JP4566747B2

JP4566747B2 - 通信システムの周波数オフセット補償

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Publication number: JP4566747B2
Application number: JP2004541920A
Authority: JP
Inventors: フェイ，ファン; ホー，ミン，ジュ; キム，ダックハイウン; ヴリィユルテ，マーセル，ヨハネス，ゲルハルドゥス
Original assignee: Agere Systems LLC
Current assignee: Agere Systems LLC
Priority date: 2002-10-02
Filing date: 2003-10-01
Publication date: 2010-10-20
Anticipated expiration: 2023-10-01
Also published as: US20040067741A1; GB0705543D0; GB2416284B; US20070173203A1; GB2433400A; US7269394B2; GB2433400B; GB0506689D0; WO2004032444A1; US7873336B2; JP2006502624A; GB2416284A

Description

本発明は、それぞれ送信機および受信機を有する１組のステーションが被変調搬送波信号を使用して通信する通信システムに関する。より詳細には、本発明は、そのような通信システムにおいて、通信するステーション間の搬送周波数差を補償することに関する。本発明は、例えば、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）に基づいた無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）通信システムで使用することができる。

直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）は、多搬送波変調の特殊な形である。多経路効果に対するＯＦＤＭの固有の耐性のために、ＯＦＤＭは、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）に基づいたディジタル信号処理技術が進歩するにつれて、移動無線通信システムにとってますます興味のあるものである。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａは、無免許米国情報産業基板（ＵｎｌｉｃｅｎｓｅｄＮａｔｉｏｎａｌＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＩｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ、Ｕ−ＮＩＩ）周波数帯域で６から５４メガ・ビット／秒までのデータ・ペイロード通信能力を無線ＬＡＮに与えるＯＦＤＭの物理層入口を規定する。ＩＥＥＥ８０２．１１ａシステムは５２の副搬送波を使用し、この副搬送波は、異なるデータ速度に適した異なる符号化速度に関連した２相位相偏移変調（ＢＰＳＫ）、４相位相偏移変調（ＱＰＳＫ）、１６−直交振幅変調（１６−ＱＡＭ）、または６４−直交振幅変調（６４−ＱＡＭ）を使用して独立に変調される。

ＯＦＤＭ被変調信号の多搬送波性のために、一方のステーションの送信機と他方のステーションの受信機の間の搬送周波数オフセットが十分に大きい場合、ＯＦＤＭシステムの性能は搬送波間干渉を欠点としてもつかもしれない。単一搬送波信号システムもまたそのような搬送周波数オフセットを欠点としてもつが、ある特定量の搬送周波数オフセットで、単一搬送波システムよりもＯＦＤＭシステムのシステム性能が遥かに大きく劣化する可能性がある。

搬送周波数オフセットを推定しかつ補償するために、数多くの技術が考案された。一般に、それらの技術は、ステーションの受信機でディジタル信号処理アルゴリズムを使用する。しかし、そのような周波数推定技術が、ＩＱ不一致、ＤＣオフセット、非直線歪、局部発振器雑音などを含んだ多数の他の欠陥のある実際的な状況のもとで使用されたとき、それらの技術は、少なくとも非常に複雑な具体化なしでは、適切な性能を与えることがきない可能性がある。

従来技術の問題は、本発明の原理に従って、第１のステーションが第２のステーションに対して搬送周波数オフセットを推定し、その推定された搬送周波数オフセットに対応した信号を送信する方法および装置によって対処される。第１のステーションは、その推定された搬送周波数オフセットに応じて、送信する信号の搬送周波数を調整し、および／または推定された搬送周波数オフセットを表すデータを第２のステーションに送信することができる。第２のステーションは、第１のステーションに送信する信号の搬送周波数を調整し、および／または、推定された搬送周波数オフセットを表す受信データに応じて、受信信号を処理する際に、搬送周波数オフセットを補償する。

一実施形態では、本発明は、第１のデータ信号を表すように変調された第１の搬送周波数で第２のステーションに信号を送信するように構成された送信機と、第２のデータ信号で変調された第２の搬送周波数で第２のステーションから信号を受信し、かつ第１のステーションと第２のステーションの間の搬送周波数オフセットの推定値を生成するように構成された受信機とを有する第１のステーションである。送信機は、搬送周波数オフセット推定値に対応した信号を送信するように構成されている。

他の実施形態では、本発明は、第２のデータ信号を表すように変調された第２の搬送周波数で第１のステーションに信号を送信するように構成された送信機と、第１のデータ信号で変調された第１の搬送周波数で第１のステーションから信号を受信し、かつ第１のデータ信号に対応する受信データ信号を生成するように受信信号を処理するように構成された受信機とを有する第２のステーションである。受信機は、搬送周波数オフセット推定値を表すデータ信号を受信データ信号から得るように構成されている。

他の実施形態では、本発明は、第１のステーションおよび第２のステーションを備える通信システムで使用するための方法であり、第１のステーションは、第１のデータ信号で変調された第１の搬送周波数で第２のステーションに信号を送信するように構成された送信機を有し、さらに第２のデータ信号で変調された第２の搬送周波数で第２のステーションから信号を受信するように構成された受信機を有する。本方法は、第１のステーションと第２のステーションの間の搬送周波数オフセットの推定値を、それの受信機で生成し、その推定された搬送周波数オフセットに対応した信号を送信する第１のステーションを含む。

他の実施形態では、本発明は、第１のステーションおよび第２のステーションを備える通信システムで使用するための方法であり、第２のステーションは、第２のデータ信号で変調された第２の搬送周波数で第１のステーションに信号を送信するように構成され、さらに第１のデータ信号で変調された第１の搬送周波数で第１のステーションから信号を受信するように構成されている。本方法は、第１のデータ信号で変調された信号を受信し、第１のデータ信号に対応する受信データ信号を生成するように受信信号を処理し、さらに受信データ信号から搬送周波数オフセット推定値を表すデータ信号を得る第２のステーションを含む。
本発明の前述および他の態様、特徴、および有利点は、次の詳細な説明、添付の特許請求の範囲、および添付の図面からより完全に明らかになるであろう。

本発明は他の通信システムで使用することができるが、本発明は、無線周波通信システムで特に有用であり、無線周波通信システムに関して説明する。本発明は、第１のステーションと第２のステーションが被変調搬送波信号を使用して互いに通信し合う多くの通信システムで使用することができるが、本発明は、いくつかのシステムの中心ステーションまたはアクセス・ポイントと呼ぶことができるが本明細書で「基地局」と呼ぶ１つのステーションと、複数の他のステーションの各々との間で通信が行われる通信システムで特に有用である。そのような他のステーションは本明細書で「移動局」と呼ばれる。図１は、本発明を使用することができる通信システムの要素を示すブロック図である。

図１のシステムは、基地局１００および複数の移動局１０２を含み、この移動局の各々が基地局１００と通信することができる。通信する対のステーションでは、各ステーションは、各ステーションが送信するデータ（「ＴＸデータ」）を受信し、ＴＸデータを使用して搬送波信号を変調し、そして、無線周波無線送信によるようなやり方で被変調搬送波信号を周波数ｆ_Ｔで送信する。通信する対のステーションでは、各通信するステーションが他方のステーションから被変調搬送波信号を受け取り、そして、受信信号を復調して、送信を変調するために使用されたＴＸデータと理想的には同一である受信データ（「ＲＸデータ」）を生成する。図示のように、基地局１００は周波数ｆ_Ｔ（Ｒ）で信号を上の方の移動局１０２に送信し、上の方の移動局１０２は周波数ｆ_Ｔ（Ｍ）で信号を基地局１００に送信する。添え字「Ｂ」および「Ｍ」はそれぞれ基地局および移動局を意味する。

図２は、図１のステーションで使用することができる回路を非常に一般的なレベルで示すブロック図であり、本発明が対処する図３に示される周波数オフセットの原因の理解を容易にするために含まれる。いくつかの図に現れる要素は、各図で同じ参照数字で示される。

図２において、送信経路で、ステーション１００および１０２の各々が送信すべきＴＸデータを受信し、それを信号処理装置（「ＳＰ」）２００を使ってベースバンドで処理して、変調信号を生成する。ミクサ２０２は、周波数ｆ_Ｔを有する送信基準信号と変調信号を混合して、搬送周波数ｆ_Ｔを有する被変調搬送波信号を生成する。被変調搬送波信号は送信用のアンテナ２０４に結合される。受信経路で、アンテナ２０４で受信された被変調搬送波信号は、ミクサ２０６に結合され、周波数ｆ_Ｒを有する受信基準信号と混合されて復調信号を生成する。復調信号は信号処理装置２０８で処理されて、ＲＸデータを与える。

理想的には、第１のステーションから第２のステーションへの通信は、搬送周波数の公称値または設計値ｆ_Ｃで行われる。すなわち、理想的には、第１のステーションはｆ_Ｔ＝ｆ_Ｃで送信し、第２のステーションは、ｆ_Ｒ＝ｆ_Ｃで信号を最適に受信しかつ処理するように調整される。しかし、各ステーションの周波数決定回路は搬送周波数ｆ_Ｃで動作するように名目上は設計されるかもしれないが、部品値許容誤差および環境条件のような実際的な要素によって、周波数決定回路は、実際は、許容範囲例えばｆ_Ｃ±Δｆのどこかの周波数で動作する可能性がある。通信する対のステーションでは、一方のステーションが信号を送信する搬送周波数ｆ_Ｔと他方のステーションが最適に信号を受信する搬送周波数ｆ_Ｒの間の差が、受信ステーションの受信機が経験するステーション間の周波数オフセットδ、すなわちδ＝ｆ_Ｔ−ｆ_Ｒである。図３は、図１および図２に示す基地局１００および移動局１０２のような、通信する対のステーションの間の搬送周波数オフセットを示すグラフである。上に示すように、一般に、通信システムの性能は、搬送周波数オフセットが増すにつれて低下する。

そのような搬送周波数オフセットを補償する従来技術の方法は、ステーションで受信された信号の周波数オフセットを検出しかつその検出されたオフセットに基づいてステーションで受信された信号の処理を調整するステーションの受信機に依拠していた。図４は、搬送周波数オフセット補償の従来技術を使用して通信する対のステーション４００および４０２を示すブロック図である。両方のステーションは、示される機能レベルで同じ方法で動作するが、特定の実施ではステーションは違っているかもしれない。例えば、図示のように、ステーション４００は基地局であるかもしれないし、ステーション４０２は移動局であるかもしれない。ステーションは、ベースバンド信号のディジタル信号処理を使用するものとして示されている。

送信経路では、ＴＸデータは、ＴＸデータを表すディジタル変調信号を与えるように符号化ブロック４２０においてベースバンドで処理される。ディジタル変調信号は、ディジタル−アナログ変換器（「ＤＡＣ」）４２２でアナログ信号に変換され、このアナログ変調信号はアナログ無線周波トランシーバ・ブロック４０４に供給され、そこでアナログ変調信号はアナログ無線周波搬送波信号を変調する。被変調無線周波搬送波信号はアンテナ４０６に供給され、そのアンテナから信号が放射され、他のステーションで受信されかつ処理されるかもしれない。

受信経路では、他方のステーションで送信されたＲＦ信号が、アンテナ４０６で受信され、ＲＦ搬送波からベースバンド変調信号を抽出するようにアナログＲＦトランシーバ・ブロック４０４で復調され、そしてベースバンド変調信号はアナログ−ディジタル変換器（「ＡＤＣ」）４０８でディジタル化される。ＲＸデータを生成するために復号ブロック４１２で処理する前に、ディジタル化された変調信号を周波数オフセット補償ブロック４１０で処理して、搬送周波数オフセットを補償することができる。ブロック４１０での周波数オフセット補償処理は、周波数オフセット推定ブロック４１４で生成された周波数オフセット推定値δ’に基づいて行われ、ブロック４１０に供給される。

ステーションがＯＦＤＭ変調を使用する場合、符号化ブロック４２０は、データ符号化、逆高速フーリエ変換、および保護間隔挿入の機能を含むことができ、また、復号ブロック４１２は、保護間隔削除、高速フーリエ変換、およびデータ復号化の機能を含むことができる。

再び図１〜図３を参照して、各ステーションは、信号ｆ_Ｔおよびｆ_Ｒを生成するための図示されない周波数決定回路を含む。一般的なステーションでは、ｆ_Ｔとｆ_Ｒの両方が単一局部発振器のような単一周波数基準源から得られ、したがって、この周波数基準源は、ステーションが信号を送信する搬送周波数とステーションが信号を受信するために最適化される搬送周波数の両方を決定する。基地局が単一周波数基準源を有する場合、および通信システムは基地局と移動局が同じ公称搬送周波数ｆ_Ｃで送信するものである場合、このときｆ_Ｔ（Ｂ）＝ｆ_Ｒ（Ｂ）であり、さらに送信信号と受信信号の両方の基地局搬送周波数はただ単にｆ_Ｂと呼ぶことができる。移動局が単一周波数基準源を有する場合、および通信システムは基地局と移動局が同じ公称搬送周波数ｆ_Ｃで送信するものである場合、そのときｆ_Ｔ（Ｍ）＝ｆ_Ｒ（Ｍ）であり、さらに送信信号と受信信号の両方の移動局搬送周波数はただ単にｆ_Ｍと呼ぶことができる。したがって、δ_Ｂ＝ｆ_Ｍ−ｆ_Ｂ、δ_Ｍ＝ｆ_Ｂ−ｆ_Ｍ、およびδ_Ｂ＝−δ_Ｍとなる。この結果の意味は、一方のステーションは、他方のステーションが信号を送信する搬送周波数を決定することで、他方のステーションが信号を受信するように最適化される搬送周波数を決定することができるということである。

本発明の実施形態では、第１のステーションは、搬送周波数オフセット推定値を生成し、そして、この推定値に基づいて受信信号の処理を補償することに加えて、または補償する代わりに、この推定値を送信経路の回路に供給し、搬送周波数オフセット推定値に対応した信号を送信する。原理的には通信システムのステーションは同一であるかもしれないが、実際には、通常、基地局および複数の移動局を有するシステムには差がある。基地局は、一般に、サイズ、コスト、および電力消費のような性能制限設計要素で、移動局に比べて束縛されない。それで、基地局は、通常、より優れた品質の部品、より複雑な信号処理、およびより大きな電力消費で設計することができ、その結果、移動局で実現されるものよりも優れた周波数オフセット推定補償能力になる。したがって、基地局および複数の移動局を有するシステムでの本発明の実施形態では、基地局と特定の移動局の間の搬送周波数オフセットを推定し、かつこの搬送周波数オフセット推定値に対応した信号を送信するのは基地局であると思われる。したがって、図５〜図１５およびそれの説明は、特定の特徴が基地局または移動局と関連していることを示すかもしれないが、本発明はそのように制限されないことを理解すべきである。

図５は、本発明の実施形態に従った搬送周波数オフセット補償の方法を示す流れ図である。工程５００で、基地局は移動局から信号を受信する。工程５０２で、基地局は、受信信号に基づいて、移動局と基地局の間の搬送周波数オフセットの推定値δ’を計算する。工程５０４で、基地局は、推定された周波数オフセットを少なくとも部分的に補償するために、それの搬送周波数オフセット推定値δ’に基づいて送信信号の搬送周波数を調整する。例えば、基地局は、それの搬送周波数をδ’だけ調整して、推定された搬送周波数オフセットを完全に補償することができる。それから、プロセスは工程５００に戻り、別の信号を受信時に繰り返される。

図５の方法において、第１のステーションは、第２のステーションに信号を送信する搬送周波数を調整して、第２のステーションで起こる搬送周波数オフセットを減少させる。この補償プロセスは、受信ステーションに信号を送信する前に行われるので、受信ステーションで信号が受信された後の従来技術の信号の補償と区別するように、「事前補償」と呼ぶことができる。事前補償は、搬送周波数オフセットの影響を減少することによってではなくて、オフセット自体を減少することによって搬送周波数オフセット補償を達成する。

図６は、本発明に従った通信ステーションの実施形態を示すブロック図である。基地局６００は、図５に示す方法を実行する。基地局６００の受信経路は、図４に示す基地局４００の受信経路と同じである。基地局６００の送信経路は、受信経路で生成された搬送周波数オフセット推定値δ’に基づいて、そのステーションの送信信号の搬送周波数を調整する。送信経路は、周波数オフセット事前補償ブロック６１０を含み、この周波数オフセット事前補償ブロック６１０は、実線の矢印で示すように、周波数オフセット推定ブロック４１４から搬送周波数オフセット推定値δ’を受け取り、そして、応答して、基地局６００で送信される信号の搬送周波数の調整を行うために、ＤＡＣ４２２に供給される被変調ベースバンド信号を変える。例えば、事前補償ブロック６１０は、符号化ブロック４２０で生成される信号の位相を回転するかもしれない。ベースバンド信号のそのような位相回転は、アナログＲＦトランシーバ・ブロック６０４に供給されたとき、アナログＲＦトランシーバ・ブロック６０４で生成されアンテナ４０６に結合される被変調信号の搬送周波数の調整を行う。もしくは、事前補償ブロック６１０は、アナログＲＦトランシーバ・ブロック６０４の一部として実現することができ、破線の矢印で示されるように周波数オフセット推定ブロック４１４からδ’を受け取ることができる。例えば、アナログＲＦトランシーバ・ブロック６０４は、電圧制御発振器のような調整可能乗算器を周波数決定回路に含むことができ、そして、δ’は、そのような電圧制御発振器の制御電圧を調整するようなやり方で乗算器の調整を行うことができる。

基地局６００で行われる事前補償のために、与えられた性能レベルを達成するために移動局６０２で必要とされる信号処理は、減少する可能性がある。破線で示すように、周波数オフセット推定ブロック４１４および周波数オフセット補償ブロック４１０は、従来技術のシステムと同等なシステム性能を実現しながら、移動局６０２では除去されるかもしれないし、または、従来技術システムに比べて低下した性能を有するより簡単な形で実現されるかもしれない。基地局６００および従来技術の移動局４０２を含んだ通信システムは、改良されたシステム性能を実現することができる。

図７は、本発明の実施形態に従った搬送周波数オフセット補償の方法を示す流れ図である。図５に関して上で説明したように、工程５００で、基地局は移動局から信号を受信し、そして、工程５０２で、基地局は、受信信号に基づいて、移動局と基地局の間の搬送周波数オフセットの推定値δ’を計算する。工程７００で、基地局は、搬送周波数オフセット推定値δ’をそれの送信信号の中に挿入する。これによって、送信信号を受信する移動局は、δ’を使用して推定された周波数オフセットを補償することができるようになる。

図８は、本発明の実施形態に従った搬送周波数オフセット補償の方法を示す流れ図である。工程８００で、移動局は、図７に関して上で説明したように動作する基地局から信号を受信する。工程８０２で、移動局は、受信信号のデータ内容から搬送周波数オフセット推定値δ’を得る。工程８０４で、移動局は、工程８０２で得られた搬送周波数オフセット推定値δ’に基づいて受信信号の処理を調整する。

図９は、本発明の実施形態に従ったステーションの実施形態を示すブロック図である。基地局９００は、図７に示す方法を実行し、移動局９０２は図８に示す方法を実行する。基地局９００で、搬送周波数オフセット推定値δ’が符号化ブロック９２０に供給され、そして符号化ブロック９２０で生成された変調信号で、ＴＸデータと共に符号化される。移動局９０２の復号ブロック９１２は、それが受信信号から生成したデータからδ’を得て、δ’を周波数オフセット補償ブロック４１０に供給し、周波数オフセット補償ブロック４１０は、搬送周波数オフセットを補償するために、受信信号のそれの処理を調整する。δ’の値が受信信号のからのデータとして得られるので、図４に示す周波数オフセット推定ブロック４１４は必要でなく、省略することができる。

図１０は、本発明の実施形態に従った搬送周波数オフセット補償の方法を示す流れ図である。工程８００で、移動局は、図７に関して上で説明したように動作する基地局から信号を受信する。工程８０２で、移動局は、受信信号のデータ内容から搬送周波数オフセット推定値δ’を得る。工程１０００で、移動局は、工程８０２で得られた搬送周波数オフセット推定値δ’に基づいて、それの送信信号の搬送周波数を調整する。

図１１は、本発明の実施形態に従ったステーションの実施形態を示すブロック図である。基地局９００は、図７に示す方法を実行し、図９に関して説明されている。また、移動局１１０２は図１０に示す方法を実行する。移動局１１０２の復号ブロック９１２は、それが受信信号から生成したデータからδ’を得て、δ’を事前補償ブロック１１１０に供給し、この事前補償ブロック１１１０は、応答して、移動局１１０２で送信される信号の搬送周波数の調整を行うために、ＤＡＣ４２２に供給される被変調ベースバンド信号を変える。例えば、図６に関して上で説明したように、事前ブロック１１１０は、符号化ブロック４２０で生成された信号の位相を回転することができ、また、代わりに、事前補償ブロック１１１０は、アナログＲＦトランシーバ・ブロック１１０４の一部として実現することができ、破線の矢印で示すように復号ブロック９１２からδ’を受け取ることができる。

図１２および図１３は、本発明の実施形態に従った搬送周波数オフセット補償の方法を示す流れ図である。図１２の方法は、図５と図７の方法を組み合わせる。すなわち、基地局は、工程５０４で搬送周波数オフセット推定値δ’に基づいて送信信号の搬送周波数を調整するだけでなく、その上工程７００で搬送周波数オフセット推定値δ’を送信信号の中に挿入する。基地局９００は、両方の機能を行うことができるものとして示されている。図１３の方法は、図８と図１０の方法を組み合わせる。すなわち、移動局は、工程８０４で受信信号の処理を調整するだけでなく、その上工程１０００で搬送周波数オフセット推定値δ’に基づいて送信信号の搬送周波数を調整する。移動局１１０２は、両方の機能を行うことができるものとして示されている。

図１４は、本発明の実施形態に従った搬送周波数オフセット補償の方法を示す流れ図である。工程５００で、基地局は移動局から信号を受信し、工程５０２で、基地局は、２つのステーションの間の搬送周波数オフセット推定値δ’を計算する。工程１４００で、搬送周波数オフセット推定値δ’の大きさが、事前補償が行われるべきであるδ’の最小値を表す閾値のαと比較される。αの値はゼロに設定することができ、この場合、搬送周波数が同一でなければ、事前補償は基地局で行われる。

搬送周波数オフセット推定値δ’の大きさがαよりも小さい場合、補償が行われることなく、基地局は工程５００に戻り、受信すべき別の信号を待つ。このように、ステーションが基地局搬送周波数を調整することなしに通信を適切に行うことができるほどに、通信ステーションの搬送周波数が十分に近接している場合には、そのような基地局の事前補償は省略される。搬送周波数オフセット推定値δ’の大きさがαよりも大きい場合、プロセスは工程１４０２で継続し、この工程１４０２は、工程１４０４および１４０６と共に、搬送周波数オフセット事前補償の量を制限する。搬送周波数オフセット事前補償の制限は、例えば、次の理由のために行うことができる。

例えば技術標準または規制要求事項に準拠するある特定の環境のもとでは、行われる周波数補償の量を制限することが望ましいかもしれない。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａは、１００万分の２０の誤差範囲内の周波数精度を要求する。例えば６ＧＨｚの公称搬送周波数ｆ_ｃでは、このことは±１２０ｋＨｚの許容可能誤差範囲帯域を意味し、どちらかのステーションの公称搬送周波数からの周波数ずれは、最高１２０ｋＨｚが可能である。したがって、搬送周波数オフセットδの大きさは最高２４０ｋＨｚであってもよい。基地局が非常に優れた周波数精度を有する場合、送信が標準に違反するのを防ぐために、それの事前補償は例えば１２０ｋＨｚに制限することができる。このように事前補償を制限することで、結果として、不完全な事前補償となるかもしれない。すなわち、最大許容事前補償の後で残っている搬送周波数オフセットがあるかもしれない。例えば、基地局搬送周波数は、公称値よりも６０ｋＨｚ下であるかもしれないし、移動局搬送周波数は公称値よりも１２０ｋＨｚ上であるかもしれない。基地局の搬送周波数事前補償の量を１２０ｋＨｚに制限すると、公称よりも６０ｋＨｚ上の事前補償された基地局搬送周波数となり、さらに最大事前補償の後に６０ｋＨｚの周波数オフセットが残っているだろう。この６０ｋＨｚの残りのオフセットは、一般に、事前補償が無い場合に生じるかもしれない１８０ｋＨｚの搬送周波数オフセットよりも問題が少ない。

周波数事前補償の量を制限することは、工程１４０２、１４０４および１４０６で行われる。工程１４０２で、搬送周波数オフセット推定値δ’の大きさは、使用できる周波数事前補償の最大量を決める閾値のβと比較される。δ’の大きさがβよりも小さい場合、方法は工程１４０４に進み、そして、事前補償量δ_Ｃは、工程１４０２で計算された周波数オフセット推定値に設定される。周波数オフセット推定値δ’の大きさがβよりも大きい場合、方法は工程１４０６に進み、工程１４０６で、δ’は、工程５０２で計算された周波数オフセット推定値の符号を有しかつ最大事前補償量βの大きさを有する値に設定される。それから、方法は工程１４０４に進み、工程１４０４で、δ_Ｃの値はδ’に設定され、そして方法は工程７００に進み、工程７００で、基地局はδ’を送信信号の中に挿入し、そして方法は工程１４０８に進み、工程１４０８で、基地局はそれの搬送周波数を事前補償量δ_Ｃだけ調整する。

いくつかの実施例では、基地局は、工程７００で送信信号に挿入するためのδ’の値および／または工程１４０８で搬送周波数を調整すべきδ_Ｃの値を繰り返し探すアルゴリズムを使用して動作することができる。そのような実施形態では、工程７００でδ’の大きさがαを超えないことが決定されたとき、工程５００に戻る代わりに、破線で示す代わりの経路が実現されるかもしれない。その経路では、工程１４１０で、δ’の値はゼロに設定され、プロセスは前に説明したように工程１４０４で継続する。

図１５は、本発明の実施形態に従った搬送周波数オフセット補償の方法を示す流れ図である。図１５は、図８のそれよりもより具体的な移動局動作の方法を示す。工程１５００で、値μを保持するレジスタは、μ＝０に初期化される。工程８００で、移動局は、図７に関して上で説明したように動作する基地局から信号を受信する。工程８０２で、移動局は、受信信号のデータ内容から搬送周波数オフセット推定値δ’を得る。工程１５０２で、移動局は、それの送信信号の搬送周波数を、量−（μ＋δ’）だけ調整する。工程１５０４で、移動局は、μ＝μ＋δ’を設定してレジスタを更新し、それから、プロセスは工程８００に戻り、後の受信信号から得られるδ’の次の値に関して繰り返される。

移動局がそれの搬送周波数を基地局のそれに合わせる本発明の実施形態では、全通信システムは周波数同期になるかもしれない。基地局が移動局から信号を受信したとき、基地局はその信号の搬送周波数オフセットを推定し、その推定値を移動局に通信し、それから移動局は、それの次の送信のための搬送周波数を調整する。このプロセスの連続した繰り返しによって、移動局の搬送周波数は基地局の搬送周波数に近づく。プロセスは、例えば搬送周波数オフセットが閾値αより下に減少するまで行われるかもしれない。システムの各移動局はこのプロセスを行うことができ、その場合、全ての移動局は、基地局の搬送周波数にそれ自体を同期させる傾向がある。

本発明は、基地局と移動局が同じ公称搬送周波数で送信する通信システムに関して説明したが、本発明はそのように限定されない。本発明は、ステーション各々が送信信号を生成するためにも受信信号を処理するためにもただ１つの周波数基準源を使用するシステムに応用可能である。そのようなシステムでは、名目上のそれの公称値からの周波数基準源のずれは、ステーションの送信信号の搬送周波数だけでなく、ステーションが信号を受信し処理するために最適化される搬送周波数にも影響し、測定された搬送周波数オフセットは、ステーション間の公称送信搬送周波数を反映するように変えることができる。

本明細書での「一実施形態」または「ある実施形態」についての言及は、その実施形態に関連して説明した特定の特徴、構造、または特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれ得ることを意味する。本明細書の様々な場所での「一実施形態で」という句の出現は、同じ実施形態を必ずしも全て参照することでないし、他の実施形態を除いて互いに別個実施形態または代替の実施形態を参照することでもない。

「基地局」および「移動局」という用語は、例えば無線ＬＡＮでそうである可能性があるように、それぞれ一般的に固定したおよび一般的に移動可能な通信システムのステーションに適用できる。しかし、理解すべきことであるが、これらの用語が本明細書で使用されるときに、ステーションがそのステーションとだけ通信する複数の他のステーションの各々と通信する場合、そのステーションは「基地局」であり、また、ステーションが、複数のステーションの１つでありその複数のステーションの各々が共通のステーションとだけ通信する場合、そのステーションは「移動局」である。
さらに理解されることであろうが、この発明の本質を説明するために記述し図示した部分の詳細、材料および配列の様々な変更は、添付の特許請求の範囲に表されるような本発明の範囲から逸脱することなく、当業者が行うことができる。

本発明を使用することができる無線通信システムの要素を示すブロック図である。図１のステーションで使用することができる回路を示すブロック図である。通信する対のステーションの間の搬送周波数オフセットを示すグラフである。搬送周波数オフセット補償の従来技術システムを使用するステーションを示すブロック図である。本発明の実施形態に従った搬送周波数オフセット補償の方法を示す流れ図である。本発明に従ったステーションの実施形態を示すブロック図である。本発明の実施形態に従った搬送周波数オフセット補償の方法を示す流れ図である。本発明の実施形態に従った搬送周波数オフセット補償の方法を示す流れ図である。本発明に従ったステーションの実施形態を示すブロック図である。本発明の実施形態に従った搬送周波数オフセット補償の方法を示す流れ図である。本発明に従ったステーションの実施形態を示すブロック図である。本発明の実施形態に従った搬送周波数オフセット補償の方法を示す流れ図である。本発明の実施形態に従った搬送周波数オフセット補償の方法を示す流れ図である。本発明の実施形態に従った搬送周波数オフセット補償の方法を示す流れ図である。本発明の実施形態に従った搬送周波数オフセット補償の方法を示す流れ図である。

Claims

第１のステーションであって、
（ａ）第１のデータ信号を表すように変調された第１の搬送周波数で、第２のステーションに信号を送信するように構成された送信機、及び
（ｂ）第２のデータ信号で変調された第２の搬送周波数で、前記第２のステーションから信号を受信し、かつ該第２のステーションから受信された該信号に基づいて前記第１のステーションと前記第２のステーションの間の搬送周波数オフセットの推定値を生成するように構成された受信機を備え、
前記送信機が、
前記搬送周波数オフセット推定値を所定の最小値と比較し、
前記搬送周波数オフセット推定値を該所定の最小値よりも大きい所定の最大値と比較し、
前記搬送周波数オフセット推定値が該所定の最小値を超えた場合のみ該第１の搬送周波数を調整するように構成され、
該搬送周波数オフセット推定値が該所定の最大値を超えない場合、該キャリア周波数オフセット推定値に基づいて該第１の搬送周波数が調整され、
該搬送周波数オフセット推定値が該所定の最大値を超える場合、該所定の最大値に基づいて該第１の搬送周波数が調整される第１のステーション。
前記第１のデータ信号が、前記搬送周波数オフセット推定値を表すデータ信号を含む請求項１記載の第１のステーション。
方法であって、第１のステーションおよび第２のステーションを備える通信システムにおいて、前記第１のステーションが、第１のデータ信号で変調された第１の搬送周波数で第２のステーションに信号を送信するように構成された送信機を有し、さらに第２のデータ信号で変調された第２の搬送周波数で前記第２のステーションから信号を受信するように構成された受信機を有するものであり、前記第１のステーションにおいて、
（ａ）前記受信機で、該第２のステーションからの受信信号に基づいて前記第１のステーションと前記第２のステーションの間の搬送周波数オフセットの推定値を生成するステップ、
（ｂ）前記推定された搬送周波数オフセットを所定の最小値と比較するステップ、
（ｃ）前記推定された搬送周波数オフセットを所定の最大値と比較するステップ、及び
（ｄ）前記推定された搬送周波数オフセットが該所定の最小値を超えた場合のみ該第１の搬送周波数を調整するステップ
からなり、
該推定された搬送周波数オフセットが該所定の最大値を超えない場合、該推定されたキャリア周波数オフセットに基づいて該第１の搬送周波数が調整され、
該推定された搬送周波数オフセットが該所定の最大値を超える場合、該所定の最大値に基づいて該第１の搬送周波数が調整される方法。