネル推定を現行の短期平均チャネル推定と結合するために使用される。一実施形態では、長期平均ブロックは、過去に生じており、かつ将来も生じる可能性があるが、頻度の小さいチャネル特徴を想起させるために使用される。長期平均チャネル推定はトレンド検出器920に譲渡されて、FAPおよびLAPの挙動のトレンドを発見する。
チャネルロケータブロック924は瞬時FAPおよびLAPと、トレンドFAPおよびLAPとをとり、ウィンドウ配置ユニット725にFFTコレクションウィンドウを配置する際、ならびに時間フィルタ528にチャネル観測を整列する際に使用されるオフセットOffを決定する。オフセット決定およびアプリケーションに使用されるアルゴリズム動作については以下さらに説明する。
再度図5を参照すると、時間追跡器520は、累積エネルギー曲線1050のピークにおける低下を検索することによってFAPを決定してもよい。累積およびピークの検出は、チャネルインパルス応答プロファイルつまり「チャネルプロファイル」全体に長さNWの「検出」ウィンドウをスライドすることによって達成されてもよい。各検出ウィンドウ開始位置において、検出ウィンドウ1016内にある全タップのエネルギーが、累積エネルギー曲線1050を発見するために計算される。累積エネルギー曲線1050は分析されて、累積エネルギー曲線1050の最大値付近の平坦域の始端および終端を発見することによってFAPおよびLAPを決定する。
さまざまな検出ウィンドウ1016の開始位置でのチャネルタップの累積エネルギーのプロットが、一実施形態の累積エネルギー曲線1050に対して図10Bに示されている。検出ウィンドウ1016は循環的に右側にシフトされて、検出ウィンドウ1016の右端が最終タップに達すると、ウィンドウ1016は最初のタップに折り返す。従って累積エネルギーは、チャネルプロファイル1030のチャネルインパルス応答タップ全体にわたって各検出ウィンドウ1016の開始位置ごとに同数のチャネルタップについて収集される。
図7を参照すると、時間フィルタユニット528およびMポイントDFT532の一実施形態のブロック図が示されており、図5において高レベルに示されたこれらのブロックを詳述している。図7は、対象のデータインタレースに対して周波数ドメインの512ポイントチャネル推定を取得するためにチャネル観測に実行される動作を示している。
一実施形態では、チャネル推定は、各OFDMシンボルにある500FDMパイロットサブキャリアに基づいて実行される。収集されたFDMパイロットは、NポイントDFTユニット514、パイロット復調ユニット516、ゼロ外挿ユニット517およびMポイントIDFTユニット518においてそれぞれ処理される。従ってパイロットインタレースに対応する時間ドメインチャネル観測が取得される。図7は、FDMキャリアの対象データインタレースに対して周波数ドメインの512ポイントチャネル推定を取得するために、時間ドメインチャネル観測のブロック528および532に実行される動作を示している。
512ポイントIFFT518の後に、位相ランプ604が、ゼロインタレースからのパイロットインタレースのオフセットを説明するために実行される。位相ランプ604の終わりに取得される512時間ドメインチャネル観測は次いで、2つの異なる時間フィルタを使用してフィルタリングされて、時間ドメインにおける1024ポイントチャネル推定をもたらす。分解能が改良されたこの時間ドメインチャネル推定はチャネル推定ユニット730の副産物であると同時に、シンボルタイミング検出器ブロック720への入力である。
2つの異なる3タップ非カジュアル時間フィルタ612、616がフィルタリング動作に使用される。フィルタリング動作は3つのさらなる512長バッファ632を使用し、このうちの2つは、先行および将来のOFDMシンボルに対応するパイロット観測を記憶するために、残りの1つは、用いられている第2の時間フィルタ616から取得されるさらなる512個のチャネル推定を記憶するために使用される。第1の時間フィルタ612の動作の結果は、最古のOFDMシンボルに対応するパイロット観測を含有する512長バッファに書き込まれるのに対して、第2の時間フィルタ616の動作の結果は、このために用いられているさらなる512長バッファに書き込まれる。正確な時間フィルタリング動作はシンボル数に左右されるが、これはパイロットインタレースの位置を決定する。
3つの連続OFDMシンボルからの時間ドメインチャネル観測を結合するプロセスにおいて、時間フィルタリングユニット528は、時間追跡ブロック520によって検出されるタイミングオフセット(つまり補正)を考慮する。これは、タイミング補正がFFTウィンドウ配置ユニット725に適用されるようになると、対応する時間ドメインチャネル観測はもはや時間フィルタユニット528の入力で整列されず、時間フィルタリングユニット528において整列が生じるからである。タイミングオフセットは将来および過去のOFDMシンボル観測に対応するバッファに適用されるのに対して、現在のOFDMシンボル観測は正しいタイミングを有するものとされる。オフセットは、時間フィルタリングユニット528を使用して時間ドメインチャネル観測を結合する前に適用される。
時間追跡ブロック520から入力を取得し、これをnewTimingOffset(新たなタイミングオフセット)と称することにする。また2つのレジスタを維持し、これらをOffset1(オフセット1)およびOffset2(オフセット2)と称することにする。Offset1は将来のOFDMシンボル(h(n+1))に対応するバッファに適用される有効オフセットに対応し、Offset2は過去のOFDMシンボル(h(n−1))に対応するバッファに適用されるオフセットに対応する。
結合638が実行されて512長ベクトルを形成する。このベクトルは、異なる(非パイロット)インタレースに対応する等価512長時間ドメインチャネル観測を表す。次に、このベクトルは512ポイントFFTユニット650を使用して周波数ドメインに変換され、このような等価周波数ドメインチャネル推定は、当該インタレースのデータを復調する際に使用される。
タイミング補正が実行されると、時間フィルタユニット528は、チャネル条件が変化するのに伴ってある時間ベースから新たな時間ベースに推移する。OFDMシンボルのFDMパイロットに使用される時間ベースは、OFDMシンボルのデータに使用されるものに対応する。時間フィルタ528は一般的に、3つの連続OFDMシンボル(つまり、過去、現在および将来)からの時間ドメインチャネル観測を結合するが、推移する場合には、同一の時間ベースのOFDMシンボルからのチャネル観測を考慮するだけでよい。加えて、別の時間ベースのチャネル観測は使用前に現在の時間ベースに補正されることもある。いずれの場合も、同一時間ベース、あるいは同一時間ベースに補正されたチャネル観測のみが、時間フィルタが連続OFDMシンボルを考慮する場合に使用される。
図8を参照すると、TDMパイロットとFDMパイロットの結合によるパイロット送信スキームの一実施形態が示されている。基地局110は、無線受信機150による初期の精密タイミング捕捉を容易にするために、各スーパーフレーム204においてTDMパイロット1 212およびTDMパイロット2 214を送信してもよい。本実施形態では、TDMパイロット212、214のオーバーヘッドは2つのOFDMシンボル周期であり、これらはスーパーフレーム204のサイズと比べて小さくてもよい。基地局110はまた、種々のスキームに従って残りのサブバンドの大部分または一部でFDMパイロットを送信することもある。
OFDMシンボル周期の各セットは、無線受信機によるチャネル推定と周波数および時間追跡とをサポートするために、1セットにかなり多数の(Lfdm個の)サブバンドを含有している。FDMパイロットシンボルに使用されるこの1セットのサブバンドは、OFDMシンボルに使用される全サブバンドの1サブセットである。各セットのサブバンドは全N個のサブバンド全体に均一に分散され、かつ均等にSfdm=N/Lfdm個のサブバンドの間隔があけられてもよい。異なるOFDMシンボル周期について、隣接するOFDMシンボルが異なるセットのサブバンドを有するように異なるセットのサブバンドが使用されることがある。さらに、1セットのサブバンドは他のセットのサブバンドに対してスタガまたはオフセットされてもよく、これら2セットのサブバンドは重複せずに相互にインタレースされる。従って、上記の各セットの相互排他的かつ非重複サブバンドは一般的に「インタレース」と称される。一例として、N=4096、Lfdm=512、Sfdm=8であり、OFDMシンボルごとに8個のインタレースがあり、各インタレースは512個のサブバンドからなる。一般的に、多数のインタレース(サブバンドセット)がFDMパイロットに使用されてもよく、各セットは全N個のサブバンドのうちの任意の数のサブバンドを含有してもよい。一実施形態では、(ガードサブバンドを含む512個のサブバンドからなる)単一のインタレースはFDMパイロットに使用される。
無線受信機150は、チャネル推定、時間追跡および/または場合によっては周波数追跡にFDMパイロットを使用する。無線受信機は、パイロット2OFDMシンボル214に基づいて初期チャネル推定を取得してもよい。無線受信機は、スーパーフレーム204内のチャネル推定の精度を高めるためにFDMパイロットを使用してもよい。無線受信機150はまた、受信信号の周波数エラーを補正可能な周波数追跡ループを更新するためにFDMパイロットを使用してもよい。無線受信機150はさらに、(例えば、通信チャネルのチャネルインパルス応答の変化に起因する)観察されるチャネル位置および遅延分散に従って、時間追跡ループを更新しかつFFTコレクションウィンドウ1012をオフセットに配置するために、(チャネル推定ユニット730によって時間ドメインチャネル推定に変換された後に)FDMパイロットを使用してもよい。
図8に示されている実施形態について、各8個のサブバンドが7個のデータシンボルおよび1個のFDMパイロットシンボルを含むように、FDMパイロットはインタリーブ8で送信される。インタリーブFDMパイロットの位置は、本実施形態ではあるOFDMシンボルから次のOFDMシンボルにスタガされる。パイロットがOFDMシンボル周期mのインタレース2に配置されると、OFDMシンボルm+1のインタレース6に配置されることになる。
スタガによってチャネル推定は、実際の2倍のFDMパイロットサブバンドを使用して、これらを時間ドメインチャネルインパルス応答に変換することができる。チャネル推定ブロックは、条件(チャネルなど)は連続OFDMシンボル全体で静的であるとする。チャネル観測はOFDMシンボルm−1からインタレース6のFDMパイロットと、OFDMシンボルmからはインタレース2のパイロットと、再びインタレース6のOFDMシンボルm+1と結合される。このプロセスを通して、実際のFDMパイロット数の2倍の総数に対してインタレース2および6の両方にFDMパイロットがあるような効果が生成される。例えば、所与のOFDMシンボル周期に対して512個のFDMパイロットがある場合、チャネル推定ブロック730は、隣接するOFDMシンボル周期を使用するものを倍増させ、512個の実FDMパイロットおよび512個の架空FDMパイロットを有する。
次に図9A、9Bおよび9Cを参照すると、異なる遅延分散でOFDMシンボルの3つの受信信号経路を示す実施形態が示されている。各OFDMシンボルはC個のサンプルからなるサイクリックプレフィックス1004と、N個のサンプルからなる変換シンボル1008とを含んでいる。OFDMシンボルは3つの経路で受信されたものとして示されており、各経路は、本実施形態では異なる大きさおよび時間シフトを有している。所定の大きさ以下のOFDMシンボルによる経路が無視される実施形態もある。例えば、図9Aに示されている3つの経路よりもかなり多いこともあるが、チャネル位置を特徴付ける場合にはより小さい経路は無視される。
FAPとLAPの差は遅延分散Dである。一実施形態では、例えば、サイクリックプレフィックス1004は512個のサンプル長であり、遅延分散は490個のチップである。DmidはFFTコレクションウィンドウ1012に対して配置され、FAP、LAPおよび/または遅延分散を分析することによって決定される。Dmidは、現在のOFDMシンボルのFFTコレクションウィンドウ1012の開始と、次のOFDMシンボルのチャネルの所望の中間地点との間の距離である。現在のOFDMシンボルと次のOFDMシンボル間の、N個のサンプル(例えば、4096個のサンプル)からなるコレクションウィンドウ1012の位置を調整するためにオフセットが使用される。コレクションウィンドウ1012は、例えばFFT514によって周波数ドメインに変換される着信信号の関連部分を定義する。
コレクションウィンドウ1012は、最も有用なエネルギーを包含する信号の一部を捕捉するために配置される。後述のように、FAP、LAPおよび遅延分散のうちの少なくとも2つが、チャネル位置を特徴付けるために決定される。FAP、LAPおよび遅延分散は現在の測定値、経時的に平均化される測定値および/または最悪の測定値の場合がある。コレクションウィンドウ1012を配置するために、コレクションウィンドウ1012の開始は、以後のチャネル推定がプログラマブルな値Dmid付近にセンタリングされるように配置可能である。一実施形態では、Dmidはサイクリックプレフィックス1004の長さの約半分の値に設定され(つまり、256個のサンプルは512長サンプルのサイクリックプレフィックスに)、コレクションウィンドウ1012の開始から測定される。
図9A、9Bおよび9Cの実施形態では、Dmidは次のOFDMシンボルの遅延分散の中間に配置され、コレクションウィンドウはDmidに対して配置される。遅延分散Dが、図9Aおよび9Bの場合のようにサイクリックプレフィックス1004の長さ未満である限り、FFTウィンドウ内で収集される全信号エネルギーは所望のOFDMシンボルに対応し、かつデータ復調に対して建設的に結合可能である。反対に、図9Cの遅延分散によっては、FFTウィンドウ内で収集される全エネルギーは、遅延分散が大きいため所望のOFDMシンボルから生じることができない。図9Aおよび9Bの実施形態では、コレクションウィンドウ1012がDmidに対して所定の位置に配置されるが、コレクションウィンドウ1012は図9Cの実施形態ではFAPminに配置される。
FAP距離は、第1の経路に対するFFTコレクションウィンドウ1012の開始と、サイクリックプレフィックス1004の終点間の測定値である。LAP距離は、最終経路に対するFFTコレクションウィンドウ1012の開始と、サイクリックプレフィックス1004の終点間の測定値である。Dmid’は現在のOFDMシンボルのDmidに対する所望の位置である。Dmidは次のOFDMシンボル中のDmid’の所望の位置である。Dmidは、FAPとLAP間のどこか、あるいは一実施形態ではFAPとLAPの中間地点に配置される。言い換えると、Dmid’は次のOFDMシンボル周期ではDmidになる。チャネル条件が図9Aでは変化していないため、Dmid’およびDmidは一般的に相互に対応する。
図9Aおよび9Bは、OFDMシンボルの有用な信号エネルギーを捕捉するためにコレクションウィンドウ1012が配置可能な場所の例を示している。これらの場合の両方において、遅延分散はサイクリックプレフィックス1004のサイズ未満である。このような環境下では、コレクションウィンドウ1012の開始は全着信経路のサイクリックプレフィックスの共通部分内に配置され、これは対象のOFDMシンボルに対応している。共通部分は、弱い経路を排除するようにスクリーニング可能な信号経路が各々同一のOFDMシンボルのサイクリックプレフィックスを受信している期間として定義される。言い換えると、共通部分はLAPのサイクリックプレフィックスの開始から始まり、FAPのサイクリックプレフィックス1004の終点で停止する。一実施形態では、最初と最後の着信経路に対応するサイクリックプレフィックスの共通部分が非空セットである限り、コレクションウィンドウ1012はこの共通部分の中間に配置される。FFTコレクションウィンドウ1012は一般的に、Dmid’がDmidから変化すると変更する場合がある、以後の(将来の)チャネル推定がDmid付近にセンタリングされるように配置される。反復的に、Dmid’は、Dmid’がDmidから変化するオフセットで補正される。
図9Aにおいて、Dmid’およびDmidが概して相互に対応するようにチャネル位置は変化していない。しかし図9Bにおいては、DmidとDmid’間のオフセットがある場合とは異なる。図9Aと9Bの違いは、DmidがDmid’ともはや一致しないように、コレクションウィンドウ1012がチャネル位置に対して右側にシフトされたことである。このオフセットは、次のOFDMシンボルのコレクションウィンドウ1012の位置に対して調整が実行可能であるように、時間追跡器520から時間フィルタ528に中継される。次のシンボルのコレクションウィンドウ1012はDmidから左側に、Dmid’に対して移動されるが、これらは現在のOFDMシンボルに対して存在しているからである。このように、コレクションウィンドウ1012の開始は、全対象経路のサイクリックプレフィックス1004の共通部分に維持可能である。
遅延分散がサイクリックプレフィックス1004の長さを超える場合、図9Cの場合のように、コレクションウィンドウ1012の一部である他のOFDMシンボルからの経路を回避することはもはや可能ではない。これらの場合、コレクションウィンドウ1012は、現在のOFDMシンボルのFAPに対応するサイクリックプレフィックス1004の推定終点の前に、最小FAP距離FAPminに配置される。1つ以上の過去のOFDMシンボルが、サイクリックプレフィックス1004が現在のOFDMシンボルに対して終了する場所を予測するために使用される。一実施形態では、FAPminは、512個のサンプルのうちの、サイクリックプレフィックス1004に対する24個のサンプルである。他の実施形態では、FAPminは、サイクリックプレフィックス1004の長さの約0%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%または10%であってもよい。
図10Aおよび10Bを参照すると、図面は、累積エネルギーを決定するためのチャネルタップエネルギーの処理を示している。図10Aにおいて、検出ウィンドウ1016はインパルス応答タップエネルギー全体を移動して、検出ウィンドウ1016内にエネルギーを累積する。本実施形態では、トレンドFAPおよびLAPおよび/または瞬時FAPおよびLAPが、検出ウィンドウ1016のスライディングおよび後述の他のステップを含む種々の技術を使用して決定されるように、タップエネルギーは短期平均ブロック908および/または長期平均ブロック912に付される。
図10Bに示されているように、検出ウィンドウ1016が図10Aのチャネルプロファイル1030を通過すると、累積エネルギー曲線1050が検出ウィンドウ1016の累積エネルギーによって形成される。累積エネルギー曲線1050から、遅延分散、FAPおよびLAPが決定可能である。遅延分散、FAPまたはLAPのうちのいずれか2つを知ることによって、欠落しているものを判断可能である。チャネルタップエネルギーのベクトルは、本実施形態においてNC=1024ポイントで評価されるDMTTアルゴリズムへの入力として使用される。しかしながら、このことは他の実施形態と同じである必要はない。DMTTアルゴリズムの分解能が低下する場合、ここに説明されているすべての長さおよび寸法が適切にスケールダウン可能である。これは、NC=1024−長チャネル推定の複数の隣接タップからのエネルギーを結合してより低い分解能の(より短い)チャネル推定に到着することによって達成される。別の実施形態では、8個の隣接タップが結合可能であり、例えばより低い分解能NC1=128である。
時間追跡アルゴリズムの追跡能力や分解能はしばしばチャネル推定の長さ、つまりNCに左右される。循環畳み込みチャネルの全NC=4096個の時間ドメインタップが使用可能である場合、時間追跡分解能は一般的に最大である。この場合、OFDMシンボル境界に対するFFTコレクションウィンドウ1012の位置の導入シフト量を一意に決定可能である。多くの実用的状況においては、しかしながら、チャネル推定の長さは、チャネル推定に使用されるFDMサブキャリア数によって制限される。図8に示されているような適所の(2,6)パイロットスタガパターンによって、例えば、使用可能な時間ドメインチャネルタップ数は、OFDMシンボルの500個の有用なFDMサブキャリアのゼロ外挿および補間ならびにOFDMシンボルのチャネル観測の平均化後にはNC=1024個である。パイロットのスタガはチャネル推定の分解能を増大させ、例えば一実施形態では、OFDMシンボルあたりLfdm=512個のパイロットであり、さらに上記のように(これもまたOFDMシンボルあたり)NC=1024個のチャネルタップである。
本実施形態の時間追跡能力は、実行されている実時間追跡アルゴリズムに左右される。一実施形態では、アルゴリズムは、チャネル変化を検出する能力を増大させるために、過去のチャネル配置に関する情報を使用する。チャネルの最大非ゼロ遅延分散がDMAXであるとすると、ここではチャネルに関するさらなる情報は使用可能ではなく、チャネル配置のあいまいさは、DMAX>NC/2ほど迅速には解決不可能である。しかしながら、FAPおよびLAPの情報が過去に正しく評価されたとすると、絶対追跡能力は総数NC−DMAX個の位置に拡張する。言い換えると、チャネルは両方向にその位置を等しく変更する可能性がある(つまり、チャネルコンテンツが現在のタイミング基準の前後に等しく生じる可能性がある)とする。そして、将来のチャネル位置は、現在のタイミング基準から±(NC−DMAX)/2個のチップほどであってもよい。これは図11に示されており、この図は、得られるチャネルタップエネルギーに対するタイミングドリフトの効果を示している。
追跡能力の要素の1つは、DMAXではなくチャネルの推定遅延分散Dである。チャネル遅延分散に関する情報が使用可能である場合、可能なチャネル位置の総数は一実施形態ではNC−D個に増加する。遅延分散推定DならびにNC/2タップより大きい遅延分散に対するアルゴリズムの抵抗はFAP検出方法の修正を招くことがある。表記の便宜のために、「ポジティブ検索領域」または「ネガティブ検索領域」という用語を導入することにし、両方とも図11に示されている。ポジティブ検索領域は非ゼロチャネルコンテンツ(つまり、図11において0とDMAX間の領域)外の領域の一部であり、ここでは遅いチャネルコンテンツが潜在的に生じる可能性があるとされる。同様に、ネガティブ検索領域で検出される経路は、先に観測されたチャネルコンテンツよりも短い距離を移動したため、「より早い」時間に生じたとされる。先行のチャネルコンテンツに対する検索領域の導入は、DMTTの追跡能力を増大させることが可能なメモリ(つまり因果関係)を導入する。最大検出領域内の検出済みチャネルコンテンツの配置ならびに2つの検索領域間の境界1104の配置をもたらす判定について次に説明する。
タイミング同期は、チャネル推定と累積エネルギー曲線1050の値に基づいている。図10Aに示されている、タイミング同期に使用されるチャネルプロファイル1030について検討する。チャネルエネルギーがビンにグループ化されることが可能であり、この場合、チャネルプロファイル1030はより粗く、かつ図10AのNCは削減される。以下の明確さのために、常にNC=1024とし、必要ならば、長さ削減係数2mを積極的に導入する。タイミング検索アルゴリズムは、図6と関連して説明されるように長期および/または短期平均チャネル推定エネルギーに対して実行される。一時的な平均化のプロセスにおいて、図10Aにおいて最大チャネルエネルギー、つまりnMAXを有しているその時のビンが識別される。また、最大エネルギー
が記憶される。このEMAX値は、実際のチャネルコンテンツに対応しないチャネル推定の人工タップを除去する目的で、雑音閾値処理に使用される閾値TDMTTを決定するために使用される。
図10Bを参照すると、チャネルプロファイル1030を介するエネルギー検出ウィンドウ1016のスライディングによって生成される累積エネルギー曲線1050が示されている。図10Aおよび10Bの例は、この方法の特徴を示すためのものである。検出ウィンドウ長NWは、完全なチャネルプロファイル1030が検出ウィンドウ1016にフィット可能なように選択される。従って、NW≧DMAXであり、NW=768個のサンプルは、チャネルインパルス応答長(NC)が1024個のサンプルである本実施形態について選択されるが、他の実施形態では他のサイズでもよい。完全チャネルエネルギー(またはその大部分)が含まれている検出ウィンドウ1016の開始位置は、累積エネルギー曲線1050の比較的平坦なゾーン1040を形成する。平坦ゾーン1040の長さはNW−Dであり、ポジティブ期間にあると仮定され、ここでDは実チャネル遅延分散である。平坦ゾーン1040の境界を推定することによって、NC長のチャネル推定およびチャネル遅延分散D内の対象チャネルエネルギーの位置を決定することができる。平坦ゾーン1040は累積エネルギー曲線1050の連続部分として定義され、ここで曲線1050は曲線1050の最大値から所定範囲内である。
図10Bにおいて、チャネル位置は、FAPおよびLAPの有無によって識別される。現在のチャネル推定のFAPおよびDを知れば、将来のFFTコレクションウィンドウ1012に導入されるタイミング補正またはオフセットは、将来のOFDMシンボルのチャネルが最大検出領域DMAX内のある所定位置Dmid付近にセンタリングされるものである。早期経路が最大検出領域の前に現れる可能性を最小化することが目的ならば、有効チャネル遅延分散を小さく維持しつつ、DmidはDMAX/2と選択される。一般的に、Dmidについて選択される値は展開エリアに左右され、かつプログラマブルに維持される。得られるタイミングオフセットは以下のように算出可能である:
式(1)の第2項は、最大許容チャネル長および現在の推定チャネル長の推定「ヘッドルーム」、ならびに将来のOFDMシンボルの堅牢性問題を考慮するチャネルの最良の配置とに左右される可変的バックオフに対応していることに注意すべきである。言い換えると、FFTコレクションウィンドウ1012で適用されるタイミングオフセットを算出する式(1)は、将来のOFDMシンボルのポイントDmid付近にセンタリングされる時間ドメインチャネルコンテンツの移動をもたらす。算出されたオフセットは、本実施形態においてロールオーバー値4625に達すると、コレクションウィンドウ1012を移動させる。上記手順はタイミング判定の単一のインスタンスに適用する。
タイミング判定は他の実施形態ではハードウェア(HW)および/またはソフトウェア(SW)で別個に実現可能であり、この場合、HW判定は短期平均または瞬時のチャネル推定に基づいており、SW判定は長期平均またはトレンドのチャネル推定に基づいている。他の実施形態は、短期または長期平均を実行するためにSWまたはHWを互換的に使用してもよい。各判定インスタンス(HWおよびSW)は次いで、チャネル位置、つまりFAPおよびLAPについて判定する。これらの判定は次いでチャネルロケータブロック924の一実施形態において結合可能であり、以下のようになる:
式(2)の値は、LAP−FAP≦DMAXである限り使用可能である。条件に反すると、高速フィルタ瞬時値は低速フィルタトレンド値に対して優先する。言い換えると、LAP−FAP>DMAXであれば、以下のようになる:
唯一の残りの状況LAPHW−FAPHW>DMAXまたはLAPSW−FAPSW>DMAXが後述のように扱われる。式(1)で使用されているパラメータDはD:=LAP−FAPとされることが可能である。
のベクトルであり、ここでmは0とmmax(一部の実施形態では、mmax=2または3である)間の値をとることができる。エネルギーは平均化されるが、タイミング同期ブロックで使用される前に、チャネルタップは、プログラマブル値TDMTTである閾値以下に選択される。アルゴリズムの出力は2つの整数、つまりFAPおよびLAPである。以下に列挙されるステップにおける以下のアルゴリズムは一部の実施形態ではHWおよび/またはSWにおいて別個に適用可能であり、結果は結合可能であることに注意すべきである。FAP/LAP検出アルゴリズムの2つの変形、単一パスアルゴリズムおよび2パスアルゴリズムが説明される。単一パスアルゴリズムはかなり短い計算時間ですむが、一実施形態では実行論理に関してはかなり複雑である。2パスアルゴリズムは実現がかなり簡単であり、計算時間が最も厳密なリソースでなければ常に使用可能である。
単一パス強化DMTTアルゴリズム
1.図11および12に示されているように2つの領域、ポジティブ検索領域およびネガティブ検索領域を区別するためにチャネルプロファイル1030を「解く」。ネガティブ検索領域およびポジティブ検索領域間の境界ポイント1104は一部の実施形態では別のプログラマブルパラメータである。新たな信号経路が現在検出されるチャネルコンテンツの前後に等しく生じる可能性があるとすると、(チャネル推定の終了からの)境界ポイント1104は、領域が等しい長さ、つまりΔN=(NC/2−Dmid)2mとなるように選択される。従って、TDMTTによる閾値処理後に以下のようになる:
1.図11および12に示されているように2つの領域、ポジティブ検索領域およびネガティブ検索領域を区別するためにチャネルプロファイル1030を「解く」。ネガティブ検索領域およびポジティブ検索領域間の境界ポイント1104は一部の実施形態では別のプログラマブルパラメータである。新たな信号経路が現在検出されるチャネルコンテンツの前後に等しく生じる可能性があるとすると、(チャネル推定の終了からの)境界ポイント1104は、領域が等しい長さ、つまりΔN=(NC/2−Dmid)2mとなるように選択される。従って、TDMTTによる閾値処理後に以下のようになる:
概念的に、解かれたチャネル推定は次いで、図10Bに示されている平坦領域の始端および終端の両方が、後述のように実行される長さNWの検出ウィンドウ1016をスライディングさせることによって検出されることを保証するために、両側にゼロパッド化される。
2.初期値、NW=DMAX/2m、n=0、Eu=0と、分解能が異なる2つのステップ、δE=EMAX/γ、ΔE=Nγ・δE(プログラマブルパラメータγおよびNγ)とを設定し、3つのフォワード閾値と1つのバックワード閾値、ETF0=EMAX−2ΔE、ETF1=EMAX−ΔE、ETF,end=ETF1−δEおよびETB=ETF,endを設定し、バイナリフラグfoundbeg=false,foundend=falseを設定し、始端位置BEGbuffのバッファを長さNγの全ゼロに初期化する。
およびe(n)にゼロが先行する点を想起されたい。
b)(En>ETF0およびEN>ETF1)の値が閾値をかなり超えていれば、バッファBEGbuffは本実施形態では値n(Nγ倍)で充填される。
c)また(En>ETF0であるがEn≦ETF1)の値が閾値を超えると、現在位置nをバッファBEGbuffに一度シフトする。(b)および(c)の両方において、以下のETF0=En+δE、ETF1=ETF0+ΔE、ETB=En−ΔE、foundbeg=trueを実行する。
d)また(foundbeg=true、foundend=falseおよびEn<ETB)であれば、END=n、foundend=true、ETF,end=ETB+ΔEを実行する。
e)また(foundend=trueおよびEn>ETF,end)であれば、foundend=falseを実行する。
4.NW≦n<Nc/2mについて、以下を実行する:[En=En−e(n−NW)+e(n);、次いで上記ステップ(b)乃至(e)を反復する]。
5.foundend=falseの場合、以下を実行する:[n=n+1、En=En−e(n−NW)、次いでステップ(d)を実行する]。
上記ステップ1乃至5に説明されているアルゴリズムは以下のプロパティの一部または全部を有する:
・アルゴリズムの有効ステップを構築するために小さな精密ステップδEおよび(2の累乗として選択された)対応する値Nγを使用すると、小さな値δEは累積エネルギープロファイルの絶対最大値をより正確に決定する助けとなるため、ΔEが有用である。始端位置BEGbuffのバッファは大まかにΔEによって最大値位置から効果的にバックトラックし、始端となるポイントを明確にする役割をする。実際のバックトラック量は複数の要因に左右されることがある。
・アルゴリズムの有効ステップを構築するために小さな精密ステップδEおよび(2の累乗として選択された)対応する値Nγを使用すると、小さな値δEは累積エネルギープロファイルの絶対最大値をより正確に決定する助けとなるため、ΔEが有用である。始端位置BEGbuffのバッファは大まかにΔEによって最大値位置から効果的にバックトラックし、始端となるポイントを明確にする役割をする。実際のバックトラック量は複数の要因に左右されることがある。
・アルゴリズムは、ΔE1060が平坦ゾーン1040における最大ピーク間リップルEnより大きい限り、推定始端beg=BEGbuff[0]を平坦ゾーン1040の実際の開始位置よりも前に、かつ推定終端ENDを平坦ゾーン1040の実際の終了点よりも後に配置する。得られる平坦ゾーン1040は実際の平坦ゾーン1040よりも広いことがある。しかしながら、多くの実際のシナリオでは、始端は実際の最大値ポイントからΔE乃至2ΔEのいずれかに示されるのに対して、終端は最大値以下、ほぼΔE1060になる。
がより正確に決定される。Nγが増大すると、(始端位置を決定するための)最大値からのバックトラックのあいまい性もまた増大する。一実施形態では、値はγ=256およびNγ=8と選択される。これらの値は一部の実施形態ではプログラマブルのままである。
・閾値TDMTTの値はγおよびNγに関する。閾値処理はシンボルタイミング検出つまりDMTTブロック720に導入されて、一時的なチャネル推定平均化のコヒーレント結合利得を利用する。閾値処理は、ゼロパッド化により上記ステップ3に見られるポジティブバイアス(累積エネルギー曲線1050のポジティブ傾斜)を除去する。閾値は得られる等価ステップΔEより大きくなく、また精密ステップδE、Nthの倍数に関してプログラマブルに維持される。一実施形態では、選択された値はNth=4であるため、TDMTT=EMAX/64となる。
概して、γ、NγおよびNthならびに2mの適切な値は経験的またはアルゴリズム的であってもよいが、プログラマブルレジスタに維持されている。さらに、AGCセットポイントをEMAXではなく基準値に維持することが可能である。
上記のように、式(3)において、低速および高速平均チャネル推定908、912を使用するタイミング判定の何らかの不一致が検出される場合には代替的な取り扱いが適用されてもよい。類似の予防措置が、上記の個々の(HWまたはSW)タイミング検索アルゴリズムが予測されていなかった結果、例えばLAP−FAP>DMAXを戻すという確率の小さいシナリオに適用する。推定される始端位置および終端位置に関係なく、FAPおよびLAPの値は、実施形態において、分離の際にDMAX未満までに制限される。しかしながら、誤ったタイミングから生じる性能劣化を回避するためには、HWを適所に設定することが望ましく、これはLAP−FAL>DMAX状況を検出し、かつこの場合にFAP=DMAX−NC、LAP=2DMAX−NCを設定する。
上記のアルゴリズムを使用すると、短期平均(HW)および長期平均(SW)のチャネル推定のチャネルパラメータが取得可能である。対応するアルゴリズム、つまりFAPHW、LAPHW、FAPSW、LAPSWの最終結果は次いで結合されて、コレクションウィンドウ1012を位置決めするために式(2)および(3)に説明されているように、OFDMサンプルカウンター修正に使用される。
2パス強化DMTTアルゴリズム
高速フィルタ平均チャネル推定An(k)とすると、FAPおよびLAPに関する情報は、単一パスまたは2パスDMTTアルゴリズムのいずれかを使用して抽出可能である。単一パスアルゴリズムはより高速な処理時間という利点を提供するのに対して、関連の論理およびHWリソースはより条件が厳しいことがある。
高速フィルタ平均チャネル推定An(k)とすると、FAPおよびLAPに関する情報は、単一パスまたは2パスDMTTアルゴリズムのいずれかを使用して抽出可能である。単一パスアルゴリズムはより高速な処理時間という利点を提供するのに対して、関連の論理およびHWリソースはより条件が厳しいことがある。
An(k)に含有されている平均チャネル推定は、有用なチャネルコンテンツの推定長に左右される可変的バックオフを含む既知のタイミングに従って整列される。平均チャネル推定はまた本実施形態においては閾値処理されない。DMTTアルゴリズムの目的は、様々なチャネル条件に対する所望の性能および堅牢性を確立するために、推定An(k)の非ゼロチャネルコンテンツの開始および終了を再評価し、かつこの情報を使用して将来のOFDMシンボルにおけるFFTコレクションウィンドウ1012の配置を更新することである。この再評価(タイミング推定)は、Nud個のOFDMシンボルごとに1回実行され、以下の動作を備えている:
1.平均チャネル推定の「将来」と「過去」を分離するブレークポイントを定義する。有限数のスタガパイロット(本実施形態では、チャネル推定は1024個の時間ドメインチップのみをスパンする)ゆえに、開始位置(最小時間の位置)がチャネル推定のどこにあるかについて硬判定がなされる。この推定は次いで、時間順に再配列される。
1.平均チャネル推定の「将来」と「過去」を分離するブレークポイントを定義する。有限数のスタガパイロット(本実施形態では、チャネル推定は1024個の時間ドメインチップのみをスパンする)ゆえに、開始位置(最小時間の位置)がチャネル推定のどこにあるかについて硬判定がなされる。この推定は次いで、時間順に再配列される。
2.最大時間ドメインタップEMAXの比として選択された閾値に従ってチャネル推定を閾値処理する。閾値処理されていないチャネル推定はHWで平均化されて、雑音タップの非コヒーレント結合はチャネル推定のSNR利得になりうる。この利得を利用するために、閾値処理はDMTTブロック720で適用される。
3.閾値処理されたチャネル推定にサイズNWの矩形検出ウィンドウ1016をスライディングすることによって累積エネルギー曲線1050を計算する。累積エネルギープロファイルの最大値を見つける。事前に設定されているフォワードおよびバックワードの閾値処理係数εfおよびεbに基づいて、平坦ゾーン縁を決定するためのフォワードおよびバックワードの閾値を計算する:
ET,F=En,MAX(1−εf)、ET,B=En,MAX(1−εb)
4.En,MAXに対応するポイントnMAXから開始し、累積エネルギープロファイルの端に対して移動し、エネルギーがフォワードおよびバックワード閾値と交差する最も離れたポイントを決定する。一実施形態では、フォワードおよびバックワード閾値はEn,MAXの5%、10%、15%または20%である。これらのポイントは平坦ゾーン1040の終了および開始を(それぞれ)決定する。これらのポイントを使用して、非ゼロチャネルコンテンツの推定開始および終了(FAPおよびLAP)を計算することは簡単である。
ET,F=En,MAX(1−εf)、ET,B=En,MAX(1−εb)
4.En,MAXに対応するポイントnMAXから開始し、累積エネルギープロファイルの端に対して移動し、エネルギーがフォワードおよびバックワード閾値と交差する最も離れたポイントを決定する。一実施形態では、フォワードおよびバックワード閾値はEn,MAXの5%、10%、15%または20%である。これらのポイントは平坦ゾーン1040の終了および開始を(それぞれ)決定する。これらのポイントを使用して、非ゼロチャネルコンテンツの推定開始および終了(FAPおよびLAP)を計算することは簡単である。
強化DMTTユニットへの入力はN個の値An(k)であり、An(k)の最大値、つまりEMAXは平均化ブロックによって決定可能であり、「DMTT更新リクエスト信号」は通常の動作モードでNud個のOFDMシンボルごとに一回FFTブロックによって生成される。他の「入力」は2パスアルゴリズムのSWプログラマブルパラメータであり、下記の表1に示されている。
これらのパラメータはソフトウェアによって書き込み可能であり、モデム動作を通して一定に維持されるものもあり、より高度なSWアルゴリズムに応じてフレームごとに採用可能なものもある。「DMTT更新リクエスト信号」が高に設定される場合は常に、他の入力に基づいて、強化DMTTユニットは2つの出力、つまり非ゼロチャネルコンテンツの推定された開始および終了を生成し、これらは2つの整数、FAPおよびLAPである。さらなるプログラマブルパラメータは最小バックオフBoffおよびハード限度offsetmaxを含んでいる。
初期段階では、関連変数およびバッファが初期化される。これらは以後の段階で使用される。第1のステップは、長さN=1024/Nbの(Anとも称される)バッファAn(k)に含有されているチャネル推定エネルギープロファイルの開始および終了の表記を定義することである。エネルギー累積のためのこのバッファの開始ポイントはN−ΔNと定義されるのに対して、最終ポイントはN−ΔN−1であり、インデックスはモジュロNを増加させることに注目する。メモリ位置のアドレスはstartIndex=endIndex=N−ΔNと定義され、ブレークポイント位置はbreakPt=[N−ΔN+NW]modNと定義される。累積エネルギーEnは12ビットの符号なし値(スケーリング25)であり、これは本実施形態ではゼロに初期化される。また位置カウンタnはゼロ(10ビット)に初期化され、それぞれ始端および終端の位置(各々10ビット)を含有する値BEGおよびENDも同様である。平均チャネル推定の最大タップEMAXに基づいて、符号なしの8ビット閾値TDMTT=EMAX/βTが決定される。最大累積エネルギー値En,MAXおよび対応する位置nMAXは両方ともゼロに初期化される。メモリは累積エネルギーバッファEnに対して割り当てられ、これはN+NW−(12ビットの符号なし値を含有する長バッファ)である。最終的にバイナリフラグが設定される:foundbeg=false、foundend=false
初期化が生じた後、DMTTアルゴリズムの第1のパスが開始する用意がある。この段階の結果は累積エネルギーを計算し、これらの最大値を検索することである。
初期化が生じた後、DMTTアルゴリズムの第1のパスが開始する用意がある。この段階の結果は累積エネルギーを計算し、これらの最大値を検索することである。
0≦n<Nに対して、以下を実行する:
f)e=AendIndex;e>TDMTTの場合、En=En+e(12ビットに飽和される);endIndex=[endIndex+1]modNを実行する
g)endIndex>breakPtの場合、e=AstartIndexを実行する;e>TDMTTの場合、En=En−e(12ビットで維持する);startIndex=[startIndex+1]modNを実行する; Enを適切な位置に保存する;
h)En>En,MAXならば、En,MAX=EnおよびnMAX=nを設定する。
f)e=AendIndex;e>TDMTTの場合、En=En+e(12ビットに飽和される);endIndex=[endIndex+1]modNを実行する
g)endIndex>breakPtの場合、e=AstartIndexを実行する;e>TDMTTの場合、En=En−e(12ビットで維持する);startIndex=[startIndex+1]modNを実行する; Enを適切な位置に保存する;
h)En>En,MAXならば、En,MAX=EnおよびnMAX=nを設定する。
N≦n<N+NWに対して、e=AstartIndexを実行する;e>TDMTTならば、En=En−e(12ビットで維持する);startIndex=[startIndex+1]modNを実行する;Enを適切な位置に保存する;
第1のパスが完了された後、En,MAXを使用してフォワードおよびバックワード閾値:ET,F=En,MAX・(1−εf)、ET,B=En,MAX・(1−εb)を設定する。閾値は符号なしの12ビットに維持される。
第1のパスが完了された後、En,MAXを使用してフォワードおよびバックワード閾値:ET,F=En,MAX・(1−εf)、ET,B=En,MAX・(1−εb)を設定する。閾値は符号なしの12ビットに維持される。
第2のパスは2つの部分、始端BEGを発見するためのバックワード検索および終端ENDを検索するためのフォワード検索を含んでいる。
nMAX−1≧n≧0(降順インデックス)に対して、以下のfoundend=falseを実行する。
a)(foundbeg=falseおよびEn<ET,B)の場合、BEG=n+1、foundbeg=trueを実行する;
b)また(foundbeg=trueおよびEn≧ET,B)の場合、foundbeg=falseを実行する。
b)また(foundbeg=trueおよびEn≧ET,B)の場合、foundbeg=falseを実行する。
nMAX+1≦n<N+NW(昇順インデックス)に対して、以下を実行する:
a)(foundend=falseおよびEn<ET,f)の場合、END=n、foundend=trueを実行する;
b)また(foundend=trueおよびEn≧ET,f)の場合、foundend=falseを実行する。
a)(foundend=falseおよびEn<ET,f)の場合、END=n、foundend=trueを実行する;
b)また(foundend=trueおよびEn≧ET,f)の場合、foundend=falseを実行する。
このポイントでは、BEGおよびENDの両方は非ゼロ値を含んでいるはずであり、両方のバイナリフラグはtrueに設定されるはずである。そうでない場合、タイミングオフセット値は修正されなければならない。チャネル位置および遅延分散と結び付けられている出力パラメータFAPおよびLAPは以下のように見つけられる:
代替通信チャネル位置アルゴリズム
FAPを決定するための上記方法に加えて、一部の実施形態ではもう1つの方法が使用される場合がある。一実施形態では、平坦ゾーン1040の始端および終端が累積エネルギーおよびこのポジティブ有限差の重み合計を獲得することによって発見される。遅延分散Dは、累積エネルギー曲線1050の始端および終端の両方を発見した後に決定可能である。参照として本明細書に組み込まれているFINE TIMING ACQUISITIONと題された本出願と同日に出願された米国特許出願(代理人整理番号第040588号)は、平坦ゾーンの終端を決定するための累積エネルギー曲線のネガティブ差のスパイク検出の使用について説明しており、これはまた、平坦ゾーンの始端を発見するのにも使用可能である。これらの端が発見されると、遅延分散は上記説明に従って決定可能である。これらの通信チャネル位置パラメータを発見した後、これらは、上記のようにチャネル推定ユニット720および/またはコレクションウィンドウ1012の配置に使用可能である。
FAPを決定するための上記方法に加えて、一部の実施形態ではもう1つの方法が使用される場合がある。一実施形態では、平坦ゾーン1040の始端および終端が累積エネルギーおよびこのポジティブ有限差の重み合計を獲得することによって発見される。遅延分散Dは、累積エネルギー曲線1050の始端および終端の両方を発見した後に決定可能である。参照として本明細書に組み込まれているFINE TIMING ACQUISITIONと題された本出願と同日に出願された米国特許出願(代理人整理番号第040588号)は、平坦ゾーンの終端を決定するための累積エネルギー曲線のネガティブ差のスパイク検出の使用について説明しており、これはまた、平坦ゾーンの始端を発見するのにも使用可能である。これらの端が発見されると、遅延分散は上記説明に従って決定可能である。これらの通信チャネル位置パラメータを発見した後、これらは、上記のようにチャネル推定ユニット720および/またはコレクションウィンドウ1012の配置に使用可能である。
次に図13を参照すると、マルチキャリア通信信号を分析するフーリエ変換関数のコレクションウィンドウを位置決めするための受信機1300の実施形態が開示されている。この受信機は、第1のOFDMシンボルおよび第2のOFDMシンボルを受信する手段1304と、複数のFDMシンボルを使用してチャネルインパルス応答を決定する手段1308と、チャネルインパルス応答からチャネル位置を推定する手段1316であって、チャネル位置は遅延分散、FAPまたはLAPのうちのいずれか2つによって特徴付けられる手段1316と、チャネル位置に関するポイントを選択する手段1320と、コレクションウィンドウの開始を第2のOFDMシンボルに対してそのポイントに配置する手段1324とを含んでいる。第1のOFDMシンボルは複数のFDMシンボルを備えており、第1のOFDMシンボルはFAPおよびLAPによって特徴付けられる。ポイントは、遅延分散が所定の長さ未満であれば、第1のアルゴリズムを使用してチャネル位置に関する第1の位置で選択される。代替的に、ポイントは、遅延分散が所定の長さより大きければ、第2のアルゴリズムを使用してチャネル位置に関する第2の位置で選択される。第1および第2のアルゴリズムは異なり、第1および第2の位置は異なる。
図14を参照すると、フーリエ変換関数のFFTコレクションウィンドウ1012をウィンドウ配置ユニット725に配置するためのプロセス1400の実施形態が開示されている。ブロック1404および1432において、第1の直交周波数分割多重(OFDM)シンボルおよび第2のOFDMシンボルが順次受信される。第1のOFDMシステムの分析は、第2のOFDMシンボルを捕捉する際に必要である。第1のOFDMシンボルは複数の周波数分割多重(FDM)シンボルを含んでいる。第1のOFDMシンボルのチャネル位置は、遅延分散、最初の着信経路(FAP)または最終着信経路(LAP)のうちの少なくとも2つによって特徴付けられる。チャネル位置は、ブロック1408において、チャネルインパルス応答から推定される。FFTコレクションウィンドウ1012が配置されるポイントは、ブロック1416で決定されるように、遅延分散に従った2つの異なる位置であってもよい。
ポイントは、ブロック1420において、遅延分散が所定の長さ未満であれば、第1のアルゴリズムを使用してチャネル位置に関する第1の位置で選択される。ポイントは、ブロック1424において、遅延分散が所定の長さより大きければ、第2のアルゴリズムを使用してチャネル位置に関する第2の位置で選択される。チャネル位置に関するポイントはブロック1428で選択される。FFTコレクションウィンドウ1012の開始は、ブロック1432において、第2のOFDMシンボルに対してそのポイントに配置される。
ここに説明されている同期技術は種々の手段によって実現可能である。例えば、これらの技術はハードウェア、ソフトウェアあるいはこれらの組み合わせで実現可能である。ハードウェア実現について、同期をサポートするために使用される基地局の処理ユニット(例えば、TXデータ/パイロットプロセッサ120)は1つ以上のアプリケーション固有の集積回路(ASIC)、ディジタル信号プロセッサ(DSP)、ディジタル信号処理デバイス(DSPD)、プログラマブル論理デバイス(PLD)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、ここに説明されている機能を実行するように設計されている他の電子ユニット、あるいはこれらの組み合わせで実現可能である。同期を実行するために使用される無線受信機の処理ユニット(例えば、SCEU180)はまた、1つ以上のASIC、DSPなどで実現可能である。
上記実施形態のいくつかは、具体的な方法で平坦ゾーンの始端および終端を決定する。タップエネルギーと最大タップエネルギーからの有限差との重み合計を獲得する実施形態もある。平坦ゾーンの開始および終了はこのタイプの獲得アルゴリズムによって決定可能である。
ソフトウェア実現について、同期技術は、ここに説明されている機能を実行するモジュール(例えば、手順、機能など)によって実現可能である。ソフトウェアコードはメモリユニット(例えば、図1のメモリユニット192)に記憶され、かつプロセッサ(例えば、コントローラ190)によって実行可能である。メモリユニットはプロセッサ内またはプロセッサ外で実現可能である。
本開示の原理は具体的な装置および方法と関連して上述されているが、この説明は例証にすぎず、本発明の範囲を制限するためのものではない点が明確に理解されるべきである。
Claims (37)
- フーリエ変換関数のコレクションウィンドウの配置方法であって、
第1の直交周波数分割多重(OFDM)シンボルおよび第2のOFDMシンボルを受信することであって、前記第1のOFDMシンボルは複数の周波数分割多重(FDM)シンボルを備え、かつ最初の着信経路(FAP)、最終着信経路(LAP)または遅延分散のうちの少なくとも2つによって特徴付けられることと、
チャネルインパルス応答からチャネル位置を推定することと、
前記チャネル位置に関するポイントを選択することと、
前記コレクションウィンドウの開始を前記第2のOFDMシンボルに対して前記ポイントに配置することであって、
前記ポイントは、前記遅延分散が所定の長さ未満である場合、第1のアルゴリズムを使用して前記チャネル位置に関する第1の位置で選択され、
前記ポイントは、前記遅延分散が前記所定の長さより大きい場合、第2のアルゴリズムを使用して前記チャネル位置に関する第2の位置で選択されること
を備える方法。 - 前記第1および第2のOFDMシンボルは、各々複数のキャリアに対応する請求項1に記載のフーリエ変換関数のコレクションウィンドウの配置方法。
- 前記第1および第2のアルゴリズムは異なる請求項1に記載のフーリエ変換関数のコレクションウィンドウの配置方法。
- 前記第1および第2の位置は異なる請求項1に記載のフーリエ変換関数のコレクションウィンドウの配置方法。
- 前記第1のOFDMシンボルのうちの前記複数のFDMシンボルを使用して前記チャネルインパルス応答を決定するステップをさらに備える請求項1に記載のフーリエ変換関数のコレクションウィンドウの配置方法。
- 前記第1のアルゴリズムは前記コレクションウィンドウの開始を前記第1の位置に配置し、
前記第1の位置は前記遅延分散の中間点に対して選択される請求項1に記載のフーリエ変換関数のコレクションウィンドウの配置方法。 - 前記第2の位置は、前記コレクションウィンドウが前記FAPに対応するサイクリックプレフィックスの推定端から所定の距離で開始するように選択される請求項1に記載のフーリエ変換関数のコレクションウィンドウの配置方法。
- 前記所定の距離は、前記サイクリックプレフィックスの長さの約5%である請求項7に記載のフーリエ変換関数のコレクションウィンドウの配置方法。
- 前記所定の長さは、前記第1のOFDMシンボルのサイクリックプレフィックスの長さ未満である請求項1に記載のフーリエ変換関数のコレクションウィンドウの配置方法。
- 前記所定の長さは、前記第1のOFDMシンボルのサイクリックプレフィックスの長さの半分より長い請求項1に記載のフーリエ変換関数のコレクションウィンドウの配置方法。
- 前記チャネルインパルス応答から所定の閾値以下のチャネルタップを選択するステップをさらに備える請求項1に記載のフーリエ変換関数のコレクションウィンドウの配置方法。
- 検索領域が前記第2のOFDMシンボルに対する前記コレクションウィンドウの配置に使用される請求項1に記載のフーリエ変換関数のコレクションウィンドウの配置方法。
- 前記コレクションウィンドウは、将来のチャネル推定を捕捉するために使用される請求項1に記載のフーリエ変換関数のコレクションウィンドウの配置方法。
- 前記第1の位置は、前記FAP乃至前記LAPのサイクリックプレフィックスの共通部分内にある請求項1に記載のフーリエ変換関数のコレクションウィンドウの配置方法。
- 前記第1の位置は、前記FAP乃至前記LAPのサイクリックプレフィックスの共通部分のほぼ中間にある請求項1に記載のフーリエ変換関数のコレクションウィンドウの配置方法。
- フーリエ変換関数のコレクションウィンドウを配置するための受信機であって、
第1のOFDMシンボルおよび第2のOFDMシンボルを受信する手段であって、前記第1のOFDMシンボルは、遅延分散、FAPまたはLAPのうちの少なくとも2つによって特徴付けられる手段と、
チャネルインパルス応答からチャネル位置を推定する手段と、
前記チャネル位置に関するポイントを選択する手段と、
前記コレクションウィンドウの開始を前記第2のOFDMシンボルに対して前記ポイントに配置する手段であって、
前記ポイントは、遅延分散が所定の長さ未満である場合、第1のアルゴリズムを使用して前記チャネル位置に関する第1の位置で選択され、
前記ポイントは、前記遅延分散が前記所定の長さより大きい場合、第2のアルゴリズムを使用して前記チャネル位置に関する第2の位置で選択される手段とを備える受信機。 - 前記第1および第2のアルゴリズムは異なり、
前記第1および第2の位置は異なる請求項16に記載のフーリエ変換関数のコレクションウィンドウを配置するための受信機。 - 前記複数のFDMシンボルを使用して前記チャネルインパルス応答を決定する手段をさらに備える請求項16に記載のフーリエ変換関数のコレクションウィンドウを配置するための受信機。
- 前記第1のアルゴリズムは前記コレクションウィンドウの開始を前記第1の位置に配置し、
前記第1の位置は前記遅延分散の中間点に対して選択される請求項16に記載のフーリエ変換関数のコレクションウィンドウを配置するための受信機。 - 前記第2の位置は、前記コレクションウィンドウが前記FAPに対応するサイクリックプレフィックスの推定端から所定の距離で開始するように選択される請求項16に記載のフーリエ変換関数のコレクションウィンドウを配置するための受信機。
- 前記所定の距離は、前記サイクリックプレフィックスの長さの約5%である請求項20に記載のフーリエ変換関数のコレクションウィドウを配置するための受信機。
- 前記所定の長さは、前記第1のOFDMシンボルのサイクリックプレフィックスの長さ未満である請求項16に記載のフーリエ変換関数のコレクションウィンドウを配置するための受信機。
- 前記所定の長さは、前記第1のOFDMシンボルのサイクリックプレフィックスの長さの半分より長い請求項16に記載のフーリエ変換関数のコレクションウィンドウを配置するための受信機。
- 前記チャネルインパルス応答から所定の閾値以下のチャネルタップを選択する手段をさらに備える請求項16に記載のフーリエ変換関数のコレクションウィンドウを配置するための受信機。
- 前記コレクションウィンドウは将来のチャネル推定を捕捉するために使用される請求項16に記載のフーリエ変換関数のコレクションウィンドウを配置するための受信機。
- 前記第1の位置は、前記FAP乃至前記LAPのサイクリックプレフィックスの共通部分内にある請求項16に記載のフーリエ変換関数のコレクションウィンドウを配置するための受信機。
- フーリエ変換関数のコレクションウィンドウを配置するための通信デバイスであって、
第1のOFDMシンボルおよび第2のOFDMシンボルを受信し、この場合前記第1のOFDMシンボルは遅延分散、FAPまたはLAPのうちの少なくとも2つによって特徴付けられ、
チャネルインパルス応答からチャネル位置を推定し、
前記チャネル位置に関するポイントを選択し、
前記コレクションウィンドウの開始を前記第2のOFDMシンボルに対して前記ポイントに配置し、この場合、
前記ポイントは、遅延分散が所定の長さ未満である場合、第1のアルゴリズムを使用して前記チャネル位置に関する第1の位置で選択され、
前記ポイントは、前記遅延分散が前記所定の長さより大きい場合、第2のアルゴリズムを使用して前記チャネル位置に関する第2の位置で選択されるように構成されるプロセッサと、
前記プロセッサに結合されているメモリと、を備える通信デバイス。 - 前記第1のアルゴリズムは前記コレクションウィンドウの開始を前記第1の位置に配置し、
前記第1の位置は前記遅延分散の中間点に対して選択される請求項27に記載のフーリエ変換関数のコレクションウィンドウを配置するための通信デバイス。 - 前記プロセッサはさらに、前記第1のOFDMシンボルのうちの前記複数のFDMシンボルを使用して前記チャネルインパルス応答を決定するように構成される請求項27に記載のフーリエ変換関数のコレクションウィンドウを配置するための通信デバイス。
- 前記第1および第2のアルゴリズムは異なり、
前記第1および第2の位置は異なる請求項27に記載のフーリエ変換関数のコレクションウィンドウを配置するための通信デバイス。 - 前記第2の位置は、前記コレクションウィンドウが前記FAPに対応するサイクリックプレフィックスの推定端から所定の距離で開始するように選択される請求項27に記載のフーリエ変換関数のコレクションウィンドウを配置するための通信デバイス。
- 前記所定の距離は、前記サイクリックプレフィックスの長さのうちの約24個のサンプル分である請求項31に記載のフーリエ変換関数のコレクションウィンドウを配置するための通信デバイス。
- 前記所定の長さは、前記第1のOFDMシンボルのサイクリックプレフィックスの長さ未満である請求項27に記載のフーリエ変換関数のコレクションウィンドウを配置するための通信デバイス。
- 前記所定の長さは、前記第1のOFDMのサイクリックプレフィックスの長さの半分より長い請求項27に記載のフーリエ変換関数のコレクションウィンドウを配置するための通信デバイス。
- 前記プロセッサは、さらに前記チャネルインパルス応答から所定の閾値以下のチャネルタップを選択するように構成される請求項27に記載のフーリエ変換関数のコレクションウィンドウを配置するための通信デバイス。
- 前記第1の位置は、前記FAP乃至前記LAPのサイクリックプレフィックスの共通部分内にある請求項27に記載のフーリエ変換関数のコレクションウィンドウを配置するための通信デバイス。
- 前記第1の位置は、前記FAP乃至前記LAPのサイクリックプレフィックスの共通部分のほぼ中間にある請求項27に記載のフーリエ変換関数のコレクションウィンドウを配置するための通信デバイス。
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