JP5080637B2 - 適応性のあるパイロット及びデータシンボル推定 - Google Patents

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Description

本発明は、一般に、通信に係り、より詳細には、無線通信のための推定技術に関する。
無線通信システムでは、送信機は、一般に、トラフィックデータを処理(例えば、符号化及び変調)してデータシンボルを生成する。コヒーレントシステムでは、送信機は、データシンボルとともにパイロットシンボルを多重化し、多重化データ及びパイロットシンボルを処理して無線周波数(RF)信号を生成し、無線チャネルを介してRF信号を送信する。無線チャネルは、送信されたRF信号をチャネル応答によってゆがめ、雑音及び干渉によって信号をさらに劣化させる。
受信機は、送信されたRF信号を受信し、受信したRF信号を処理してサンプルを得る。コヒーレントデータ検波では、受信機は、受信したパイロットシンボルに基づいて無線チャネルの応答を推定し、チャネル推定値を導き出す。続いて、受信機は、チャネル推定値を使用してサンプルに対してデータ検波(例えば、等化)を実行し、送信機によって送信されたデータシンボルの推定値であるデータシンボル推定値を得る。次に、受信機は、データシンボル推定値を処理(例えば、復調及び復号)して、復号されたデータを得る。
チャネル推定値の品質は、データ検波性能に対して大きな影響を及ぼし、復号データの信頼性とともにデータシンボル推定値の品質にも影響を与える可能性がある。従って、高品質のチャネル推定値を得ることが求められている。無線チャネル状態が時間とともに変化する場合、チャネル推定は、困難とされる。例えば、無線チャネルは、例えば送信機及び/又は受信機の移動により、ある瞬間では比較的に静的であり、他の瞬間では急速に変化することがある。特定のチャネル状態(例えば、静的なチャネル)に関して良好なチャネル推定値を提供することができるチャネル推定スキームは、他のチャネル状態(例えば、急速に変化するチャネル)ではうまくいかないかもしれない。
従って、異なるチャネル状態の下で高品質のチャネル推定を導き出す技術が当該技術分野において必要とされている。
パイロットシンボル及びデータシンボルに関する適応性のある推定を実行する技術が本明細書に記述される。この技術は、パイロットシンボルを推定するのに使用されることができ、パイロットシンボルは、無線チャネルに関するチャネル推定値を導出するのに同様に使用されることができる。
一態様では、受信機は、受信パイロットシンボル及び少なくとも1つの推定パラメータに基づいて、無線チャネルに関するチャネル推定値を導出する。受信機は、受信パイロットシンボルに基づいて、少なくとも1つの推定パラメータを適応して更新する。少なくとも1つの推定パラメータは、無線チャネルの革新表示(IR)モデルに関するものであることができ、予測誤差によって定められるコストを含むコスト関数に基づいて、更新されることができる。コスト関数は、漸次的により古いシンボル期間のコストに対して指数関数的に減衰する重みを与えることができる。少なくとも1つの推定パラメータは、例えばコスト関数の勾配に基づいて、勾配降下法を使用して更新されることができる。
少なくとも1つの推定パラメータを更新する1つの設計では、受信機は、受信パイロットシンボル及び少なくとも1つの推定パラメータに基づいて、予測パイロットシンボルを導出する。受信機は、受信パイロットシンボル及び予測パイロットシンボルに基づいて予測誤差を決定し、予測誤差に基づいて誤差勾配をさらに導出する。次に、受信機は、例えば安定性テストが満たされる場合、誤差勾配及び予測誤差に基づいて少なくとも1つの推定パラメータを更新する。受信機は、チャネル推定値として予測パイロットシンボルを使用してもよいし、或いは、予測パイロットシンボル及び少なくとも1つの推定パラメータに基づいてチャネル推定を導出してもよい。
開示の種々の態様及び特徴は、さらに詳細に以下に記述される。
図1は、無線通信システムにおける伝送の一例を示す。 図2は、送信機及び受信機のブロック図を示す。 図3は、適応チャネル推定器のブロック図を示す。 図4は、他の適応チャネル推定器のブロック図を示す。 図5は、適応性のあるチャネル推定を実行するプロセスを示す。 図6は、少なくとも1つの推定パラメータを更新するプロセスを示す。
詳細な説明
本明細書で説明される適応性のある推定技術(adaptive estimation technique)は、種々の通信システム及びネットワーク、例えば、セルラシステム、ブロードキャストシステム、無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)等に使用されることができる。用語「ネットワーク」及び「システム」は、しばしば交換可能に使用される。例えば、技術は、符号分割多元接続(CDMA)システム、時分割多元接続(TDMA)システム、周波数分割多元接続(FDMA)システム、直交FDMA(OFDMA)システム、シングルキャリアFDMA(SC−FDMA)システム等に使用されることができる。CDMAシステムは、広帯域CDMA(W−CDMA)、cdma2000等の無線技術を実現することができる。cdma2000は、IS−2000、IS−856及びIS−95標準規格をカバー(cover)する。TDMAシステムは、グローバルシステムフォーモバイルコミュニケーションズ(GSM:Global System for Mobile Communications)、デジタルアドバンストモバイルフォンシステム(D−AMPS:Digital Advanced Mobile Phone System)等の無線技術を実現することができる。これら種々の無線技術及び標準規格は、公知になっている。W−CDMA及びGSMは、「第3世代パートナーシッププロジェクト」(3GPP:3rd Generation Partnership Project)と命名された組織からの文書に記述されている。cdma2000は、「第3世代パートナーシッププロジェクト2」(3GPP2)と命名された組織からの文書に記述されている。3GPP及び3GPP2のドキュメントは、公に利用可能である。OFDMAシステムは、直交周波数分割多重(OFDM)を使用し、このOFDMは、直交サブキャリアで周波数領域の変調シンボルを伝送する。SC−FDMAシステムは、シングルキャリア周波数分割多重(SC−FDM)を使用し、このSC−FDMは、直交サブキャリアで時間領域における変調シンボルを伝送する。
図1は、無線通信システムにおける伝送の一例を示している。簡単にするために、図1は、1つの基地局110及び1つの無線装置120だけを示している。基地局は、一般に、無線装置と通信する固定局であり、ノードB、アクセスポイント、ベーストランシーバ局(BTS)等と称されることもできる。無線装置は、固定型又は移動式であってもよく、ユーザー設備(user equipment)、移動局、端末、加入者ユニット、局等と称されることもできる。無線装置は、セルラ電話、携帯情報端末(PDA)、無線モデム、携帯型の装置、ラップトップ型コンピュータ等とすることができる。
基地局110は、無線装置120にRF信号を伝送する。このRF信号は、1以上の信号経路を経由して無線装置120へ至るかもしれず、1以上の信号経路は、直接路及び反射路を含んでもよい。反射路は、無線環境における障害物(例えば、ビルディング、木、車両及び他の構造物)による電波の反射によって作り出される。信号経路は、(例えば、無線装置120が固定型の場合)比較的に静的であるかもしれず、或いは(例えば、無線装置120が移動式である場合)急速に変化するかもしれない。無線装置120は、伝送されたRF信号の複数のインスタンス又はコピーを受信することがある。受信信号インスタンスは、夫々異なる信号経路を経由して得られ、その信号経路によって決定される特定の複素利得及び特定の伝播遅延を有する。無線装置120において受信されたRF信号は、全ての受信信号インスタンスの重ね合せである。無線装置120は、他の送信局から干渉伝送をさらに受信することができ、他の送信局からの干渉伝送は、図1において破線で示されている。
図2は、送信機210及び受信機250のブロック図を示している。ダウンリンク(即ち、順方向リンク)伝送では、送信機210は、基地局110の一部であることができ、受信機250は、無線装置120の一部であることができる。アップリンク(即ち、逆方向リンク)伝送では、送信機210は、無線装置110の一部であることができ、受信機250は、基地局120の一部であることができる。本明細書に記載される適応性のある推定技術は、受信機250によって実行されることができ、従って、基地局にも無線装置にも使用されることができる。
送信機210では、送信(TX)データプロセッサ220は、トラフィックデータを処理して(例えば、符号化し、インターリーブし、シンボルマッピングして)データシンボルを生成する。本明細書において使用されるように、データシンボルは、データに関する変調シンボルであり、パイロットシンボルは、パイロットに関する変調シンボルであり、変調シンボルは、(例えば、PSK又はQAMに関する)信号コンステレーション(signal constellation)の点において複素数値であり、パイロットは、送信機及び受信機の両方に予め知られているデータである。変調器230は、(例えば、CDMA、OFDM等に関する)データシンボル及びパイロットシンボルを処理し、出力チップを送信機ユニット(TMTR)232に提供する。CDMAでは、変調器230は、異なるチャネル化コード(channelization code)(例えば、ウォルシュコード(Walsh code)又はOVSFコード)でデータ及びパイロットシンボルを拡散することができ、適切な利得で異なるコードチャネルの拡散シンボルをスケール(scale)し、スケール化したシンボルを組み合わせ、組み合わせたシンボルをスクランブリングコードでスクランブルして(scramble)、出力チップを得ることができる。OFDMでは、変調器230は、OFDMシンボル期間(symbol period)毎にデータ及びパイロットシンボルに対して逆高速フーリエ変換(IFFT)を実行して時間領域のチップシーケンス(chip sequence)を得ることができ、さらに、チップシーケンスにサイクリックプレフィックス(cyclic prefix)を付加してOFDMシンボルを得ることができる。いずれの場合においても、送信機ユニット232は、変調器230からの出力チップを処理して(例えば、アナログに変換し、増幅し、フィルタリングし、周波数アップコンバートして)RF信号を生成し、このRF信号は、アンテナ234を介して伝送される。
受信機250では、アンテナ252は、直接路及び/又は反射路を介して伝送RF信号を受信し、受信RF信号を受信機ユニット(RCVR)254に提供する。受信機ユニット254は、受信RF信号を処理して(例えば、フィルタリングし、増幅し、周波数ダウンコンバートし、デジタル化して)受信サンプルを提供する。受信機ユニット254は、自動利得制御(AGC)、周波数補正、デジタルフィルタリング、サンプルレート変換等の処理をさらに実行することができる。復調器(Demod)260は、変調器230による処理に相補的な方法で受信サンプルを処理して、受信データシンボル及び受信パイロットシンボルを得る。CDMAでは、復調器260は、受信サンプルをデスクランブリングコードでデスクランブルし(descramble)、デスクランブルしたサンプルを異なるチャネル化コードで逆拡散して(despread)、受信パイロットシンボル及び受信データシンボルを得ることができる。OFDMでは、復調器260は、各OFDMシンボル中のサイクリックプレフィックスを削除し、サイクリックプレフィックス削除後に受信サンプルに対して高速フーリエ変換(FFT)を実行して受信パイロットシンボル及び受信データシンボルを得ることができる。
適応チャネル推定器(adaptive channel estimator)270は、以下に記述されるように、受信パイロットシンボル及び/又は受信データシンボルに基づいて、送信機210及び受信機250間の無線チャネルに関するチャネル推定値を導出する。その後、復調器260は、このチャネル推定値で受信データシンボルを処理して、データシンボル推定値を提供する。CDMAでは、復調器260は、チャネル推定値に基づいて、異なる信号経路の受信データシンボルの最大比合成(maximal ratio combining)を実行することができる。CDMA及びOFDMの両方において、復調器260は、チャネル推定値で受信データシンボルに対して等化及び整合フィルタリング(matched filtering)を実行してデータシンボル推定値を得ることができる。どの場合にも、その後、受信機(RX)データプロセッサ280は、データシンボル推定値を処理して(例えば、シンボルデマップし、デインターリーブし、復号して)、復号データを提供する。一般に、受信機250の復調器260及びRXデータプロセッサ280による処理は、夫々送信機210の変調器230及びTXデータプロセッサ220による処理に相補的である。
コントローラ/プロセッサ240及び290は、夫々送信機210及び受信機250の各種処理ユニットの動作を指示する。メモリ242及び292は、夫々送信機210及び受信機250用のデータ及びプログラムコードを格納する。
受信機250は、受信シンボルに基づいて、伝送されたシンボルを推定することができる。一例として、受信機250は、受信パイロットシンボルに基づいて伝送パイロットシンボルを推定し、次に、推定したパイロットシンボルに基づいて無線チャネルの応答を推定することができる。受信パイロットシンボルに基づくチャネル推定は、以下に説明される。
受信パイロットシンボルは、以下のように表わすことができる。
Figure 0005080637
ここで、yは、シンボル期間kにおける受信パイロットシンボルであり、
は、シンボル期間kにおける伝送パイロットシンボルであり、
は、シンボル期間kにおいて観測された全てのノイズ及び干渉であり、
ρは、シンボル期間kにおけるライス(レーリー)フェードプロセス(Rice (Rayleigh) fade process)であり、
Figure 0005080637
は、シンボル期間kにおけるフェーディング位相(fading phase)であり、
hh(τ)は、時間オフセットτにおけるそれ自身で畳み込まれた(convolved)伝送フィルタに関する相関であり、
は、シンボル期間kにおける受信機のAGC利得であり、
Nは、処理利得であり、この処理利得は、チャネル化コード長に相当することができ、
は、パイロットシンボルに関する1つのチップ当たりのエネルギーであり、
は、シンボル期間kにおけるクラークスペクトルを有する複素ガウスフェードプロセス(complex Gaussian fade process)であり、
ocは、受信機における全ての加法製白色ガウス雑音(AWGN)であり、
orは、全ての伝送電力スペクトル密度(PSD)であり、
及びwは、シンボル期間kにおけるゼロ平均単一電力ガウス雑音(zero mean unit power Gaussian noise)であり、
kは、シンボル期間インデックスであり、tは、チップ期間インデックスであり、Tは、1つのチップ期間である。
ウォルド分解(Wold decomposition)は、以下のように、シンボル期間kにおける受信パイロットシンボルを革新系列(innovation sequence)の項で展開するのに使用されることができる。
Figure 0005080637
ここで、eは、定常プロセスyに関連する革新系列又は予測誤差(prediction error)系列であり、a及びdは、ウォルド分解における実数値の係数である。
式(4)に示される革新表示(IR:innovation representation)モデルでは、最新の(current)受信パイロットシンボルyは、前の受信パイロットシンボルyk−i及び革新ek−jに基づいて表わされる。
シンボル期間kにおける予測値y^及び予測パイロットシンボルs^は、以下のように表わすことができる。
Figure 0005080637
ここで、y^k|k−1は、シンボル期間k−1以前の受信パイロットシンボルに基づいたシンボル期間kにおける予測値を示し、
Figure 0005080637
は、シンボル期間k−1以前の受信パイロットシンボルに基づいた受信パイロットシンボルyの期待値を示し、
s^k|k−1は、シンボル期間k−1以前の受信パイロットシンボルに基づいたシンボル期間kにおける予測パイロットシンボルを示し、
Figure 0005080637
は、シンボル期間k−1以前の受信パイロットシンボルに基づいた伝送パイロットシンボルsの期待値を示す。
予測誤差eは、次のように定義することができる。
Figure 0005080637
式(4)及び式(6)を組み合わせると、予測値y^は、次のように表わすことができる。
Figure 0005080637
ここで、Li=a−dである。
シンボル期間k+1における予測値y^k+1は、式(7)に対して一次近似を使用して、一次予測値で次のように得ることができる。
Figure 0005080637
ここで、a及びLは、式(8)の予測再帰(recursion)のパラメータであって、推定パラメータ(estimation parameter)と称される。
一態様では、推定パラメータは、適応性のある方法で更新される。予測誤差は、推定パラメータを更新するのに使用することができ、次のように推定パラメータの関数として定義することができる。
Figure 0005080637
ここで、θ=[ak−1k−1]は、シンボル期間kにおける推定パラメータのベクトルであり、
”は、転置を示し、
y^(θ)は、θの関数として予測値を示し、
s^(θ)は、θの関数として予測パイロットシンボルを示し、
(θ)は、θの関数として予測誤差を示す。
推定パラメータは、コスト関数(cost function)に基づいて更新されることができる。ある設計では、コスト関数は、次のように定義される。
Figure 0005080637
ここで、e (θ)は、シンボル期間lにおけるコストであり、
0<λ<1は、異なるシンボル期間におけるコストに対する重み係数であり、
γ=λ+λk−1+...+1は、規格化係数であり、
Λ(θ)は、θの関数であるコスト関数を示す。
式(10)において、Λ(θ)は、(a)e (θ)のようなシンボル期間毎のコストを計算し、(b)各シンボル期間のコストをλk−lで重みづけし、(c)全てのシンボル期間の重みづけされたコストを合計し、(d)合計結果を規格化係数で除算することによって得られる。式(10)は、指数関数的に減衰する関数λk−lで異なるシンボル期間のコストを重みづけしている。従って、シンボル期間kのコストは、1の重みを有し、シンボル期間k−1のコストは、λの重みを有し、シンボル期間k−2のコストは、λの重みを有する。式(10)は、より近くのシンボル期間のコストにより大きい重みを与え、より早期のシンボル期間のコストへより小さい重みを与える。より古いコストは、より大きいλでより大きい重みを与えられてもよく、或いは、より小さいλでより小さい重みを与えられてもよい。式(10)の合計は、予測誤差が推定パラメータを更新するのに利用可能である全てのシンボル期間にわたってなされる。式(10)は、コスト関数の一例を示している。他のコスト関数は、推定パラメータを更新するために同様に使用されてもよい。
シンボル期間kにおける伝送パイロットシンボルsは、シンボル期間k−1において、以下のように、予測されることができる。
Figure 0005080637
推定パラメータは、種々の手法を用いて解くことができる。1つの設計では、推定パラメータは、勾配降下法(gradient descent)を使用して決定され、次のように表わすことができる。
Figure 0005080637
式(12)において、∇θΛ(θ)は、推定パラメータθに関連するコスト関数Λ(θ)の勾配又は変化率である。Λ(θ)及び∇θΛ(θ)は、θと同じ次元を有するベクトルであり、θは、一次予測値に関する2×1ベクトルである。ステップサイズμは、収束率を定め、雑音特性と同様に勾配降下法の安定性にさらに影響する。より大きなμは、より速い収束、場合によってはより高い非収束の可能性、及び場合によってはより大きな雑音に対応する。逆は、より小さいμに関して真である。ステップサイズμは、適切な値にセットされることができ、コンピュータシミュレーション及び実験による測定等に基づいて決定されることができる。
コスト勾配(cost gradient)は、次のように、θに関して式(10)のΛ(θ)の偏導関数をとることにより決定することができる。
Figure 0005080637
誤差勾配(error gradient)Ψ(θ)は、y(θ)の勾配であって、e(θ)の勾配の負のものである。
式(13)のコスト勾配∇θΛ(θ)は、次のように表わすことができる。
Figure 0005080637
式(14)は、シンボル期間kのコスト勾配が、シンボル期間k−1の重みづけされたコスト勾配から、シンボル期間k−1からkへのコスト勾配の変化を引いたものに等しいことを示している。重みγk−1・λ/γは、式(10)のコスト関数に使用され、かつ式(13)に反映された重みからもたらされる。
シンボル期間k−1のコスト勾配∇θΛk−1(θk−1)は、最適なθで0に等しくなると仮定することができる。この仮定は、次のように表わすことができる。
Figure 0005080637
ここで、θk−1 optは、シンボル期間k−1における最適なθを示す。
式(15)に示される仮定によって、式(14)のコスト勾配は、次のように近似することができる。
Figure 0005080637
式(16)の2行目の近似は、k>>1に対して、次のようにして得られる。
Figure 0005080637
式(16)は、コスト勾配∇θΛ(θ)が誤差勾配Ψ(θ)及び誤差e(θ)の関数であることを示す。
誤差勾配Ψ(θ)は、次のように表わすことができる。
Figure 0005080637
ここで、第1の等式は、式(13)の定義によるものであり、第2及び第3の等式は、式(9)から導かれ、第4の等式は、式(11)から導かれる。
式(17)は、次のように展開することができる。
Figure 0005080637
式(18)に示されるように、シンボル期間kの誤差勾配Ψ(θ)は、シンボル期間k−1における誤差勾配Ψk−1(θk−1)、推定パラメータak−1及びLk−1、推定パイロットシンボルs^k−1並びに予測誤差ek−1に再帰的に基づいて決定されることができる。
適応性のあるチャネル推定は、以下のように実行されることができる。シンボル期間kでは、予測パイロットシンボルs^は、次のように得ることができる。
Figure 0005080637
式(19)は、前のシンボル期間k−1における予測パイロットシンボルs^k−1、推定パラメータak−1及びLk−1、並びに受信パイロットシンボルyk−1に基づいて、予測パイロットシンボルs^を導出することができることを示す。
予測誤差eは、次のように導出することができる。
Figure 0005080637
次に、誤差勾配は、次のように更新されることができる。
Figure 0005080637
一時的推定パラメータは、次のように計算することができる。
Figure 0005080637
推定パラメータは、次のように、一時的推定パラメータに基づいて更新されることができる。
Figure 0005080637
ここで、|a temp−L temp|<1は、推定パラメータの更新の安定性を保証するために使用される安定性判別/テスト(stability criterion/test)である。他の安定性判別が使用されてもよい。
予測パイロットシンボルs^は、シンボル期間kのチャネル推定値として使用されることができる。予測パイロットシンボルs^は、既知の伝送パイロットシンボルs及びチャネル応答を含む。チャネル推定は、最大比合成、等化、整合フィルタリング、データ検波等に使用されることができる。
コレクタ(corrector)は、次のシンボル期間k+1の予測パイロットシンボルであって、次のように導出することができる。
Figure 0005080637
コレクタは、次のシンボル期間k+1におけるチャネル推定として使用されることができる。
図3は、適応チャネル推定器270aのブロック図を示しており、この適応チャネル推定器270aは、図2の適応チャネル推定器270の1つの設計である。適応チャネル推定器270aでは、信号予測ユニット310は、受信パイロットシンボルy及び推定パラメータθを取得し、例えば式(19)に示されるように、予測パイロットシンボルs^を導出する。予測誤差計算ユニット320は、受信パイロットシンボルy及び予測パイロットシンボルs^を取得し、例えば式(20)に示されるように、予測誤差eを決定する。誤差勾配計算ユニット330は、予測誤差e、予測パイロットシンボルs^及び推定パラメータθを受信し、例えば式(21)に示されるように、誤差勾配Ψ(θ)を決定する。推定パラメータ更新ユニット340は、予測誤差e及び誤差勾配Ψ(θ)を受信し、例えば式(22)及び式(23)に示されるように、推定パラメータθを更新する。信号予測ユニット310は、予測パイロットシンボルs^をチャネル推定値として提供してもよく、或いは、推定パラメータθ、予測パイロットシンボルs^、及び予測誤差eに基づいて、例えば式(24)に示されるように、チャネル推定を導出してもよい。
一般に、推定パラメータa及び/又はLは、上述されるように、適応して更新されることができる。ある設計では、aは、1に固定され、即ち、a=1であり、Lは、適応して更新される。その結果、式(19)から式(23)は、次のように表わすことができる。
Figure 0005080637
1つの推定パラメータだけが更新される場合、誤差勾配Ψ(θ)は、スカラー(ベクトルの代わりに)である。予測誤差ek−1だけが誤差勾配を更新するために使用される(予測パイロットシンボルs^は、使用されない)。a=1では、予測パイロットシンボルに関する再帰的な式(26)は、(1−Lk−1)において極を有する単極IIRフィルタである。この極は、変化するチャネル状態を適応して追跡する。
図4は、式(26)から式(30)を実現する適応チャネル推定器270bのブロック図を示し、図2のチャネル推定器270の他の設計である。適応チャネル推定器270bは、信号予測ユニット410、予測誤差計算ユニット420、誤差勾配計算ユニット330及び推定パラメータ更新ユニット440を含む。
信号予測ユニット410内では、遅延ユニット(delay unit)412は、1つのシンボル期間だけ受信パイロットシンボルyを遅延させる。乗算器414は、遅延ユニット412の出力yk−1に推定パラメータLk−1を乗じる。加算器426は、1からLk−1を引き、(1−Lk−1)を乗算器424に提供する。乗算器424は、遅延ユニット418からの予測パイロットシンボルs^k−1に(1−Lk−1)を乗じる。加算器416は、乗算器414及び424の出力を合計し、予測パイロットシンボルs^を遅延ユニット418に提供する。
予測誤差計算ユニット420内では、加算器422は、受信パイロットシンボルyから予測パイロットシンボルs^を引き、予測誤差eを提供する。誤差勾配計算ユニット430内では、乗算器432は、遅延ユニット434からの誤差勾配Ψk−1(θk−1)に(1−Lk−1)を乗じる。遅延ユニット436は、1つのシンボル期間だけ予測誤差eを遅延させる。加算器438は、乗算器432の出力と遅延させられた予測誤差ek−1を合計し、更新された誤差勾配Ψ(θ)を遅延ユニット434に提供する。推定パラメータ更新ユニット440内では、乗算器442は、2・μ・(1−λ)及び誤差勾配Ψ(θ)を予測誤差eに乗じる。加算器444は、遅延ユニット448からの推定パラメータLk−1と乗算器442の出力とを合計し、一時的推定パラメータL tempを提供する。ユニット446は、例えば式(30)に示されるように、L tempに対して安定性テストを実行し、この安定性テストが満たされる場合に、遅延ユニット448にL tempを提供する。
明確にするために、適応性のある推定技術は、パイロットシンボルに関して説明された。この技術は、データシンボルを推定するために使用することもできる。一般に、上の説明では、受信パイロットシンボルは、受信シンボルと置き換えることができ、受信シンボルは、受信データシンボル、受信パイロットシンボル、受信シグナリングシンボル(received signaling symbol)等を含むことができる。
同様に明確にするために、一次予測値が上で説明された。適応性のあるチャネル推定は、高次予測値で実行されてもよい。推定パラメータの数は、予測値の次数に依存してもよい。
図5は、適応性のあるチャネル推定を実行するプロセス500を示している。無線チャネルに関するチャネル推定は、受信パイロットシンボル及び少なくとも1つの推定パラメータに基づいて導出される(ブロック512)。少なくとも1つの推定パラメータは、受信パイロットシンボルに基づいて更新される(ブロック514)。少なくとも1つの推定パラメータは、無線チャネルの革新表示(IR)モデルに関するものであることができ、予測誤差によって定められるコストを含むコスト関数に基づいて更新されることができる。コスト関数は、漸次的により古いシンボル期間のコストに減衰する重みを指数関数的に与えてもよい。少なくとも1つの推定パラメータは、例えばコスト関数の勾配に基づいて、勾配降下法を使用して更新されてもよい。
図6は、少なくとも1つの推定パラメータを更新するブロック514の設計を示している。予測パイロットシンボルは、例えば式(19)又は式(26)に示されるように、受信パイロットシンボル及び少なくとも1つの推定パラメータに基づいて導出されることができる(ブロック612)。少なくとも1つの推定パラメータは、単一の推定パラメータを含んでもよい。この場合、受信パイロットシンボルは、例えば式(20)又は式(27)に示されるように、予測パイロットシンボルを得るために、単一の推定パラメータによって決定される応答を有するIIRフィルタで、フィルタリングされることができる。予測誤差は、受信パイロットシンボル及び予測パイロットシンボルに基づいて決定される(ブロック614)。誤差勾配は、予測誤差に基づいて導出される(ブロック616)。例えば、最新のシンボル期間に関する誤差勾配は、例えば式(21)又は式(28)に示されるように、前のシンボル期間の誤差勾配に基づいて再帰的に導出することができる。続いて、少なくとも1つの推定パラメータは、誤差勾配及び予測誤差に基づいて更新される(ブロック618)。例えば、最新のシンボル期間に関する少なくとも1つの推定パラメータは、例えば式(22)又は式(29)に示されるように、前のシンボル期間に関する少なくとも1つの推定パラメータに基づいて再帰的に更新されることができる。少なくとも1つの一時的推定パラメータは、導出されることができ、安定性判別が満たされる場合、少なくとも1つの推定パラメータは、例えば式(23)又は式(30)に示されるように、少なくとも1つの一時的推定パラメータによって更新されることができる。
ブロック612で得られる予測パイロットシンボルは、ブロック512におけるチャネル推定値として提供されてもよい。代替として、或いは、さらに、チャネル推定値は、例えば式(24)又は式(25)に示されるように、予測パイロットシンボル及び少なくとも1つの推定パラメータに基づいて導出されることができる。
本明細書に記載される適応性のある推定技術は、種々の手段によって実施されることができる。例えば、これらの技術は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア又はこれらの組み合わせにより実施されることができる。ハードウェアでの実施では、適応性のある推定を実行するために使用される処理装置は、1以上の特定用途向け集積回路(ASIC)、デジタル信号プロセッサ(DSP:digital signal processor)、デジタル信号処理装置(DSPD:digital signal processing device)、プログラマブルロジックデバイス(PLD:programmable logic device)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA:field programmable gate array)、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、電子装置、本明細書に記載された機能を実行するように設計された他の電子ユニット、コンピュータ、又はこれらの組み合わせたもの内で実現されてもよい。
ファームウェア及び/又はソフトウェアでの実施では、技術は、本明細書に記述された機能を実行するモジュール(例えば、プロシージャ、関数等)で実施されることができる。ファームウェア及び/又はソフトウェアコードは、メモリ(例えば、図2のメモリ292)に格納され、プロセッサ(例えば、プロセッサ290)によって実行されることができる。メモリは、プロセッサ内に実装されてもよく、或いはプロセッサの外部に実装されてもよい。ファームウェア及び/又はソフトウェアは、例えば、ランダムアクセスメモリ(RAM)、リードオンリーメモリ(ROM)、不揮発性ランダムアクセスメモリ(NVRAM)、プログラム可能リードオンリーメモリ(PROM)、電気的に消去可能PROM(EEPROM)、FLASHメモリ、コンパクトディスク(CD)、磁気又は光学データ記憶装置等の他のプロセッサ読み取り可能媒体に同様に格納されてもよい。
本明細書に記載された技術を実施する装置は、スタンドアロンのユニットであってもよく、或いは装置の一部であってもよい。装置は、(i)スタンドアロン型集積回路(IC)、(ii)データ及び/又は命令を格納するためのメモリICを含むことができる1以上のICのセット、(iii)移動局モデム(MSM)等のASIC、(iv)他の装置内に組み込まれることができるモジュール、(v)セルラ電話、無線装置、送受話器又はモバイルユニット、(vi)その他のものであってもよい。
本開示についてのこれまでの記述は、どの当業者も本開示を作製又は使用することを可能にするために提供される。本開示に対する種々の変更は、当業者には容易に明らかであり、本明細書で規定された包括的な原理は、本開示の精神又は範囲から逸脱することなく、他の変形物に適用されてもよい。従って、本開示は、本明細書で説明された例に制限されたようには意図されず、本明細書で説明された原理及び新規の特徴と一致する最も広い範囲を許容されるべきである。
[付記]
(1)受信パイロットシンボル及び少なくとも1つの推定パラメータに基づいて無線チャネルに関するチャネル推定値を導出し、前記受信パイロットシンボルに基づいて前記少なくとも1つの推定パラメータを更新す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るメモリと、を具備する装置。
(2)前記プロセッサは、前記受信パイロットシンボル及び前記少なくとも1つの推定パラメータに基づいて予測パイロットシンボルを導出し、前記受信パイロットシンボル及び当該予測パイロットシンボルに基づいて予測誤差を決定し、当該予測誤差に基づいて前記少なくとも1つの推定パラメータを更新するように構成される(1)の装置。
(3)前記プロセッサは、前記予測誤差に基づいて誤差勾配を導出し、当該誤差勾配及び前記予測誤差に基づいて前記少なくとも1つの推定パラメータを更新するように構成される(2)の装置。
(4)前記プロセッサは、前のシンボル期間における誤差勾配に基づいて、最新のシンボル期間における誤差勾配を導出するように構成される(3)の装置。
(5)前記プロセッサは、前のシンボル期間における前記少なくとも1つの推定パラメータに基づいて、最新のシンボル期間における前記少なくとも1つの推定パラメータを更新するように構成される(1)の装置。
(6)前記少なくとも1つの推定パラメータは、単一の推定パラメータを含み、前記プロセッサは、前記予測パイロットシンボルを得るために、当該単一の推定パラメータによって決定される応答を有する無限インパルス応答(IIR)フィルタで、前記受信パイロットシンボルをフィルタリングするように構成される(1)の装置。
(7)前記プロセッサは、前記受信パイロットシンボルに基づいて次のシンボル期間における少なくとも1つの一時的推定パラメータを導出し、安定性判別が満たされる場合、前記少なくとも1つの一時的推定パラメータで前記少なくとも1つの推定パラメータを更新するように構成される(1)の装置。
(8)前記プロセッサは、前記チャネル推定値として前記予測パイロットシンボルを提供するように構成される(2)の装置。
(9)前記プロセッサは、前記予測パイロットシンボル及び前記少なくとも1つの推定パラメータに基づいて前記チャネル推定値を導出するように構成される(2)の装置。
(10)前記少なくとも1つの推定パラメータは、前記無線チャネルの革新表示モデルに関するものである(1)の装置。
(11)前記プロセッサは、勾配降下法を使用して前記少なくとも1つの推定パラメータを更新するように構成される(1)の装置。
(12)前記プロセッサは、前記予測誤差によって定められるコストを含むコスト関数に基づいて、前記少なくとも1つの推定パラメータを更新する(2)の装置。
(13)前記コスト関数は、漸次的により古いシンボル期間のコストに対して指数関数的に減衰する重みを与える(12)の装置。
(14)前記プロセッサは、前記コスト関数の勾配に基づいて前記少なくとも1つの推定パラメータを更新するように構成される(12)の装置。
(15)受信データシンボル及び少なくとも1つの推定パラメータに基づいてデータシンボル推定値を導出し、前記受信データシンボルに基づいて前記少なくとも1つの推定パラメータを更新す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るメモリと、を具備する装置。
(16)前記プロセッサは、前記受信データシンボル及び前記少なくとも1つの推定パラメータに基づいて予測データシンボルを導出し、前記受信データシンボル及び当該予測データシンボルに基づいて予測誤差を決定し、当該予測誤差に基づいて誤差勾配を導出し、当該誤差勾配及び前記予測誤差に基づいて前記少なくとも1つの推定パラメータを更新するように構成される(15)の装置。
(17)受信パイロットシンボル及び少なくとも1つの推定パラメータに基づいて無線チャネルに関するチャネル推定値を導出することと、前記受信パイロットシンボルに基づいて前記少なくとも1つの推定パラメータを更新することと、を具備する方法。
(18)前記少なくとも1つの推定パラメータを前記更新することは、前記受信パイロットシンボル及び前記少なくとも1つの推定パラメータに基づいて予測パイロットシンボルを導出することと、前記受信パイロットシンボル及び前記予測パイロットシンボルに基づいて予測誤差を決定することと、前記予測誤差に基づいて誤差勾配を導出することと、前記誤差勾配及び前記予測誤差に基づいて前記少なくとも1つの推定パラメータを更新することと、を備える(17)の方法。
(19)前記誤差勾配を前記導出することは、前のシンボル期間における誤差勾配に基づいて、最新のシンボル期間における誤差勾配を導出することを備え、前記少なくとも1つの推定パラメータを前記更新することが、前記前のシンボル期間における前記少なくとも1つの推定パラメータに基づいて、前記最新のシンボル期間における前記推定パラメータを更新することを備える(18)の方法。
(20)前記少なくとも1つの推定パラメータを前記更新することは、予測誤差によって定められるコストを含むコスト関数の勾配に基づいて、前記少なくとも1つの推定パラメータを更新することを備える(17)の方法。
(21)受信パイロットシンボル及び少なくとも1つの推定パラメータに基づいて無線チャネルに関するチャネル推定値を導出する手段と、前記受信パイロットシンボルに基づいて前記少なくとも1つの推定パラメータを更新する手段と、を具備する装置。
(22)前記少なくとも1つの推定パラメータを更新する前記手段は、前記受信パイロットシンボル及び前記少なくとも1つの推定パラメータに基づいて予測パイロットシンボルを導出する手段と、前記受信パイロットシンボル及び当該予測パイロットシンボルに基づいて予測誤差を決定する手段と、当該予測誤差に基づいて誤差勾配を導出する手段と、当該誤差勾配及び前記予測誤差に基づいて前記少なくとも1つの推定パラメータを更新する手段と、を備える(21)の装置。
(23)前記誤差勾配を導出する前記手段は、前のシンボル期間における誤差勾配に基づいて、最新のシンボル期間における誤差勾配を導出する手段を備え、前記少なくとも1つの推定パラメータを更新する前記手段が、前記前のシンボル期間における前記少なくとも1つの推定パラメータに基づいて、前記最新のシンボル期間における前記推定パラメータを更新する手段を備える(22)の装置。
(24)前記少なくとも1つの推定パラメータを更新する前記手段は、予測誤差によって定められるコストを含むコスト関数の勾配に基づいて、前記少なくとも1つの推定パラメータを更新する手段を備える(21)の装置。
(25)受信パイロットシンボル及び少なくとも1つの推定パラメータに基づいて無線チャネルに関するチャネル推定値を導出し、前記受信パイロットシンボルに基づいて前記少なくとも1つの推定パラメータを更新する命令を格納するプロセッサ読み取り可能媒体。
(26)前記受信パイロットシンボル及び前記少なくとも1つの推定パラメータに基づいて予測パイロットシンボルを導出し、前記受信パイロットシンボル及び当該予測パイロットシンボルに基づいて予測誤差を決定し、当該予測誤差に基づいて誤差勾配を導出し、当該誤差勾配及び前記予測誤差に基づいて前記少なくとも1つの推定パラメータを更新する命令をさらに格納する(25)のプロセッサ読み取り可能媒体。
(27)前のシンボル期間における誤差勾配に基づいて最新のシンボル期間における誤差勾配を導出し、前記前のシンボル期間における前記少なくとも1つの推定パラメータに基づいて、前記最新のシンボル期間における前記推定パラメータを更新する命令をさらに格納する(26)の方法。
(28)予測誤差によって定められるコストを含むコスト関数の勾配に基づいて、前記少なくとも1つの推定パラメータを更新する命令をさらに格納する(17)の方法。

Claims (20)

  1. 受信パイロットシンボル及び単一の推定パラメータに基づいて無線チャネルに関するチャネル推定値を導出し、前記受信パイロットシンボル及び前記単一の推定パラメータに基づいて予測パイロットシンボルを導出し、前記受信パイロットシンボル及び前記予測パイロットシンボルに基づいて予測誤差を決定し、前のシンボル期間における誤差勾配に基づいて、最新のシンボル期間における誤差勾配を導出し、前記予測誤差及び前のシンボル期間における誤差勾配に基づいて、前記最新のシンボル期間における単一の推定パラメータを更新するように構成されるプロセッサと、ここで、前記単一の推定パラメータは、前記無線チャネルの革新表示モデルに関するものである、
    前記プロセッサに結合されるメモリと、
    を具備する装置。
  2. 前記プロセッサは、前記予測誤差に基づいて誤差勾配を導出し、当該誤差勾配及び前記予測誤差に基づいて前記単一の推定パラメータを更新するように構成される請求項の装置。
  3. 記プロセッサは、前記予測パイロットシンボルを得るために、前記単一の推定パラメータによって決定される応答を有する無限インパルス応答(IIR)フィルタで、前記受信パイロットシンボルをフィルタリングするように構成される請求項1の装置。
  4. 前記プロセッサは、前記受信パイロットシンボルに基づいて次のシンボル期間における単一の一時的推定パラメータを導出し、安定性判別が満たされる場合、前記単一の一時的推定パラメータで前記単一の推定パラメータを更新するように構成される請求項1の装置。
  5. 前記プロセッサは、前記チャネル推定値として前記予測パイロットシンボルを提供するように構成される請求項の装置。
  6. 前記プロセッサは、前記予測パイロットシンボル及び前記単一の推定パラメータに基づいて前記チャネル推定値を導出するように構成される請求項の装置。
  7. 前記プロセッサは、勾配降下法を使用して前記単一の推定パラメータを更新するように構成される請求項1の装置。
  8. 前記プロセッサは、前記予測誤差によって定められるコストを含むコスト関数に基づいて、前記単一の推定パラメータを更新する請求項の装置。
  9. 前記コスト関数は、漸次的により古いシンボル期間のコストに対して指数関数的に減衰する重みを与える請求項の装置。
  10. 前記プロセッサは、前記コスト関数の勾配に基づいて前記単一の推定パラメータを更新するように構成される請求項の装置。
  11. 受信データシンボル及び単一の推定パラメータに基づいてデータシンボル推定値を導出し、前記受信データシンボル及び前記単一の推定パラメータに基づいて予測データシンボルを導出し、前記受信データシンボル及び前記予測データシンボルに基づいて予測誤差を決定し、前のシンボル期間における誤差勾配に基づいて、最新のシンボル期間における誤差勾配を導出し、前記予測誤差及び前のシンボル期間における誤差勾配に基づいて、前記最新のシンボル期間における単一の推定パラメータを更新するように構成されるプロセッサと、ここで、前記単一の推定パラメータは、前記無線チャネルの革新表示モデルに関するものである、
    前記プロセッサに結合されるメモリと、
    を具備する装置。
  12. 受信パイロットシンボル及び単一の推定パラメータに基づいて無線チャネルに関するチャネル推定値を導出することと、
    前記受信パイロットシンボル及び前記単一の推定パラメータに基づいて予測パイロットシンボルを導出することと、
    前記受信パイロットシンボル及び前記予測パイロットシンボルに基づいて予測誤差を決定することと、
    前のシンボル期間における誤差勾配に基づいて、最新のシンボル期間における誤差勾配を導出することと、
    前記予測誤差及び前のシンボル期間における誤差勾配に基づいて、前記最新のシンボル期間における単一の推定パラメータを更新することと、ここで、前記単一の推定パラメータは、前記無線チャネルの革新表示モデルに関するものである、
    を具備する方法。
  13. 前記単一の推定パラメータを前記更新することは
    記予測誤差に基づいて誤差勾配を導出することと、
    前記誤差勾配及び前記予測誤差に基づいて前記単一の推定パラメータを更新することと、を備える請求項12の方法。
  14. 前記単一の推定パラメータを前記更新することは、前記予測誤差によって定められるコストを含むコスト関数の勾配に基づいて、前記単一の推定パラメータを更新することを備える請求項12の方法。
  15. 受信パイロットシンボル及び単一の推定パラメータに基づいて無線チャネルに関するチャネル推定値を導出する手段と、
    前記受信パイロットシンボル及び前記単一の推定パラメータに基づいて予測パイロットシンボルを導出する手段と、
    前記受信パイロットシンボル及び前記予測パイロットシンボルに基づいて予測誤差を決定する手段と、
    前のシンボル期間における誤差勾配に基づいて、最新のシンボル期間における誤差勾配を導出する手段と、
    前記予測誤差及び前のシンボル期間における誤差勾配に基づいて、前記最新のシンボル期間における単一の推定パラメータを更新する手段と、ここで、前記単一の推定パラメータは、前記無線チャネルの革新表示モデルに関するものである、
    を具備する装置。
  16. 前記単一の推定パラメータを更新する前記手段は
    前記予測誤差に基づいて誤差勾配を導出する手段と、
    当該誤差勾配及び前記予測誤差に基づいて前記単一の推定パラメータを更新する手段と、を備える請求項15の装置。
  17. 前記単一の推定パラメータを更新する前記手段は、前記予測誤差によって定められるコストを含むコスト関数の勾配に基づいて、前記単一の推定パラメータを更新する手段を備える請求項15の装置。
  18. 受信パイロットシンボル及び単一の推定パラメータに基づいて無線チャネルに関するチャネル推定値を導出し、
    前記受信パイロットシンボル及び前記単一の推定パラメータに基づいて予測パイロットシンボルを導出し、
    前記受信パイロットシンボル及び前記予測パイロットシンボルに基づいて予測誤差を決定し、
    前のシンボル期間における誤差勾配に基づいて、最新のシンボル期間における誤差勾配を導出し、
    前記予測誤差及び前のシンボル期間における誤差勾配に基づいて、前記最新のシンボル期間における単一の推定パラメータを更新する命令を格納し、前記単一の推定パラメータは前記無線チャネルの革新表示モデルに関するものである、プロセッサ読み取り可能媒体。
  19. 前記予測誤差に基づいて誤差勾配を導出し、
    当該誤差勾配及び前記予測誤差に基づいて前記単一の推定パラメータを更新する命令をさらに格納する請求項18のプロセッサ読み取り可能媒体。
  20. 前記予測誤差によって定められるコストを含むコスト関数の勾配に基づいて、前記単一の推定パラメータを更新する命令をさらに格納する請求項18プロセッサ読み取り可能媒体
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