JP5114507B2

JP5114507B2 - 周波数オフセット補償の方法

Info

Publication number: JP5114507B2
Application number: JP2009554529A
Authority: JP
Inventors: チェン，ファン−チェン; ソン，レイ; ソニ，ロバート，アトマラム
Original assignee: アルカテル−ルーセントユーエスエーインコーポレーテッド
Priority date: 2007-03-19
Filing date: 2008-03-12
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2028-03-12
Also published as: KR20090125252A; WO2008115380A1; EP2137871B1; US7782967B2; KR101109506B1; US20080232516A1; EP2137871A1; JP2010522476A

Description

本出願は、２００７年３月１９日に出願した、先行する同時係属中の米国仮出願第６０／９１８，８２５号の優先権を主張する。

本発明は概して、通信システムに関し、より詳細には、ワイヤレス通信システムに関する。

従来のワイヤレス通信システムは、通常はセルと呼ばれる関連のある地理的エリアに渡ってワイヤレス接続を実現する複数の基地局または他の装置を含む。基地局に関連づけられたセル内に位置する、またはその近くにある移動体ユニットは、移動体ユニットと基地局との間のエア・インターフェースを介して、ワイヤレス通信リンクを確立することができる。移動体ユニットと基地局との間のエア・インターフェースの特性は通常、業界全体において合意された標準およびプロトコルによって定義される。例示的な一標準および／またはプロトコル・セットが、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）と呼ばれるものである。ＯＦＤＭＡシステムでは、エア・インターフェースは、複数の副搬送波周波数帯域を包含する搬送波周波数帯域中で形成される。各副搬送波は、他の副搬送波周波数すべてと直交する副搬送波周波数を中心とした狭周波数帯中で伝送される。副搬送波周波数の直交性により、多数の移動体ユニットが、最小限の搬送波間干渉で、各基地局との同時ワイヤレス通信リンクを確立できるようになる。多数の副搬送波の使用は、移動体ユニットと基地局との間の伝送の多重経路周波数選択性フェージングを削減するのを助けることにもなり得る。

図１は、マルチユーザの重畳ベースバンド信号から個々のユーザ信号を抽出する従来のプロセス・フロー１００を概念的に示す。図示した実施形態では、多数のユーザ信号の重畳を含むベースバンド信号が、基地局で受信される。受信シンボル中のサイクリック・プレフィックスがベースバンド信号から除去され（１０５）、次いで、高速フーリエ変換（１１０）が実施されて、ベースバンド信号を周波数領域にコンバートする。資源ブロック・デマップおよび逆多重化が実施されて（１１５）、データ・トラフィック信号を各ユーザ、アップリンク制御チャネル、およびランダム・アクセス（ＲＡＣＨ）チャネル用に分離する。ＲＡＣＨ検出プロセスもベースバンド信号に対して実施され（１２０）、ＲＡＣＨ検出プロセスによって与えられた情報が、ダウンリンク制御用に使われる。

図２は、ＲＡＣＨ検出を実施する従来のプロセス・フロー２００を概念的に示す。図示した実施形態では、長（ｌｏｎｇ）高速フーリエ変換が受信ベースバンド信号に対して実施されて（２０５）、受信信号を周波数領域にコンバートする。ＲＡＣＨ信号が周波数領域信号から抽出される（２１０）。期待ＲＡＣＨ信号に対応するＺａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ基準系列に対して、離散フーリエ変換が実施される（２１５）。変換Ｚａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列は、抽出されたＲＡＣＨ信号と結合され（２２０）、結合信号に対して逆離散フーリエ変換が実施される（２２５）。次いで、結合信号の逆離散フーリエ変換の結果は、非同期ＲＡＣＨチャネルから初期アクセス信号のタイミングを抽出するために、ピーク検出アルゴリズムに与えればよい。単一のＦＦＴプロセッサが、データ処理およびＲＡＣＨ検出両方に対して共通して使われる。この手法では、マルチユーザ重畳信号が完全に時間整合をとられると仮定するが、この仮定は、実際には常に有効なわけではない。

様々な要因により、移動体ユニットによって伝送される信号の副搬送波周波数と、基地局で受信される信号の副搬送波周波数との間の周波数ミスマッチが引き起こされる場合がある。例えば、移動体ユニットおよび基地局の相対運動によって引き起こされるドップラー・シフトにより、基地局で受信される信号の副搬送波周波数と、副搬送波周波数の期待値との間の周波数オフセットがもたらされる場合がある。別の例として、移動体ユニットによって伝送される信号を生成するのに使われる発振器および／または基地局での基準信号を生成するのに使われる発振器の不正確さにより、周波数オフセットがもたらされる場合がある。周波数オフセットは、副搬送波中心周波数と、受信信号を処理するのに使われる高速フーリエ変換カーネルとの間の不整合を引き起こす。さらに、周波数オフセットは通常、各移動体ユニットごとに異なる。したがって、ローカルな基準発振器を使ってベースバンドにダウンコンバートされる受信信号に対して作用するベースバンド信号に対する高速フーリエ変換処理は、異なる副搬送波周波数で伝送される信号を畳み込み、搬送波間干渉を生成し得る。

図３は、２人のユーザに関連づけられた副搬送波周波数を概念的に示す。図示した実施形態では、各周波数帯は、５つの副搬送波周波数帯域３００、３０５を含む。第１のユーザに関連づけられた副搬送波周波数帯域３００を実線で示し、第２のユーザに関連づけられた副搬送波周波数帯域３０５を破線で示す。副搬送波周波数帯域に関連づけられた様々なフーリエ変換を実施する受信機によって利用される基準周波数を、太字矢印３１０で示す。第１の搬送波周波数帯域の中心周波数３１５は、基準周波数３１０から周波数オフセットΔｆ_１だけオフセットされ、第２の搬送波周波数帯域の中心周波数３２０は、基準周波数３１０から周波数オフセットΔｆ_２だけオフセットされている。こうした、各ユーザごとの周波数オフセットにより、高速フーリエ変換処理における畳込み効果がもたらされ、それにより、搬送波／副搬送波周波数帯域３００と３０５との間に搬送波間干渉が生じる。搬送波間干渉は、周波数オフセットの程度にほぼ比例する。

再度図１を参照すると、相異なる副搬送波周波数帯域中の信号の畳込みによって生成される搬送波間干渉は、高速フーリエ変換処理１１０に続いて、主として資源ブロック１１５内で起こる。したがって、周波数オフセットの推定は普通、資源ブロック・デマップおよびユーザ逆多重化１１５の後で、各ユーザごとに、抽出されたパイロット・シンボルを用いて実施される。例えば、搬送波間干渉を低減するための周波数オフセットの畳込み効果を補償するのに、マルチタップ・フィルタを使えばよい。各パイロットおよびデータ副搬送波向けの周波数オフセット補償は、チャネルの推定および等化の前に実施されるが、これは、ＦＦＴ処理１１０の後で搬送波間干渉を除去するのに、高度に複雑な逆畳込み演算（マルチタップ・フィルタリングなど）を必要とする。したがって、周波数オフセットの効果を補償するのに逆畳込み演算が必要とされるとき、搬送波間干渉を除去する従来技術では、ＯＦＤＭＡベースバンド処理の複雑さが大幅に増大する。より大きい周波数オフセットは、より多くの副搬送波周波数をカバーするために、タップの数が増加することになり、したがって、こうした演算を実施するのに必要とされる処理の複雑さが増すことになる。さらに、マルチタップ・フィルタは、高速フーリエ変換処理１１０の後で、各ユーザに関連づけられた信号に適用されなければならない。

米国仮出願第６０／９１８，８２５号

本発明は、上に記載した問題の１つまたは複数の問題の影響に対処することを対象とする。以下では、本発明のいくつかの態様を基本的に理解させるために、本発明の簡略化した要約を提示する。本要約は、本発明の包括的概要ではない。本要約は、本発明の主たる、または重大な要素を同定することも、本発明の範囲を定めることも意図していない。本要約の唯一の目的は、後で論じるより詳細な説明の前置きとして、いくつかの概念を、簡略化した形で提示することである。

本発明の一実施形態では、複数のユーザによって伝送されるユーザ信号を含むベースバンド信号を処理する方法を提供する。この方法は、ベースバンド信号に周波数オフセット補償を加えて、それぞれの周波数シフト・ベースバンド信号を形成することを含む。各周波数補償は、選択された周波数オフセットの倍数だけベースバンド信号をシフトさせ、その結果生じた各周波数シフト・ベースバンド信号は、周波数シフト・ユーザ信号を含む。この方法は、周波数シフト・ユーザ信号の少なくとも一部をグループに割り当てることも含む。各グループは周波数補償の１つに対応し、対応する周波数補償によって決められた範囲内である推定周波数オフセットをもつ周波数シフト・ユーザ信号を各グループが含むように割当てが行われる。この方法は、周波数シフト・ユーザ信号を含むグループの周波数シフト・ユーザ信号および周波数補償に基づいて、ユーザ信号それぞれの周波数オフセットを推定することをさらに含む。

以下の説明を添付の図面と併せて参照することによって、本発明を理解することができよう。図面では、同じ参照番号は同じ要素を識別する。

マルチユーザの重畳ベースバンド信号から個々のユーザ信号を抽出する従来のプロセス・フローを概念的に示す図である。ＲＡＣＨ検出を実施する従来のプロセス・フローを概念的に示す図である。２人のユーザに関連づけられた副搬送波周波数を概念的に示す図である。本発明によるワイヤレス通信システムの例示的な一実施形態を概念的に示す図である。周波数オフセット・エラーに対する搬送波間干渉による、ブロック・エラー・レート（ＢＬＥＲ）の性能低下の例を示す図である。単一タップ、３タップ、および１１タップ畳込みの周波数オフセット補償によるＢＬＥＲの性能向上を示す図である。本発明による周波数オフセット推定ユニットの例示的な一実施形態を概念的に示す図である。本発明によるＲＡＣＨピーク検出要素の例示的な一実施形態を概念的に示す図である。

本発明は、様々な修正形態および代替的形をとりやすいが、本発明の特定の実施形態を、例として図面に示してあり、本明細書において詳しく説明する。ただし、特定の実施形態の本明細書における説明は、開示した特定の形に本発明を限定することを意図しているのではなく、反対に、その意図は、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲内であるあらゆる修正形態、等価物、および代替形態を対象とすることであることを理解されたい。

本発明の例示的実施形態を、以下に記載する。分かりやすくするためには、実際の実装形態のあらゆる特徴が本明細書に記載されるわけではない。当然ながら、このようなどの実際の実施形態の開発においても、開発者特有の目標を達成するために、実装形態ごとに変わることになるシステム関連およびビジネス関連制約の遵守など、実装形態特有の多数の決定が行われるべきであることが理解されよう。さらに、このような開発作業は複雑であり時間がかかるものである可能性があるが、それにもかかわらず、本開示の利益を受ける当業者にとっては定常作業となるであろうことが理解されよう。

本発明のいくつかの部分および対応する詳細な記述は、ソフトウェア、またはコンピュータ・メモリ内のデータ・ビットに対する操作のアルゴリズムおよび記号表現という観点で提示される。こうした記述および表現は、当業者が自身の作業の本質を他の当業者に効果的に伝えるためのものである。アルゴリズムとは、ここで使われるように、かつ一般的に使われるように、所望の結果につながる、自己矛盾のない一連のステップであると考えられる。こうしたステップは、物理的数量の物理的処置を要求するものである。必ずしもそうではないが、普通、こうした量は、格納し、転送し、結合し、比較し、あるいは操作することが可能な光学、電気、または磁気信号の形をとる。時には、主として共通使用のために、こうした信号をビット、値、要素、シンボル、キャラクタ、用語、数字などと呼ぶのが好都合であることが証明されている。

ただし、こうした用語および同様の用語はすべて、適切な物理的数量に関連づけられることになり、こうした数量に付与される便宜上のラベルにすぎないことを心に留めるべきである。別段の記載のない限り、または考察から明らかなように、例えば「処理」または「計算」または「算出」または「判定」または「表示」などの用語は、コンピュータ・システムのレジスタおよびメモリ内の物理的、電子的数量として表されるデータを操作し、コンピュータ・システム・メモリもしくはレジスタまたは他のこのような情報格納装置、伝送もしくは表示装置内の物理的数量として同様に表される他のデータに変換するコンピュータ・システム、または同様の電子計算装置のアクションおよびプロセスを指す。

本発明のソフトウェア実装態様は通常、何らかの形のプログラム記憶媒体上でエンコードされ、または何らかのタイプの伝送媒体を介して実装されることにも留意されたい。プログラム記憶媒体は、磁気（例えば、フロッピー（登録商標）・ディスクやハード・ドライブ）または光学（例えば、コンパクト・ディスク読出し専用メモリ、すなわち「ＣＤＲＯＭ」）でよく、読取り専用またはランダム・アクセスでよい。同様に、伝送媒体は、ツイストペア線、同軸ケーブル、光ファイバ、または当業において公知である他の何らかの適切な伝送媒体でよい。本発明は、所与のどの実装形態のこうした態様によっても限定されない。

次に、添付の図面を参照して本発明を説明する。様々な構造、システムおよび装置を、説明目的のためにのみ、かつ当業者に公知である細部で本発明を不明瞭にすることのないように、図面には概略的に示してある。それにもかかわらず、添付の図面は、本発明の具体的例を記述し説明するために含まれている。本明細書において使われる言葉およびフレーズは、当業者による言葉およびフレーズの理解と整合のとれた意味をもつと理解され解釈されるべきである。用語またはフレーズの特殊な定義、すなわち、当業者によって理解される通常の一般的意味とは異なる定義は、本明細書における用語またはフレーズの整合使用によって含意されることを意図していない。用語またはフレーズが特殊な意味、すなわち、当業者によって理解される以外の意味をもつことを意図している限りにおいては、このような特殊定義は、用語またはフレーズに対する特殊な定義を直接的かつ明快に与える定義方式で、本明細書において明白に説明される。

図４は、ワイヤレス通信システム４００の例示的な一実施形態を概念的に示す。図示した実施形態では、ワイヤレス通信システム４００は、関連する地理的エリアまたはセルへのワイヤレス接続を実現する１つまたは複数の基地局４０５を含む。基地局４０５は、マルチユーザ単一チャネル周波数分割多元接続および／または直交周波数分割多元接続（ＳＣ−ＦＤＭＡ／ＯＦＤＭＡ）標準および／またはプロトコルに従ってワイヤレス接続を実現する。ただし、本発明は、ＳＣ−ＦＤＭＡ／ＯＦＤＭＡ標準および／またはプロトコルに従って動作する基地局４０５に限定されないことを、本開示の利益を受ける当業者は理解されたい。代替実施形態では、他の標準および／またはプロトコルを用いて、ワイヤレス接続を実現してもよい。さらに、本発明は、基地局４０５を使用したワイヤレス接続性の実現に限定されない。代替実施形態では、アクセス・ネットワーク、アクセス・ポイント、基地局ルータ、または他の装置を用いて、ワイヤレス接続を実現してもよい。

移動体ユニット４１０（１〜３）（ユーザと呼ぶこともできる）は、基地局４０５とのワイヤレス通信リンク４１５（１〜３）を確立することによって、ワイヤレス通信システム４００にアクセスすることができる。識別索引（１〜３）は、移動体ユニット４１０および／またはワイヤレス通信リンク４１５をまとめて参照する際は抜いてもよい。この手法は、図面に示され、かつ識別用数字および１つまたは複数の区別用索引を用いて参照される他の要素にも適用され得る。ワイヤレス通信リンク４１５は、ＳＣ−ＦＤＭＡ／ＯＦＤＭＡに従って動作し、したがって選択された搬送波周波数を中心とする周波数範囲内のチャネルをサポートする。こうしたチャネルは、搬送波周波数帯域内の直交副搬送波に割り当てられる。ＳＣ−ＦＤＭＡ／ＯＦＤＭＡ（または、直交搬送波／副搬送波周波数を用いて、エア・インターフェースを介した通信チャネルを定義する他の任意の１組の標準および／またはプロトコル）に従ってワイヤレス通信リンク４１５を確立し、操作し、かつ／または取り壊す技法が、当該分野において公知であり、分かりやすくするために、本発明に関連するワイヤレス通信リンク４１５を確立し、操作し、かつ／または取り壊す態様のみを、本明細書において論じる。

理想的な状況、例えば、厳密に指定された搬送波／副搬送波周波数で伝送を行う、完全に静止した移動体ユニット４１０では、副搬送波によってサポートされるチャネルは完全に直交する。ただし、こうした理想的状況は、（あるとしても）実際にはめったに達成されない。図示した実施形態では、移動体ユニット４１０は、矢印４２０で示す速度で移動する。速度４２０（１）は、速度４２０（２）より大きく、こうした速度４２０（１〜２）は両方とも、基地局４０５から離れる方に向かい、速度４２０（３）は、基地局４０５に向かう。したがって、エア・インターフェース４１５を介した伝送は、相異なる量だけドップラー・シフトされ、そうすることによって、エア・インターフェース４１５を介して受信される信号の周波数が、信号の伝送周波数とは異なるものになる。基地局４０５および移動体ユニット４１０は両方とも、所定の副搬送波周波数で信号を送受信することを期待し、ドップラー・シフトはしたがって、期待される副搬送波周波数と実際の受信副搬送波周波数との間の周波数オフセットにつながる。さらに、環境条件の違いならびに／あるいは移動体ユニット４１０および／または基地局４０５の内部回路構成によっても、周波数オフセットを生成し得る。

周波数オフセットは、主として搬送波間干渉によって引き起こされる性能低下につながり得る。搬送波間干渉によって引き起こされる性能低下は、移動体ユニット４１０それぞれに関する周波数オフセット・エラーに応じる。図５は、周波数オフセット・エラーに対する搬送波間干渉による、ブロック・エラー・レート（ＢＬＥＲ）の性能低下の例を示す。性能低下は、周波数オフセットが２０００Ｈｚである場合、ＢＬＥＲ＝１０^＝２のときに２ｄＢにまで上り、ＢＬＥＲ性能低下は、周波数オフセットが５００Ｈｚ未満である場合、無視できる。図６は、単一タップ、３タップ、および１１タップ畳込みの周波数オフセット補償によるＢＬＥＲの性能向上を示す。ＢＬＥＲ性能は、より長いタップが使われると、向上する。ただし、畳込み演算のタップの数が増すと、実装もより複雑になる。図５、６は、単一タップ周波数オフセット補償が、ＢＬＥＲ性能低下を、±５００Ｈｚの範囲内の周波数オフセットの場合に無視できるレベルまで抑えるのに十分であることも実証する。ただし、この特定の周波数オフセット範囲は例示であり、本発明を限定することは意図していないことを、本開示の利益を受ける当業者は理解されたい。ワイヤレス通信システム４００の要素の構成に依存して、単一タップ周波数オフセット補償によって適切に補償することができる周波数オフセットの範囲は、±５００Ｈｚという例示的な範囲からは変わり得る。

図示した実施形態では、基地局４０５は、周波数オフセット推定ユニット４２５を含む。エア・インターフェース４１５を介して受信されるマルチユーザ・データ・ストリームは、周波数オフセット推定ユニット４２５に与えられ、ユニット４２５は次いで、データ・ストリームを複数の並列データ・ストリームに分割する。次いで、異なる周波数補償が複数の並列データ・ストリームそれぞれに加えられる。例えば、マルチユーザ・データ・ストリームは、３つの並列データ・ストリームに分割してよく、この並列データ・ストリームの１つは、いかなる周波数補償もなしで処理してよい。他の２つの並列データ・ストリームは、±１０００Ｈｚの周波数だけシフトすればよい。並列データ・ストリームそれぞれに加えられる周波数補償は、移動体ユニットから受信される信号の周波数オフセットの一部分を補償することができる。例えば、周波数補償の後で、１３００Ｈｚの周波数オフセットをもつ移動体ユニット４１０から受信された信号の最終周波数オフセットは、周波数補償なしで１３００Ｈｚになり、１０００Ｈｚの周波数補償ありでは３００Ｈｚになり、−１３００Ｈｚの周波数補償ありでは２３００Ｈｚになる。

上述したように、期待される周波数オフセットが、限られた範囲、例えば±５００Ｈｚ以内であるとき、周波数オフセット推定の複雑さは大幅に低減し得る。周波数オフセット推定ユニット４２５はしたがって、異なる周波数補償をもつ異なる並列データ・ストリームを形成し得る。例えば、移動体ユニット４１０（２）が、±５００Ｈｚの範囲内の予め決められた周波数オフセットをもっていた場合、周波数オフセット推定ユニット４２５は、周波数補償を受けていない並列データ・ストリームから、移動体ユニット４１０（２）向けの信号を選択すればよい。別の例として、移動体ユニット４１０（１）が、ほぼ−１３００Ｈｚの予め決められた周波数オフセットをもっていた場合、周波数オフセット推定ユニット４２５は、−１０００Ｈｚの周波数補償を受けた並列データ・ストリームから、移動体ユニット４１０（１）向けの信号を選択すればよく、そうすることによって、最終周波数オフセットは、ほぼ−３００Ｈｚになると期待される。さらに別の例として、移動体ユニット４１０（３）が、ほぼ１３００Ｈｚの予め決められた周波数オフセットをもっていた場合、周波数オフセット推定ユニット４２５は、１０００Ｈｚの周波数補償を受けた並列データ・ストリームから、移動体ユニット４１０（３）向けの信号を選択すればよく、そうすることによって、最終周波数オフセットは、ほぼ３００Ｈｚになると期待される。

移動体ユニット４１０すべてに対する周波数オフセットが、ほぼ±１５００Ｈｚの範囲内である場合、周波数オフセット推定ユニット４２５は、移動体ユニット４１０すべてに対する信号を、単一タップ・フィルタを使って処理することができる限られた範囲内の最終周波数オフセットまでシフトさせればよい。一実施形態では、周波数オフセット推定ユニット４２５は、受信信号を処理するのに使われる並列データ・ストリームの数を選ぶことが可能であり得る。例えば、非常に大きい範囲の周波数オフセットを移動体ユニット４１０がもつと周波数オフセット推定ユニット４２５が判定した場合は、より広い範囲の周波数補償をもつ追加並列データ・ストリームを、受信信号の処理用に含めてもよい。同様に、移動体ユニット４１０が、比較的小さい範囲の周波数オフセットをもつと期待される場合、周波数オフセット推定ユニット４２５は、並列データ・ストリームの数を削減することができる。周波数オフセット推定ユニット４２５は、例えば、移動体ユニット４１０に対する周波数オフセットの期待範囲を示す情報に基づいて、並列データ・ストリームによって使われる周波数補償の値を調整することも可能であり得る。一実施形態では、ＦＦＴプロセッサの数は、周波数オフセット・グループの数および期待される周波数オフセット範囲によって動的に決められる。例えば、ＦＦＴ処理の前の容認可能な周波数オフセットが±５００Ｈｚである場合、３つのＦＦＴプロセッサを使って、最高で±１５００Ｈｚの周波数オフセットをカバーすることができる。３つのＦＦＴプロセッサは、ゼロ補償に対しては１つのグループを、＋１０００Ｈｚの周波数オフセット補償に対してはそれ以外のグループを、−１０００Ｈｚの周波数オフセット補償に対してはもう１つのグループを含む。あるいは、周波数オフセットのほとんどが±５００Ｈｚ以内の場合、周波数オフセットが±５００Ｈｚ以内に留まる限りは１つのＦＦＴプロセッサが必要とされる。

基地局４０５は、移動体ユニット４１０から受信されるパイロット信号に関連づけられた遅延時間中のピークを推定するのに使われるランダム・アクセス・チャネル（ＲＡＣＨ）ピーク検出ユニット４３０も含む。ピーク検出ユニット４３０の性能は、移動性の高い移動体ユニット４１０のドップラー・シフトによって生じる大きい周波数オフセットによって低下し得る。したがって、ピーク検出ユニット４３０は、受信されたパイロット信号を、多数の並列パイロット信号データ・ストリームに分割することができる。周波数補償は、多数の並列パイロット信号データ・ストリームに対して実施される。一実施形態では、周波数オフセット補償は、周波数オフセット推定ユニット４２５内で多数の並列データ・ストリームに対して周波数オフセット補償を実施するのに用いられる同じ機能性を用いて、並列パイロット信号データ・ストリームに対して実施することができる。次いで、並列ＲＡＣＨプリアンブル信号データ・ストリームそれぞれの中の、各移動体ユニット４１０によって与えられるＲＡＣＨプリアンブル信号向けにピーク検出を実施すればよく、各移動体ユニット４１０に対する最も強いピークが、移動体ユニット４１０に関連づけられた遅延時間の最良推定値として識別される。

最も強いピークは、対応する移動体ユニット４１０に対する周波数オフセット補償の好ましい値にも対応するはずである。例えば、３つの並列パイロット信号データ・ストリームを形成することができ、０および±１０００Ｈｚの周波数オフセット補償を加えることができる。遅延時間推定値中の最も強いピークが、１０００Ｈｚの周波数補償に対応する場合、この対応は、関連移動体ユニット４１０が、１０００Ｈｚに比較的近い周波数オフセットをもつことを示し得る。この情報は、周波数オフセット推定ユニット４２５内で適切なデータ・ストリームを選択するのに用いることができる。

図７は、周波数オフセット推定ユニット７００の例示的な一実施形態を概念的に示す。周波数オフセット推定ユニット７００、ならびにユニット７００の要素は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはこれらをどのように組み合わせても実装できることを、本開示の利益を受ける当業者は理解されたい。さらに、図７に示す様々な機能エンティティは、図示したように実装してもよく、他の要素と組み合わせてもそれに組み込んでもよい。図示した実施形態では、受信されたベースバンド信号は、多数の並列ベースバンド・データ・ストリームに分割され、並列ベースバンド・データ・ストリームはそれぞれ、周波数オフセット（ＦＯ）要素７０５に与えられる。周波数オフセット要素７０５はそれぞれ、データ・ストリームに周波数補償（Δｆ_１、Δｆ_ｋ）を加えて、周波数シフト・データ・ストリームを形成する。周波数オフセット補償はそれぞれ、受信されたベースバンド信号中に存在するユーザ信号の１つまたは複数に関連づけられた周波数オフセットの範囲に関する異なる仮説を表す。

周波数オフセット格納／調整計算要素７１０は、周波数補償の値を判定し、かつ／または提供することができる。一実施形態では、要素７１０は、周波数オフセットの選択、周波数オフセットの数の選択、周波数オフセットの範囲の選択などを含む機能を実施することができる。例えば、要素７１０は、スケジュールされたユーザの周波数オフセットと、周波数オフセットの範囲によって引き起こされる、事前設定された容認可能な性能低下とに基づいて、各サブフレーム用に使われるべきＦＦＴプロセッサの数を決めることができる。要素７１０は、異なるユーザに対する、予め決められた周波数オフセットを示す情報を受信することができ、この情報を、周波数補償情報を判定するのに用いることができる。

各周波数シフト・データ・ストリームは次いで、データ・ストリームからのサイクリック・プレフィックスの除去のために、サイクリック・プレフィックス除去要素７１５に与えられ、次いで、データ・ストリームは、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）要素７２０に与えられる。高速フーリエ変換要素７２０は、並列ベースバンド信号を、時間領域から周波数領域にコンバートし、次いで、周波数領域並列ベースバンド信号を、資源ブロック・デマップおよびマルチユーザ逆多重化要素７２５に与える。要素７２５で受信される並列ベースバンド信号は、各ユーザおよび各周波数補償値に対応する信号を含む。したがって、高速フーリエ変換要素７２０によって与えられた並列データ・ストリーム中の資源ブロックがデマップ済みとなり多数のユーザ信号が逆多重化済みとなった場合、要素７２０は、選択された周波数シフト・ユーザ信号の最終周波数オフセットが所定の範囲内になるように、周波数シフト・ユーザ信号の１つを選択すればよい。一実施形態では、要素７２０は、要素７１０によって与えられる、予め決められた周波数オフセットを使用して、適切な周波数シフト・ユーザ信号を選択する。例えば、あるユーザの周波数オフセットが（以前の周波数オフセット推定において、またはＲＡＣＨピーク検出プロセスの一部として）１２００Ｈｚであると予め決められた場合、要素７２０は、１０００Ｈｚの周波数オフセット補償を受けたデータ・ストリームから、ユーザに関連づけられた信号を選択すればよい。

選択された周波数シフト・ユーザ信号は次いで、周波数補償の関連値でグループ化され、パイロット・シンボル復調要素７３０および周波数オフセット推定要素７３５に与えられる。一実施形態では、周波数オフセット推定要素７３５は、グループ中のユーザそれぞれに対する最終周波数オフセットを推定する単一タップ・フィルタを実装する。最終周波数オフセットが決められると、周波数補償の値は、ユーザそれぞれに対する周波数オフセットを決めるために、最終周波数オフセットと結合すればよい。例えば、あるユーザに対する最終周波数オフセットが２００Ｈｚであり、このユーザが１０００Ｈｚ周波数補償グループの一部である場合、このユーザに対する周波数オフセットは、ほぼ１２００Ｈｚである。判定された周波数オフセットは次いで、格納および／または用途によって後続の周波数補償を選択し、かつ／または要素７２５における適切なデータ・ストリームを選択する際に使用するために、要素７１０に与えればよい。

図８は、
ＲＡＣＨピーク検出要素８００の例示的な一実施形態を概念的に示す。ＲＡＣＨピーク検出要素８００、ならびに要素８００の要素は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはこれらをどのように組み合わせても実装できることを、本開示の利益を受ける当業者は理解されたい。さらに、図８に示す様々な機能エンティティは、図示したように実装してもよく、他の要素と組み合わせてもそれに組み込んでもよい。図示した実施形態では、受信信号（１人または複数のユーザによって伝送されるパイロット信号を含む）は、多数の並列パイロット信号データ・ストリームに分割され、並列パイロット信号データ・ストリームはそれぞれ、周波数オフセット（ＦＯ）要素８０５に与えられる。周波数オフセット要素８０５はそれぞれ、データ・ストリームに周波数補償（Δｆ_１、Δｆ_ｋ）を加えて、周波数シフト・データ・ストリームを形成する。周波数補償はそれぞれ、受信されたパイロット信号中に存在するユーザ信号の１つまたは複数に関連づけられた周波数オフセットの範囲に関する異なる仮説を表す。一実施形態では、周波数オフセット要素８０５は、周波数補償要素７００などの周波数オフセット補償要素と共用してよい。ただし、このことは、本発明の実施には要求されない。

長高速フーリエ変換要素８１０が、周波数シフト・パイロット信号データ・ストリームをそれぞれ、時間領域から周波数領域に変換するのに使われる。次いで、ＲＡＣＨ信号抽出が抽出要素８１５内で実施され、ＲＡＣＨ信号を、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）要素８２０によって与えることができるＺａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列など、１つまたは複数の基準系列の離散フーリエ変換と結合することによって、パイロット信号系列が識別される。逆離散フーリエ変換（ＩＤＦＴ）要素８２５が、抽出されたパイロット信号系列をコンバートして周波数領域から時間領域に戻すのに使われ、次いで、ピーク検出要素８３０が、ユーザ信号それぞれに対する時間遅延のピーク値を判定するのに使われる。各ユーザが、異なる並列プリアンブル信号データ・ストリームを使って判定された多数のピーク値をもつことになり、最も強いピークが、こうした多数のピーク値から選択されることになる。さらに、選択されたピークは、周波数オフセットまたは周波数補償値にも対応することになる。この値は次いで、このユーザに対する周波数オフセットの推定値として、例えば、図７に示す周波数補償要素７００などの周波数補償要素によって使うことができる。

本明細書に記載した技法の実施形態は、従来の実施に勝るいくつかの利点を有し得る。本明細書に記載した多重ＦＦＴ処理方式は、データに対する時間領域周波数オフセット補償と、大幅に簡素なアーキテクチャを用いる、広範な周波数に渡るＲＡＣＨ処理とを可能にし得る。例えば、本明細書に記載した方式において実施される操作は、単一タップ・フィルタで行うことができるが、これは、従来の実施において要求される多数のタップ・フィルタを用いる畳込み演算より大幅に簡単である。提案した方式はしたがって、周波数オフセットによって引き起こされる性能低下を、各ユーザごとに畳込み演算を必ずしも実施することなく、容認可能な範囲にまで限る。提案したＲＡＣＨ検出方式は、高い移動性をもつユーザに対する検出性能も向上させる。

上で開示した特定の実施形態は例示にすぎず、本発明は、本明細書における教示内容の利益を受ける当業者には明らかである、異なるが等価なやり方で修正し実施してよい。さらに、いかなる限定も、以降の特許請求の範囲に記載する以外の、本明細書において示した構成または設計の詳細に向けたものではない。したがって、上で開示した特定の実施形態は、改変しても修正してもよく、このようなあらゆる変形形態は、本発明の範囲内と見なされることが明白である。したがって、本明細書において求められる保護は、以降の特許請求の範囲に記載される。

Claims

複数のユーザによって伝送されるユーザ信号を含むベースバンド信号を処理する方法であって、
前記ベースバンド信号に異なる周波数オフセット補償を加え、そうすることによってそれぞれの周波数シフト・ベースバンド信号を形成するステップであって、各周波数補償が、選択された周波数オフセットの倍数だけ前記ベースバンド信号をシフトさせ、その結果生じた各周波数シフト・ベースバンド信号が周波数シフト・ユーザ信号を含むステップと、
前記周波数シフト・ユーザ信号の少なくとも一部をグループに割り当てるステップであって、各グループが前記周波数補償の１つに対応し、前記対応する周波数補償によって決められた範囲内である推定周波数オフセットをもつ周波数シフト・ユーザ信号を各グループが含むように前記割当てが行われるステップと、
前記周波数シフト・ユーザ信号を含む前記グループの前記周波数シフト・ユーザ信号および前記周波数補償に基づいて、前記ユーザ信号それぞれの周波数オフセットを推定するステップとを含む方法。
ゼロ周波数補償、前記選択された周波数オフセットの整数倍数である規模をもつ少なくとも１つの正の周波数補償、および前記選択された周波数オフセットの整数倍数である規模をもつ少なくとも１つの負の周波数補償を選択するステップを含む、請求項１に記載の方法。
ユーザ信号の予め決められた周波数オフセットおよび事前設定された容認可能な範囲の前記周波数オフセットの少なくとも一方に基づいて前記周波数補償および前記周波数オフセットを選択するステップを含む、請求項１に記載の方法。
前記周波数シフト・ユーザ信号の少なくとも一部をグループに割り当てるステップが、前記ユーザそれぞれに関連づけられた予め決められた周波数オフセットに基づいて、前記周波数シフト・ユーザ信号それぞれを前記グループの１つに割り当てるステップを含む、請求項１に記載の方法。
前記周波数シフト・ユーザ信号それぞれを前記グループの１つに割り当てるステップが、前記周波数シフト・ベースバンド信号の高速フーリエ変換処理に続いて、かつパイロット信号を用いて決められた周波数オフセットまたは前の周波数シフト・ユーザ信号を用いて予め決められた周波数オフセットおよび前記前の周波数シフト・ユーザ信号を含むグループの周波数補償の少なくとも一方に基づいて、前記周波数シフト・ユーザ信号それぞれを前記グループの１つに割り当てるステップを含む、請求項４に記載の方法。
前記複数のユーザそれぞれによって与えられる前記パイロット信号を用いて、前記ユーザそれぞれに対して周波数オフセットを推定するステップであって、前記ユーザそれぞれに対して前記周波数オフセットを推定するステップが、前記周波数補償を前記パイロット信号に加えて、対応する複数の周波数シフト・パイロット信号を形成することを含むステップと、
前記周波数シフト・パイロット信号それぞれに対してピーク時を判定するステップであって、前記ユーザそれぞれに対して前記周波数オフセットを推定するステップが、前記周波数シフト・パイロット信号それぞれに対する前記ピーク時および前記パイロット信号それぞれに対する前記周波数補償を結合するステップとを含む、請求項１に記載の方法。
前記ユーザ信号それぞれの前記周波数オフセットを推定するステップが、前記周波数シフト・ユーザ信号に単一タップ・フィルタを適用して、前記対応するグループの前記周波数補償に相対した前記周波数オフセットを示す相対周波数オフセットを決めるステップを含む、請求項１に記載の方法。
前記ユーザ信号それぞれの前記周波数オフセットを推定するステップが、前記相対周波数オフセットと、前記周波数シフト・ユーザ信号を含む前記グループの前記周波数補償とを結合するステップを含む、請求項７に記載の方法。