JP2012531856A

JP2012531856A - 直交周波数分割多重化システムにおける周波数オフセット推定と補正の方法及び装置

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Publication number: JP2012531856A
Application number: JP2012518012A
Authority: JP
Inventors: リ，ピン; ゼン，ジャオファ; チン，フォンフェン; ソン，ウェイジュ; ハン，ルージャ; レイ，ジエ
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2009-06-30
Filing date: 2010-06-04
Publication date: 2012-12-10
Anticipated expiration: 2030-06-04
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Abstract

本発明は直交周波数分割多重化(OFDM)システムにおける周波数オフセット推定と補正方法を公開し、ターゲットユーザにおけるパイロットビット周波数領域チャンネルの推定値を得て、チャンネル推定値に対して周波数領域において平滑化するステップと、歴史の平滑化法又はマルチブランチ試み法を採用して周波数オフセット推定と周波数オフセット補償を行い、周波数オフセット補償した後のデータに周波数領域復調を行うとともに、1つのリンク品質状態パラメータを出力するという受信機リンク品質状態を得るステップと、及び、前記リンク品質状態パラメータにより前記受信機のリンク品質状態を更新し、今回の周波数オフセット推定出力値を確定するとともに、確定された今回の周波数オフセット推定出力値により次回の周波数オフセット推定に必要とした歴史の周波数オフセット値を出力するステップとを含む。本発明は、さらに相応の装置を公開する。本発明は、効果的に基地局と端末との間の相対周波数オフセットを推定し、OFDMシステムがサブキャリアに対する直交性損害による干渉を低下して、受信機が周波数オフセットに対する推定と補償範囲を向上することができる。

Description

本発明は移動通信分野に関し、特に移動通信分野の直交周波数分割多重化システムにおける周波数オフセット推定と補正の方法及び装置に関する。

ロング・ターム・エボリューション（Long Term Evolution，LTE）プロジェクトは、最近2年に3GPPが起動した最大の新技術研究開発プロジェクトで、3Gの無線アクセス技術を改善及び強化したことになる。3Gと比較すると、LTEがさらに技術的な優位を持って、より高いユーザデータレート、パケットトランスポート、システム遅延の減少、システム容量とサービスエリアの改善、及び運営コストの低下などの面から表現される。

LTEのダウンリンクは、直交周波数分割多重化（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）技術を採用し、OFDMは、周波数スペクトルの利用率が高く、マルチパス干渉を防止することなどの特徴を有し、OFDMシステムが効果的に無線チャンネルによる影響を抵抗できる。LTEのアップリンク転送方式は、サイクリックプレフィックス付きシングルキャリア周波数分割多元接続システム（Single Carrier Frequency Division Multiple Access，SC-FDMA）を採用して、アップリンクにサイクリックプレフィックス付きSC-FDMAを採用するトランスポートプランにおいて、離散フーリエ変換（Discrete Fourier-Transform，DFT）を使用して周波数領域信号を取り得て、そして、ゼロシンボルを挿入して周波数スペクトルの移動を行い、移動した後の信号がまた逆高速フーリエ変換（Inverse Fast Fourier Transform，IFFT）により、送信トランスミット端末のピーク対平均電力比を低下させる。このため、SC-FDMAシステムは、離散フーリエ変換拡散直交周波数分割多重化(DFT-S-OFDM)システムとも称される。

マルチキャリアシステムにとって、キャリア周波数のオフセットがサブチャネルの間に干渉を発生することを招くようになる。直交周波数分割多重化( OFDM)システム内に複数の直交サブキャリアが存在し、出力信号は、複数のサブチャネル信号の重畳であり、サブチャネルが互いに被覆するので、キャリア間の直交性に高い要求を有する。

端末の移動により、基地局と端末との間にドップラー偏移を発生し、移動通信システムにおいて、特に高速の場合には、このような偏移が極に著しいことになる。ドップラー偏移は、受信機と送信機との間に周波数エラーを発生し、受信信号が周波数領域内にオフセットを発生することを招くことになって、キャリア間の干渉を引き込み、システムのビット誤り率を向上し、性能が悪くなる。

ドップラー偏移の大きさと相対移動速度の大きさとの間に関係があって、それらの間の関係は、
（その中、θが端末移動の方向と信号伝搬方向との間の角度であり、Vが端末の移動速度であり、Cが電磁波の伝搬速度であり、f_oがキャリア周波数である。）である。

LTEシステムは、移動端末に対して、15km/h及びその以下の速率の移動ユーザシステムの特徴が最良で、15〜120km/hの移動ユーザに対して高性能サービスを提供でき、120〜3 50km/hの移動ユーザのサービスを保持し、350km/h以上の移動ユーザがネットワークオフをしないことを保証する。このような速度範囲内に、ドップラー偏移が400Hzを超え、基地局と端末は、必ず十分な周波数オフセット補償技術を支持するのみ、業務品質の要求を満たす。

受信機にとって、送信機との間の周波数エラーを推定し、且つ周波数エラーの補正を完成するのは、受信機が必ず完成する機能である。端末は、f_dの偏移を受信し、端末がダウン信号周波数をロックした後、アップ信号を送信し、アップ受信が2＊f_dの偏移を有しようとする。

図１のように、端末と基地局との相対移動方向が違うので、正負別の周波数オフセットを発生し、f_oを基地局の送信周波数とし、端末が基地局に離れた方向へ移動する時、負周波数オフセット-f_dを発生し、端末が受信した周波数はf_o-f_dであり、基地局が受信した周波数はf_o-2* f_dであり、端末が基地局へ接近する方向に移動する時、正周波数オフセットf_dを発生し、端末が受信した周波数はf_o+f_dであり、基地局が受信した周波数はf_o+2* f_dである。端末が二つの基地局の間に移動して、ひとつの基地局からもう1つの基地局へ走行する時、端末が周波数ホッピングを表わし、周波数f_o-f_dから周波数f_o+f_dに変調し、端末が2*f_dの周波数ホッピングを有しようとする。2*f_dが基地局の受信機に対しても、端末受信機に対しても、すべて大きいチャレンジであり、大きすぎの周波数オフセット量が通信品質の低下を招き、厳重な際、特に高速移動環境に、サービスの中断を招くようになる。

正確に周波数オフセットを推定し且つ補正すると、システム性能が大きく低下して、特に周波数オフセットが大きいと（対応の端末移動速度が高い際）さらに著しくなる。このため、周波数オフセットを補正する性能が良く、安定的な周波数オフセット推定と補償を実現する方法及び装置は、工事の実現には非常に重要な役を有する。

本発明が解決しようとする技術問題は、OFDMシステムにおける基地局と端末との間の周波数オフセットに対して推定と補正を行い、特に移動端末が高速移動する場合に、快速に安定的な周波数オフセット推定及び補正を行う問題に用いられる直交周波数分割多重化OFDMシステムにおける周波数オフセット推定と補正の方法及び装置を提供する。

前記の問題を解決するために、本発明は直交周波数分割多重化システムにおける周波数オフセット推定と補正方法を提供し、該方法は、
ターゲットユーザにおけるパイロットビット周波数領域チャンネルの推定値を得て、チャンネル推定値に対して周波数領域において平滑化するステップと、
リンク品質状態が起動しきい値条件を満たす際、歴史の周波数オフセット値及びターゲットユーザのパイロットビット周波数領域チャンネル推定値により、歴史の平滑化法を採用して周波数オフセット推定と周波数オフセット補償を行い、周波数オフセット補償した後のデータに周波数領域復調を行うとともに、1つのリンク品質状態パラメータを出力することと、
リンク品質状態が起動しきい値条件を満たさない際、ターゲットユーザのパイロットビット周波数領域チャンネル推定値により、マルチブランチ試み法を採用して周波数オフセット推定と周波数オフセット補償を行い、周波数オフセット補償した後のデータに対して周波数領域復調を行うとともに、1つのリンク品質状態パラメータを選択して出力することと、
前記リンク品質状態パラメータにより前記受信機のリンク品質状態を更新し、今回の周波数オフセット推定出力値を確定するとともに、確定された今回の周波数オフセット推定出力値により次回の周波数オフセット推定に必要とした歴史の周波数オフセット値を出力することとを含むという受信機リンク品質状態を得るステップを含む。

前記のターゲットユーザのパイロットビット周波数領域チャンネル推定値を得て、チャンネル推定値に対して周波数領域に平滑化するステップは、
ローカルの周波数領域パイロットコード及びターゲットユーザが受信された2つのパイロットの周波数領域受信シーケンスにより、2つのパイロットの対応のチャンネル推定値を得ることと、
ターゲットユーザの各パイロットが対応したチャンネル推定値に対してセクション分割し、各セクション内に周波数領域平滑化を行うこととを含む。

前記リンク品質状態は、
周波数オフセット補償、復調した後、データが対応したリンク品質が要求を満たすかどうかの標準とする信号対雑音比しきい値と、
前記Rの状態は1又はOであり、1であると、リンク状態が要求を満たすことを表わし、Oであると、リンク状態が要求を満たすことを表わすリンク品質状態レジスタRと、
歴史の平滑化法を起動して周波数オフセット推定と周波数オフセット補償を行うかどうかの起動しきい値条件として、該カウントしきい値により大きいであると、歴史の平滑化法を起動するリンク品質カウントしきい値と、
リンク品質状態レジスタにおける1の個数を計算して、該カウンターにおけるカウントが前記リンク品質カウントしきい値より大きいである時、歴史の平滑化法をトリガー起動して周波数オフセット推定と周波数オフセット補償を行い、該カウンターにおけるカウントが前記リンク品質カウントしきい値より小さいである時、マルチブランチ試み法をトリガー採用して周波数オフセット推定と周波数オフセット補償を行うリンク品質カウンターとというパラメータを含む。

前記のリンク品質状態が起動しきい値条件を満たす際、歴史の周波数オフセット値及びターゲットユーザのパイロットビット周波数領域チャンネル推定値により、歴史の平滑化法を採用して周波数オフセット推定と周波数オフセット補償を行い、周波数オフセット補償した後のデータに周波数領域復調を行うとともに、リンク品質状態パラメータを出力するステップは、
アンテナ関連性の程度に応じて、計算して得られたターゲットユーザの周波数オフセット推定値によりアンテナに対して周波数オフセット補償を行うことと、
周波数領域において周波数オフセット補償した後のデータに対して復調し、周波数領域復調データを得ることと、
復調した後のデータの信号対雑音比SIR又はチェックコード(Cyclical Redundancy Check，CRC)を計算して、前記リンク品質状態パラメータが信号対雑音比SIR又はCRCチェックコードであることを含む。

前記のリンク品質状態が起動しきい値条件を満たさない際、ターゲットユーザのパイロットビット周波数領域チャンネル推定値により、マルチブランチ試み法を採用して周波数オフセット推定と周波数オフセット補償を行い、周波数オフセット補償した後のデータに対して周波数領域復調を行うとともに、1つのリンク品質状態パラメータを選択して出力するステップは、
ターゲットユーザのパイロットビット周波数領域チャンネル推定値及び各リンクの補償初期値により、ターゲットユーザの周波数オフセット推定値を計算することと、
アンテナ関連性の程度に応じて、計算して得られたターゲットユーザの周波数オフセット推定値によりアンテナに対して周波数オフセット補償を行うことと、
周波数領域に周波数オフセット補償した後の各リンクデータに対して復調し、各リンク周波数領域復調データを得ることと、
復調した後の各リンクデータの信号対雑音比SIR又はCRCを計算して、前記リンク品質状態パラメータが信号対雑音比SIR又はCRCであることと、
各リンク復調データから、1つのSIRが大きい或いはCRCが正確である復調データを選択して、該ブランチの初期周波数オフセット値に該ブランチの残存周波数オフセット値を加えて出力推定周波数オフセットとして、該ブランチの信号対雑音比SIRを出力信号対雑音比SIRとすることとを含む。

前記の前記リンク品質状態パラメータにより前記受信機のリンク品質状態を更新し、今回の周波数オフセット推定出力値を確定するステップは、
前記リンク品質状態パラメータが信号対雑音比SIRであり、
信号対雑音比SIRが前記信号対雑音比しきい値より大きいであると、今回の周波数オフセット推定出力が歴史の周波数オフセット値に残存周波数オフセット値加えることを確定し、同時にリンク品質レジスタRにおける最新状態位置を1に更新し、リンク品質カウンターのカウント値を更新することと、
信号対雑音比SIRが前記信号対雑音比しきい値よりも小さくすると、今回の周波数オフセット推定出力が歴史の周波数オフセット値であることを確定し、同時にリンク品質レジスタRにおける最新状態位置を0に更新することと、
次回の周波数オフセット推定に必要とした歴史の周波数オフセット値が、
次回の歴史の周波数オフセット値＝(1-p)*今回の周波数オフセット歴史の値+p*今回の周波数オフセット推定
（その中、pが0から1までの間の小数である。）である。

前記のアンテナ関連性の程度に応じて、計算して得られたターゲットユーザの周波数オフセット推定値によりアンテナに対して周波数オフセット補償を行うステップは、
アンテナ関連性が弱い時、計算して得られたターゲットユーザの周波数オフセット推定値により各アンテナに対してそれぞれ周波数オフセット補償することと、或いは、
アンテナ関連性が強い時、計算して得られたターゲットユーザの周波数オフセット推定値により多アンテナに対して統一的に周波数オフセット補償をすることとを含む。

前記の周波数オフセット補償のステップに、アンテナ関連性が弱い時、計算して得られたターゲットユーザの周波数オフセット推定値により各アンテナに対してそれぞれ周波数オフセット補償を行い、計算して得られたターゲットユーザの周波数オフセット推定値がスロープで、線形補間によりデータ部分のチャンネル推定フェーズを発生することにより補償を実現する。

前記の問題を解決するために、本発明は、端末又は基地局に位置し、無線パイロット信号に対して周波数オフセット推定と補償を行う直交周波数分割多重化システムにおける周波数オフセット推定と補正装置をさらに提供し、該装置は、
ローカル周波数領域パイロットコード及びターゲットユーザがアンテナから受信した2つのパイロットの周波数領域受信シーケンスにより、2つのパイロットの対応のチャンネル推定値を得て、該チャンネル推定値を平滑化モジュールに送信するように設置されたパイロットビット周波数領域チャンネル推定モジュールと、
パイロットビット周波数領域チャンネル推定値に対してセクション分割平滑化するように設置された平滑化モジュールと、
平滑化した後のターゲットユーザのパイロットビット周波数領域チャンネル推定値に対してリンク品質検出を行い、リンク品質状態を得て、且つ該リンク品質状態を制御モジュールに報告するように設置されたリンク品質状態検出モジュールと、
リンク品質状態により、周波数オフセット推定と補償モジュールに、歴史の平滑化法又はマルチブランチ試み法を採用して周波数オフセット推定と周波数オフセット補償を行うことを通知するように設置された制御モジュールと、
制御モジュールの指示に応じて、ターゲットユーザのパイロットビット周波数領域チャンネル推定値により、歴史の平滑化法又はマルチブランチ試み法に応じて前記平滑化モジュールのセクション分割平滑化した後のパイロットビット周波数領域チャンネル推定値により周波数オフセット推定と周波数オフセット補償を行い、周波数オフセット推定結果により複数のアンテナに対してそれぞれ周波数オフセット補償を行うように設置された周波数オフセット推定と補償モジュールと、
歴史の平滑化法又はマルチブランチ試み法により周波数オフセット補償したデータに対して復調するように設置されたデータ復調モジュールと、及び、
歴史の平滑化法又はマルチブランチ試み法に応じて周波数オフセット補償したデータに復調した後のデータに対して、リンク品質パラメータ選択を行うように設置されたリンク品質パラメータ選択モジュールと、を含み、
前記制御モジュールは、前記リンク品質パラメータ選択モジュールの選択結果により、歴史の平滑化法又はマルチブランチ試み法で周波数オフセット推定と補償した今回の周波数オフセット推定出力値を確定し、且つ確定された今回の周波数オフセット推定出力値により次回の周波数オフセット推定に必要とした歴史の周波数オフセット値を出力するようにさらに設置される。

前記制御モジュールは、リンク品質状態が起動しきい値条件を満たす際、周波数オフセット推定と補償モジュールに、歴史の周波数オフセット値及びターゲットユーザのパイロットビット周波数領域チャンネル推定値を通知するように設置され、及び、
前記周波数オフセット推定と補償モジュールは、歴史の平滑化法を採用して周波数オフセット推定と周波数オフセット補償を行い、周波数オフセット補償した後のデータに対して周波数領域復調を行い、且つ1つのリンク品質状態パラメータを出力するようにさらに設置され、或いは、
前記制御モジュールは、リンク品質状態が起動しきい値条件を満たさない時、周波数オフセット推定と補償モジュールに、ターゲットユーザによるパイロットビット周波数領域チャンネル推定値を通知するように設置され、及び、
前記周波数オフセット推定と補償モジュールは、マルチブランチ試み法により周波数オフセット推定及び周波数オフセット補償を行い、周波数オフセット補償した後のデータに対して周波数領域復調を行い、且つ1つのリンク品質状態パラメータを選択出力するようにさらに設置される。

前記リンク品質状態検出モジュールは、リンク品質状態レジスタ及びリンク品質状態カウンターを含み、
リンク品質状態レジスタがリンク品質状態を記憶するように設置され、
リンク品質状態カウンターは、条件を満たすリンク品質状態の数を累加するように設置される。

前記制御モジュールは、今回の最終の周波数オフセット推定出力値を確定した後、前記リンク品質状態モジュールに、リンク品質レジスタにおける状態、及びリンク品質状態カウンターの数字を更新することを通知するように設置される。

本発明に述べた周波数オフセット推定と補正の方法及び装置を採用して、効果的に基地局と端末との間の相対周波数オフセットを推定し、OFDMシステムにおけるサブキャリアに対する直交性損害による干渉を低下し、受信機が周波数オフセットに対する推定と補償の範囲を向上する、歴史の周波数オフセット方法を採用したので、大いに基地局と端末が周波数オフセット推定と補償を行う能力範囲を増加して、該方案は、受信機を正確的、安定的に周波数オフセット補正し、特に高速移動環境リンクに大きい周波数オフセットが存在する時、通信サービス品質に信頼的な保障を提供する。マルチブランチの試みの回数が多くないので、計算量が大きくなく、このため、工事を実現するためのいい方法である。該方案は基地局及び携帯に適用でき、それに限定しない。受信機のハードウェアの能力ができる場合に、ブランチ数を増加することにより周波数オフセット補正の範囲を拡張することができる。

端末が移動している過程における周波数オフセット模式図である。本発明に述べた周波数オフセット推定と補正方法のプロセス図である。本発明に述べた周波数オフセット推定と補正方法の具体的な実施例のプロセス図である。本発明に述べた周波数オフセット推定と補正装置のブロック図である。

本発明の目的、技術方案及びメリットをさらに明瞭するために、以下、図面を参考して本発明をさらに詳しく説明する。

本発明の中心点は、リンクチャンネル状態を参考標準として、リンクチャンネル状態が設定されたしきい値に達しない前に、マルチブランチ試み法を採用して周波数オフセット推定及び補償を行うとともに、歴史の平滑化法に歴史の周波数オフセット値を訓練し、設定されたしきい値に達すると、歴史の平滑化法を採用して周波数オフセット推定と補償を行い、補償を行う後、復調データのリンク品質状態により最終に今回の的周波数オフセット推定値を確定し、且つリンク品質状態パラメータを更新し、及び次回に必要とした歴史の周波数オフセット値を出力する。マルチブランチ試み法と歴史の平滑化法との結合により、快速に必要とした歴史の周波数オフセット値を訓練して取得でき、計算量が小さいメリットを有し、同時に歴史の周波数オフセット値を採用したので、今回の残存周波数オフセット値を計算して得た後、歴史の周波数オフセット値のもとに、周波数オフセット補償を行うことができ、適応範囲を拡張して補償速度を向上させることである。

前記の考えに基づいて、本発明の直交周波数分割多重化システムにおける周波数オフセット推定と補正方法の技術方案を形成し、図２のように、

A、ターゲットユーザにおけるパイロットビット周波数領域チャンネルの推定値を得て、チャンネル推定値に対して周波数領域において平滑化するステップと、

B、リンク品質状態が起動しきい値条件を満たす際、歴史の周波数オフセット値及びターゲットユーザのパイロットビット周波数領域チャンネル推定値により、歴史の平滑化法を採用して周波数オフセット推定と周波数オフセット補償を行い、周波数オフセット補償した後のデータに周波数領域復調を行うとともに、1つのリンク品質状態パラメータを出力し、リンク品質状態が起動しきい値条件を満たさない際、ターゲットユーザのパイロットビット周波数領域チャンネル推定値により、マルチブランチ試み法を採用して周波数オフセット推定と周波数オフセット補償を行い、周波数オフセット補償した後のデータに対して周波数領域復調を行うとともに、1つのリンク品質状態パラメータを選択して出力するという受信機リンク品質状態を得るステップと、

C、前記リンク品質状態パラメータにより前記受信機のリンク品質状態を更新し、今回の周波数オフセット推定出力値を確定するとともに、確定された今回の周波数オフセット推定出力値により次回の周波数オフセット推定に必要とした歴史の周波数オフセット値を出力するステップとを含む。

図３のように、本発明に述べた直交周波数分割多重化システムにおける周波数オフセット推定と補正方法の詳しいプロセス図を提出し、以下のステップを含む。

第1ステップ：ターゲットユーザのパイロットビット周波数領域チャンネル推定値を得る。

第2ステップ：チャンネル推定値に対して周波数領域においてセクション分割平滑化する。

第3ステップ：リンク品質状態により、歴史の平滑化法のブランチプロセスに入って、周波数オフセット推定を行うか、マルチブランチ試み法のブランチプロセスに入って、周波数オフセット推定を行うかを判断し、
そうであると、第4ステップに変換し、歴史の平滑化周波数オフセット計算法推定と周波数オフセット補償を行い、
そうでないと、第5ステップに変換し、マルチブランチ周波数オフセット推定と補償を行い、これにより、歴史の平滑化周波数オフセット計算法の初期値を計算するとともに、データ周波数オフセットを補償し、
リンク品質状態は、1つのリンク品質状態レジスタR、1つのリンク品質カウンターCountを含み、前記レジスタRにおけるビットが0又は1であり、リンク良い状態又はリンク悪い状態を表わし、前記カウンターCountは、レジスタRにおける1である個数を表わし、Countがプリセットしたカウント閾値よりも大きくとするかどうかを判断して、これにより、歴史の平滑化法を起動するかどうかを決定する。

第4ステップ：歴史の平滑化周波数オフセット計算法を採用して周波数オフセット推定と補償を行い、本ステップは、また、以下のサブステップを含み、
4.1……歴史の周波数オフセット値及びターゲットユーザのパイロットビット周波数領域チャンネル推定値を使用してターゲットユーザの周波数オフセット推定値の計算を行い、
4.2……アンテナ関連性が弱い際、各アンテナは、それぞれ周波数オフセット補償を行い、これに反して、多アンテナの統一的な周波数オフセット補償を行い、
4.3……周波数領域復調データ、
4.4……復調した後データの信号対雑音比SIR又はCRCチェックコードを計算し、
前記アンテナ関連性の程度はアンテナ物理タイプにより得られる。

第5ステップ：マルチブランチ試み法を採用して、補償の初期値を設定し、マルチブランチ周波数オフセット推定と補償を行い、歴史の平滑化周波数オフセット計算法の初期値を計算し、本ステップは、また以下のサブステップを含み、
5.1……ターゲットユーザの周波数オフセット推定値を計算し、
5.2……アンテナ関連性が弱い際、各アンテナはそれぞれ周波数オフセット補償を行い、これに反して、多アンテナの統一的な周波数オフセット補償を行い、
5.3……周波数領域復調データ、
5.4……復調した後データの信号対雑音比SIR又はCRCチェックコードを計算し、
5.5……1つのSIRが大きい（又はCRCが正確した）復調データ、及びその対応のSIRと周波数オフセット値を出力し、出力推定周波数オフセットが該ブランチの初期周波数オフセット値+該ブランチの残存周波数オフセット値であることを確定する。

第6ステップ：第4ステップ又は第5ステップに推定したデータ信号対雑音比SIRは信号対雑音比しきい値SIR_Thrよりも大きいであるかどうかを判断し、大きいであると、第7ステップに変換し、さもないと、第8ステップに変換する。

第7ステップ：リンク品質レジスタRを更新し、最新状態位置が1であり、今回の周波数オフセット推定出力は、歴史の周波数オフセット値+残存周波数オフセット値であり、第9ステップを実行する。

第8ステップ：リンク品質レジスタRを更新し、最新状態位置が0であり、今回の周波数オフセット推定出力は、歴史の周波数オフセット値であり、第9ステップを実行する。

第9ステップ：次回の周波数オフセット推定に必要とした歴史の周波数オフセット値を出力する。
次回の歴史の周波数オフセット値＝(1-p)*今回の周波数オフセット歴史の値+ p*今回の周波数オフセット推定

第10ステップ：リンク品質カウンターCountを更新し、次回にさらにデータを有すると、第1ステップに戻し、これに反して、終了する。

以下、２つの具体的な実施例により、それぞれ歴史の平滑化法及びマルチブランチ試み法を採用して周波数オフセット推定と補正の具体的な実施方式を説明する。以下の技術方案の説明は、ユーザmに対して、すべてのユーザ周波数オフセット推定と補償方案は同じである。nは、周波数オフセット算法を実行するデータ単位番号を表わす。

リンク品質カウンターCount^（m）がしきい値Count_THrよりも大きくするかどうかを判断し、大きいであると、歴史の平滑化周波数オフセット計算法推定及び補償周波数オフセットを行い、これに反して、マルチブランチ周波数オフセット推定と補償を行い、歴史の平滑化周波数オフセット計算法の初期値を計算する。

Count_THr値の大きさがマルチブランチ試み法の試み回数と関連があって、該値の設定が無線場合テストにより得られ、異なる場合に異なる値を配置する。

実施例１は、歴史の平滑化法のブランチプロセス実施方式である。

実施例２は、マルチブランチ試み法のブランチプロセス実施方式である。

本発明の直交周波数分割多重化システムにおける周波数オフセット推定と補正の方法であって、歴史の周波数オフセット平滑化の方法により、パイロットを使用して周波数オフセット推定、補正を行い、マルチブランチの方法で歴史の平滑化方法に信頼的な初期周波数オフセット補正値を提供し、二つが結合して基地局と端末が周波数オフセット推定と補償の能力範囲を向上することを実現し、これにより、受信機の性能が周波数オフセットの補正能力で制限された問題を解決する。

前記周波数オフセット推定と補正方法に基づいて、本発明は周波数オフセット推定と補正装置をさらに提供し、該装置が図４のように、
OFDMシステムにおいて無線パイロット信号を受信するとともに、無線パイロット信号をパイロットビット周波数領域チャンネル推定モジュールに送信するためのアンテナと、
ローカル周波数領域パイロットコード及びターゲットユーザが受信した2つのパイロットの周波数領域受信シーケンスにより、2つのパイロットの対応のパイロットビット周波数領域チャンネル推定値を得て、該パイロットビット周波数領域チャンネル推定値を平滑化モジュールに送信するためのパイロットビット周波数領域チャンネル推定モジュールと、
パイロットビット周波数領域チャンネル推定値に対してセクション分割平滑化するための平滑化モジュールと、
平滑化した後のターゲットユーザのパイロットビット周波数領域チャンネル推定値に対してリンク品質検出を行い、リンク品質状態を得て、且つ該リンク品質状態を制御モジュールに報告するためのリンク品質状態検出モジュールと、
リンク品質状態により、周波数オフセット推定と補償モジュールに、歴史の平滑化法又はマルチブランチ試み法を採用して周波数オフセット推定と周波数オフセット補償を行うことを通知するためのものであり、
リンク品質状態が起動しきい値条件を満たす際、周波数オフセット推定と補償モジュールに、歴史の周波数オフセット値及びターゲットユーザのパイロットビット周波数領域チャンネル推定値により、歴史の平滑化法を採用して周波数オフセット推定と周波数オフセット補償を行い、周波数オフセット補償した後のデータに周波数領域復調を行うとともに、1つのリンク品質状態パラメータを出力することを通知し、
リンク品質状態が起動しきい値条件を満たさない際、周波数オフセット推定と補償モジュールに、ターゲットユーザのパイロットビット周波数領域チャンネル推定値により、マルチブランチ試み法を採用して周波数オフセット推定と周波数オフセット補償を行い、周波数オフセット補償した後のデータに対して周波数領域復調を行うとともに、1つのリンク品質状態パラメータを選択して出力することを通知するための制御モジュールと、
制御モジュールの指示に応じて、ターゲットユーザのパイロットビット周波数領域チャンネル推定値により、歴史の平滑化法又はマルチブランチ試み法に応じて周波数オフセット推定と周波数オフセット補償を行い、周波数オフセット推定結果により複数のアンテナに対してそれぞれ周波数オフセット補償を行うための周波数オフセット推定と補償モジュールと、
周波数オフセット推定と補償モジュールが歴史の平滑化法を採用して周波数オフセット推定を行う具体的な方式は、実施例1の具体的な実施方式を参考し、
周波数オフセット推定と補償モジュールがマルチブランチ試み法により周波数オフセット推定を行う具体的な方式は、実施例２の具体的な実施方式を参考し、
歴史の平滑化法又はマルチブランチ試み法に応じて周波数オフセット補償したデータに対して復調するためのデータ復調モジュールと、
歴史の平滑化法又はマルチブランチ試み法に応じて周波数オフセット補償したデータに復調した後のデータに対して、リンク品質パラメータ（例えばSIR）選択を行うためのリンク品質パラメータ選択モジュールと、を含み、
前記制御モジュールは、前記リンク品質パラメータ選択モジュールの選択結果により、歴史の平滑化法又はマルチブランチ試み法で周波数オフセット推定と補償した今回の周波数オフセット推定出力値を確定し、且つ確定された今回の周波数オフセット推定出力値により次回の周波数オフセット推定に必要とした歴史の周波数オフセット値を出力する。

リンク品質状態検出モジュールは、リンク品質状態レジスタ及びリンク品質状態カウンターをさらに含み、リンク品質状態レジスタがリンク品質状態を記憶することに用いられ、リンク品質状態カウンターが条件を満たすリンク品質状態の数を累積することに用いられる。今回の最終の周波数オフセット推定出力値を確定した後、リンク品質レジスタにおける状態、及びリンク品質状態カウンターの数字を更新することが必要である。

前記レジスタRにおけるビット位が0又は1であり、リンク良い状態又はリンク悪い状態を表わし、前記カウンターCountは、レジスタRにおける1である個数を表わし、Countがプリセットしたカウント閾値よりも大きくするかどうかを判断して、これにより、歴史の平滑化法を起動するかどうかを決定する。

該周波数オフセット推定と補正装置は、受信機の携帯端末又は基地局そのものとしてもよく、端末又は基地局における1つの特定部材としてもよい。

本発明は、OFDMシステムに適用し、前記述べたものは、本発明の実施例のみであり、本発明を限定ではなく、従業者にとって、本発明は各種の変更および変化を行うことができる。本発明の主旨と原則の内になると、すべての変更、相当の切り替え、改善などがいずれも本発明の請求範囲に含まれる。

本発明に述べた周波数オフセット推定と補正の方法及び装置を採用して、効果的に基地局と端末との間の相対周波数オフセットを推定し、OFDMシステムにおけるサブキャリアに対する直交性損害による干渉を低下し、受信機が周波数オフセットに対する推定と補償の範囲を向上でき、歴史の周波数オフセット方法を採用したので、大きく基地局と端末が周波数オフセット推定と補償を行う能力範囲を増加して、該方案は、受信機を正確的、安定的に周波数オフセット補正を行い、特に高速移動環境リンクに大きい周波数オフセットを存在すると、通信サービス品質に信頼的な保障を提供する。マルチブランチの試みの回数が多くないので、計算量が大きくなく、このため、工事を実現するためのいい方法である。該方案は基地局及び携帯に適用でき、それに限定しない。受信機のハードウェアの能力ができる場合に、ブランチ数を増加することにより周波数オフセット補正の範囲を拡張することができる。

Claims

直交周波数分割多重化システムにおける周波数オフセット推定と補正方法であって、
ターゲットユーザのパイロットビット周波数領域チャンネルの推定値を得て、チャンネル推定値に対して周波数領域において平滑化するステップと、
リンク品質状態が起動しきい値条件を満たす際、歴史の周波数オフセット値及びターゲットユーザのパイロットビット周波数領域チャンネル推定値により、歴史の平滑化法を採用して周波数オフセット推定と周波数オフセット補償を行い、周波数オフセット補償した後のデータに対し周波数領域復調を行うとともに、１つのリンク品質状態パラメータを出力することと、
リンク品質状態が起動しきい値条件を満たさない際、ターゲットユーザのパイロットビット周波数領域チャンネル推定値により、マルチブランチ試み法を採用して周波数オフセット推定と周波数オフセット補償を行い、周波数オフセット補償した後のデータに対して周波数領域復調を行うとともに、１つのリンク品質状態パラメータを選択して出力することとを含む受信機リンク品質状態を得るステップと、
前記リンク品質状態パラメータにより前記受信機のリンク品質状態を更新し、今回の周波数オフセット推定出力値を確定するとともに、確定された今回の周波数オフセット推定出力値により次回の周波数オフセット推定に必要とされる歴史の周波数オフセット値を出力するステップとを含む直交周波数分割多重化システムにおける周波数オフセット推定と補正方法。
前記のターゲットユーザのパイロットビット周波数領域チャンネル推定値を得て、チャンネル推定値に対して周波数領域に平滑化するステップは、
ローカル周波数領域パイロットコード及びターゲットユーザが受信された2つのパイロットの周波数領域受信シーケンスにより、2つのパイロットの対応のチャンネル推定値を得ることと、
ターゲットユーザの各パイロットが対応したチャンネル推定値に対してセクション分割し、各セクション内において周波数領域平滑化を行うことを含む請求項１に記載の方法。
前記リンク品質状態は、
周波数オフセット補償、復調した後のデータに対応するリンク品質が要求を満たすかどうかの標準とされる信号対雑音比しきい値と、
状態は１又は０であり、１であると、リンク状態が要求を満たすことを表わし、０であると、リンク状態が要求を満たさないことを表わすリンク品質状態レジスタRと、
歴史の平滑化法を起動して周波数オフセット推定と周波数オフセット補償を行うかどうかの起動しきい値条件として、該カウントしきい値によりも大きい場合、歴史の平滑化法を起動するリンク品質カウントしきい値と、
リンク品質状態レジスタにおける１の個数を計算して、中のカウントが前記リンク品質カウントしきい値よりも大きい場合、歴史の平滑化法の起動をトリガーして周波数オフセット推定と周波数オフセット補償を行い、中のカウントが前記リンク品質カウントしきい値よりも小さい場合、マルチブランチ試み法の採用をトリガーして周波数オフセット推定と周波数オフセット補償を行うリンク品質カウンターとというパラメータを含む請求項１に記載の方法。
リンク品質状態が起動しきい値条件を満たすと、歴史の周波数オフセット値及びターゲットユーザのパイロットビット周波数領域チャンネル推定値により、歴史の平滑化法を採用して周波数オフセット推定と周波数オフセット補償を行い、周波数オフセット補償した後のデータに対し周波数領域復調を行うとともに、リンク品質状態パラメータを出力するステップは、
アンテナ関連性の程度に応じて、計算して得られたターゲットユーザの周波数オフセット推定値によりアンテナに対して周波数オフセット補償を行うことと、
周波数領域において周波数オフセット補償した後のデータに対して復調し、周波数領域復調データを得ることと、
復調した後のデータの信号対雑音比（SIR）又はチェックコード(CRC)を計算して、前記リンク品質状態パラメータがSIR又はCRCであることとを含む請求項３に記載の方法。
前記のリンク品質状態が起動しきい値条件を満たさない際、ターゲットユーザのパイロットビット周波数領域チャンネル推定値により、マルチブランチ試み法を採用して周波数オフセット推定と周波数オフセット補償を行い、周波数オフセット補償した後のデータに対して周波数領域復調を行うとともに、1つのリンク品質状態パラメータを選択して出力するステップは、
ターゲットユーザのパイロットビット周波数領域チャンネル推定値及び各リンクの補償初期値により、ターゲットユーザの周波数オフセット推定値を計算することと、
アンテナ関連性の程度に応じて、計算して得られたターゲットユーザの周波数オフセット推定値によりアンテナに対して周波数オフセット補償を行うことと、
周波数領域において周波数オフセット補償した後の各リンクデータに対して復調し、各リンク周波数領域復調データを得ることと、
復調した後の各リンクデータのSIR又はCRCを計算して、前記リンク品質状態パラメータがSIR又はCRCであることと、
各リンク復調データから、1つのSIRが大きい或いはCRCが正確である復調データを選択して、該ブランチの初期周波数オフセット値に該ブランチの残存周波数オフセット値を加えて出力推定周波数オフセットとし、該ブランチのSIRを出力SIRとすることとを含む請求項３に記載の方法。
前記リンク品質状態パラメータにより前記受信機のリンク品質状態を更新し、今回の周波数オフセット推定出力値を確定する前記ステップは、
前記リンク品質状態パラメータがSIRであり、
SIRが前記信号対雑音比しきい値より大きいであると、今回の周波数オフセット推定出力が歴史の周波数オフセット値に残存周波数オフセット値を加えることであることを確定し、同時にリンク品質レジスタRにおける最新状態位置を1に更新し、リンク品質カウンターのカウント値を更新することと、
SIRが前記信号対雑音比しきい値より小さいであると、今回の周波数オフセット推定出力が歴史の周波数オフセット値であることを確定し、同時にリンク品質レジスタRにおける最新状態位置を0に更新することと、
次回の周波数オフセット推定に必要とした歴史の周波数オフセット値が、
次回の歴史の周波数オフセット値＝(1-p)*今回の周波数オフセット歴史の値+p*今回の周波数オフセット推定
（その中、pが0から1までの間の小数である。）であることとを含む請求項４又は６に記載の方法。
前記のアンテナ関連性の程度に応じて、計算して得られたターゲットユーザの周波数オフセット推定値によりアンテナに対して周波数オフセット補償を行うステップは、
アンテナ関連性が弱い時、計算して得られたターゲットユーザの周波数オフセット推定値により各アンテナに対してそれぞれ周波数オフセット補償することと、或いは、
アンテナ関連性が強い時、計算して得られたターゲットユーザの周波数オフセット推定値により多アンテナに対して統一的に周波数オフセット補償をすることとを含む請求項４又は６に記載の方法。
前記の周波数オフセット補償のステップに、アンテナ関連性が弱い時、計算して得られたターゲットユーザの周波数オフセット推定値により各アンテナに対してそれぞれ周波数オフセット補償を行うことは、計算して得られたターゲットユーザの周波数オフセット推定値をスロープにして、線形補間によりデータ部分のチャンネル推定フェーズを生成することにより補償を実現することである請求項９に記載の方法。
端末又は基地局に位置し、無線パイロット信号に対して周波数オフセット推定と補償を行う周波数オフセット推定と補正装置であって、
ローカル周波数領域パイロットコード及びターゲットユーザがアンテナから受信した2つのパイロットの周波数領域受信シーケンスにより、2つのパイロットの対応のチャンネル推定値を得て、該チャンネル推定値を平滑化モジュールに送信するように設置されたパイロットビット周波数領域チャンネル推定モジュールと、
パイロットビット周波数領域チャンネル推定値に対してセクション分割平滑化するように設置された平滑化モジュールと、
平滑化した後のターゲットユーザのパイロットビット周波数領域チャンネル推定値に対してリンク品質検出を行い、リンク品質状態を得て、且つ該リンク品質状態を制御モジュールに報告するように設置されたリンク品質状態検出モジュールと、
リンク品質状態により、周波数オフセット推定と補償モジュールに、歴史の平滑化法又はマルチブランチ試み法を採用して周波数オフセット推定と周波数オフセット補償を行うことを通知するように設置された制御モジュールと、
制御モジュールの指示に応じて、ターゲットユーザのパイロットビット周波数領域チャンネル推定値により、歴史の平滑化法又はマルチブランチ試み法に応じて前記平滑化モジュールのセクション分割平滑化した後のパイロットビット周波数領域チャンネル推定値により周波数オフセット推定と周波数オフセット補償を行い、周波数オフセット推定結果により複数のアンテナに対してそれぞれ周波数オフセット補償を行うように設置された周波数オフセット推定と補償モジュールと、
歴史の平滑化法又はマルチブランチ試み法により周波数オフセット補償した後のデータに対して復調するように設置されたデータ復調モジュールと、及び、
歴史の平滑化法又はマルチブランチ試み法に応じて周波数オフセット補償したデータを復調した後のデータに対して、リンク品質パラメータ選択を行うように設置されたリンク品質パラメータ選択モジュールと、を含み、
前記制御モジュールは、前記リンク品質パラメータ選択モジュールの選択結果により、歴史の平滑化法又はマルチブランチ試み法で周波数オフセット推定と補償した今回の周波数オフセット推定出力値を確定し、且つ確定された今回の周波数オフセット推定出力値により次回の周波数オフセット推定に必要の歴史の周波数オフセット値を出力するようにさらに設置される周波数オフセット推定と補正装置。
前記制御モジュールは、リンク品質状態が起動しきい値条件を満たす際、周波数オフセット推定と補償モジュールに、歴史の周波数オフセット値及びターゲットユーザのパイロットビット周波数領域チャンネル推定値を通知するように設置され、及び、
前記周波数オフセット推定と補償モジュールは、歴史の平滑化法を採用して周波数オフセット推定と周波数オフセット補償を行い、周波数オフセット補償した後のデータに対して周波数領域復調を行い、且つ1つのリンク品質状態パラメータを出力するようにさらに設置され、或いは、
前記制御モジュールは、リンク品質状態が起動しきい値条件を満たさない時、周波数オフセット推定と補償モジュールに、ターゲットユーザによるパイロットビット周波数領域チャンネル推定値を通知するように設置され、及び、
前記周波数オフセット推定と補償モジュールは、マルチブランチ試み法により周波数オフセット推定及び周波数オフセット補償を行い、周波数オフセット補償した後のデータに対して周波数領域復調を行い、且つ1つのリンク品質状態パラメータを選択出力するようにさらに設置される請求項１１に記載の装置。
前記リンク品質状態検出モジュールは、リンク品質状態レジスタ及びリンク品質状態カウンターを含み、
リンク品質状態レジスタがリンク品質状態を記憶するように設置され、
リンク品質状態カウンターは、条件を満たすリンク品質状態の数を累積するように設置される請求項１１に記載の装置。
前記制御モジュールは、今回の最終の周波数オフセット推定出力値を確定した後、前記リンク品質状態モジュールに、リンク品質レジスタにおける状態、及びリンク品質状態カウンターの数字を更新することを通知するように設置される請求項１３に記載の装置。