JP5613233B2

JP5613233B2 - 直交周波数分割多重化システムの時間オフセット推定装置及び方法

Info

Publication number: JP5613233B2
Application number: JP2012518001A
Authority: JP
Inventors: リ，ピン; チン，フォンフェン; カン，フェンチー
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2009-06-30
Filing date: 2009-12-28
Publication date: 2014-10-22
Anticipated expiration: 2029-12-28
Also published as: EP2437450A1; WO2010145176A1; CN101938435B; CN101938435A; JP2012531848A; EP2437450B1; EP2437450A4

Description

本発明は、移動体通信分野に関し、特に移動体通信分野の直交周波数分割多重化（ODFM）システムの時間オフセット推定装置及び方法に関する。

ロングタームエボリューション（LTE、Long Term Evolution）項目は、第３世代パートナーシッププロジェクト（3GPP，3rd Generation Partnership Project）で近い２年間以来に開始された最大的な新技術の研究項目で、その項目が、3Gの無線アクセス技術を改善して強化する。LTEは3Gよりもさらに技術優勢を備え、より高いユーザデータのスピード、パケット伝送、システムディレーの下降、システムの容量とカバーの改善、運営コストの下がりなどの方面に現れる。

LTE下りリンクは直交周波数分割多重化（OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技術を採用し、OFDMがスペクトラムの利用率が高く、アンチマルチパス干渉などの特徴を備え、OFDMシステムが有効に無線チャンネルからの影響を抵抗することができる。LTE上りリンク伝送方案は循環プレフィックスを付くシングルキャリア周波数分割マルチアクセス（SC-FDMA，Single Carrier Frequency Division Multiple Access）システムを採用し、上りに循環プレフィックスを付くSC-FDMAを採用した伝送方案中に、周波数ドメイン信号が離散フーリエ変換（DFT，Discrete Fourier-Transform）によって獲得され、そして、ゼロ記号を挿入してスペクトルの移動を行う。移動した信号は再び高速フーリエ逆変換（IFFＴ，Inverse Fast Fourier Transform）により、発射端末の峰均パワー比を下げることができる。そのため、SC-FDMAシステムはDFＴ拡張OFDM（DFＴ-S-OFDM）システムとも呼ばれる。図１は、SC-FDMAシステムのパイロット信号、すなわち、（PUSCH，Physical Uplink Shared Channel）チャンネル復調参照信号の位置を示す図である。

記号定時オフセット差は周波数ドメインの位相回転をもたらすことができ、周波数ドメイン記号に従って位相を積算することができる。タイムドメイン定時オフセット差はODFMがタイムディレー拡張に対する敏感程度を増加することができるので、システムがタイムディレー拡張を許せることがその設計値より低い。できるだけこの悪い影響を削減するために、できるだけ時間オフセットを削減する必要がある。これにより、時間オフセットを推定してこの偏差を修正する。

3GPP TS 36.213:「Evolved Universal Terrestrial Radio Access（E-UＴRA）；Physical Layer procedures」プロトコルに時間オフセット調整量（ＴA，timing adjustments）の上り報告についての内容があった。基地局は上り受信信号に基づき、端末（UE，User Equipment）上り同時性の時間オフセット値を検出するとともに、この時間オフセット調整量（ＴA）がUEに下り発送され、またUEが受け取った値によって自体の上り発送時間を調整し、上り同時性の過程を実現する。それにより、時間オフセット推定はLTEシステムに不可欠の一部ではないであろう。

それにより、上り基地局は時間オフセット推定を受け取る問題に対し、OFDMシステム中のマルチユーザの時間オフセット推定装置及び方法を提供する必要がある。

本発明は、技術問題を解決するために、直交周波数分割多重化（ODFM）システムの時間オフセット推定装置及び方法を提供し、ユーザ端末の時間オフセットを推定することに用いられ、推定値に基づいて補償しやすいように、偏差を修正し、端末受信機の性能を保証する。

本発明は、直交周波数分割多重化システムの時間オフセット推定方法を提供し、以下のようなステップを含み：
目標ユーザのパイロットビット周波数ドメインチャンネルの推定値を獲得し、
獲得したパイロットビット周波数ドメインチャンネルの推定値が逆フーリエ変換によってタイムドメインに変換され、
目標ユーザの有効チャンネルインパルス応答ウィンドウの長さの算出により、タイムドメインのパイロットビットチャンネル推定に対してマルチユーザの分離を行ってユーザごとに各アンテナでタイムドメインノイズリダクション処理を行い、
それぞれ各目標ユーザに有効チャンネルインパルス応答ウィンドウにピーク検索を行ってピーク位置を確定し、
ピークの位置によってユーザ時間オフセット推定値を算出する。

上述目標ユーザのパイロットビット周波数ドメインチャンネルの推定値は、受け取った周波数ドメイン復調参照記号をローカル周波数ドメイン復調参照記号で割った商である。

目標ユーザのパイロットビット周波数ドメインチャンネルの推定値の長さはＭであり、
獲得されたパイロットビット周波数ドメインチャンネルの推定値が逆フーリエ変換によってタイムドメインに変換されるステップに、
ＭはＴより大きいまたは等しいと、直接に逆フーリエ変換によってパイロットビット周波数ドメインチャンネルの推定値がタイムドメインに変換され、
ＭはＴより小さいと、獲得したパイロットビット周波数ドメインチャンネルの推定値をＴの長さまでに拡充した後に、また逆フーリエ変換で周波数ドメインチャンネルの推定値がタイムドメインに変換され、
その中、Ｔは、チャンネル推定が周波数ドメインからタイムドメインに変換される長さバラメータで、正整数である。

獲得したチャンネル推定値をＴの長さまでに拡充し、具体的には、
ゼロの拡充により、周波数ドメインチャンネル推定値をＴの長さまでに拡充し、且つ拡充の位置は上述周波数ドメインの推定値の前或いは後、部分前或いは部分後にある。

上述ユーザごとに対し、各アンテナでタイムドメインのノイズリダクション処理を行うステップは、
ユーザごとに対応する有効チャンネルインパルス応答ウィンドウのウィンドウの外のタップ値をゼロに設定し、ウィンドウの内のタップ値を従来のタイムドメインチャンネルの推定値に保持し、それにより、各アンテナのタイムドメインのノイズリダクション処理を実現することを含む。

それぞれ各目標ユーザに上述有効チャンネルインパルス応答ウィンドウにピークを検索し、ピークの位置を確定する上述ステップは以下のステップを含み、
ユーザｍの両タイムスロットとマルチアンテナのチャンネル推定のパワーの算数平均値を算出し、
ユーザｍの有効チャンネルインパルス応答ウィンドウのウィンドウ長さ内に、上述複数の算数平均値中の最大値に対応する位置を検索し、最大値に対応する位置を確定するので、ピークの位置は最大値に対応する位置である。

ユーザ時間オフセット推定値を算出した後に、この方法は、また、
上述時間オフセット推定値はコマンドワードを生成した後に、それはメディアアクセスコントロール層MACに上り報告する、
上述メディアアクセスコントロール層MACは、このコマンドワードによって端末を通知し、コマンドワード中の時間オフセット推定値に応じて定時調整を行い、
基地局はコマンドワード中の時間オフセット推定値に基づき、データを受け取る時間オフセットに補償を行うことを含む。

本発明は、また、直交周波数分割多重化システムの時間オフセット推定装置を提供し、それは、
目標ユーザのパイロットビット周波数ドメインチャンネルの推定値を獲得し、上述周波数ドメインチャンネルの推定値が、周波数ドメインタイムドメイン変換モジュールに発信されるためのパイロットビット周波数ドメインチャンネルの推定モジュールと、
受け取った周波数ドメインチャンネルの推定値はタイムドメインに変換されるための周波数ドメインタイムドメイン変換モジュールと、
タイムドメインに変換されたパイロットビット周波数ドメインチャンネルの推定値は、タイムドメインにマルチユーザの分離とマルチアンテナのノイズリダクションとの処理を行うためのマルチユーザ分離とノイズリダクションとのモジュールと、
タイムドメインにそれぞれ各目標ユーザにピークを検索し、ピークの位置を確定するためのピーク検索モジュールと、
ピークの位置によってユーザ時間オフセット推定値を算出する時間オフセット推定値算出モジュールとを含む。

上述周波数ドメインタイムドメイン変換モジュールは、さらに、周波数ドメインとタイムドメインとが変換される場合、周波数ドメインチャンネルの推定値ＭがＴより大きいまたは等しいと、直接に逆フーリェ変換によって周波数ドメインチャンネルの推定値をタイムドメインに変換し、そうでないと、獲得されたパイロットビット周波数ドメインチャンネルの推定値をＴの長さまでに拡充した後に、逆フーリエ変換で周波数ドメインチャンネルの推定値がタイムドメインに変換されることに用いられ、その中、Ｔは、チャンネル推定が周波数ドメインからタイムドメインに変換される長さバラメータで、正整数である。

この装置は、また、上述時間オフセット推定値はコマンドワードを生成する時間調整指令生成モジュールを含む。

本発明に係る上述時間オフセット推定装置と方法を採用し、有効に基地局と端末の間の相対時間オフセットを推定することができ、タイムドメインのマルチユーザ分離方法の採用により、当該方案は単一のユーザにも時間オフセット推定を行い、マルチユーザにも時間オフセット推定を行い、タイムドメインに時間オフセット推定を行い、時間オフセットの算出方法を簡単にし、設備の複雑度をさげ、信号ノイズ比が低い動作の場合に、より正確的な推定値を獲得してもよい。当該方案は時間オフセット推定の正確度を高め、時間オフセット推定の範囲を広げ、それによって端末上り同時性の精度を向上させる。

SC-FDMAシステムパイロットビット信号の位置を示す模式図である。本発明の具体実施例の時間オフセット推定装置を示す模式図である。本発明の具体実施例の時間オフセット推定のフローチャートである。

本発明の目的、技術方案及び長所をはっきりさせるために、以下、図面を参照し、さらに、本発明を詳細に説明する。

本発明はOFDMシステムの時間オフセット推定装置及び方法を提供し、パイロットビットのチャンネル推定値に基づき、タイムドメインにマルチユーザの分離とノイズリダクションとを行うとともに、ピークを検索し、同時性コマンドワードの時間オフセット推定を算出した。それにより、時間オフセット補償と時間オフセット上り報告に正確的な測定値を提供し、時間オフセットが受信機の性能に対する影響を下げる。

上述直交周波数分割多重化システムの時間オフセット推定装置は、図２に示すように、パイロットビットのチャンネル推定値モジュールAと、周波数ドメインタイムドメイン変換モジュールBと、マルチユーザの分離とノイズリダクションとのモジュールCと、ピーク検索モジュールDと、時間オフセット推定値算出モジュールEを含む。

目標ユーザのパイロットビットのチャンネル推定値を獲得し、この推定値を周波数ドメインタイムドメイン変換モジュールBに発信するためのパイロットビットのチャンネル推定値モジュールA。

タイムドメインに変換されたパイロットビット周波数ドメインチャンネルの推定値は、タイムドメインにマルチユーザの分離とマルチアンテナのノイズリダクションの処理を行い、このモジュールCが目標ユーザ有効チャンネルインパルス応答ウィンドウの長さの算出により、ユーザの分離とノイズリダクションの処理を行うためのマルチユーザ分離とノイズリダクションのモジュールC。

タイムドメインにそれぞれ目標ユーザに対し、ピークが目標ユーザに対応する有効チャンネルインパルス応答ウィンドウに検索されるためのピーク検索モジュールD。

ピークの位置によってユーザ時間オフセット推定値を算出するための時間オフセット推定値算出モジュールE。

この装置は、また、時間オフセット推定値をコマンドワードに生成する時間調整指令生成モジュールFを含む。

上述モジュールA、B、C、D、E、Fの具体的な動作形態は、以下の時間オフセット推定方法の部分について詳細に説明され、ここで一時的に詳しく説明しない。

本発明は、図３に示すように、上述した時間オフセット推定装置に基づき、また、直交周波数分割多重化システムの時間オフセット推定方法を提供し、この方法は以下のステップを含み、

ステップ301、目標ユーザのパイロットビット周波数ドメインチャンネルの推定値をチャンネルの推定算出モジュールの出力値として獲得する。選択可能の１つの方法は、受け取った周波数ドメイン復調参照記号及びローカル周波数ドメイン復調参照記号で算出し、目標ユーザのパイロットビット周波数ドメインチャンネルの推定値を獲得し、すなわち、目標ユーザのパイロットビット周波数ドメインチャンネルの推定値はローカル周波数ドメイン復調参照記号を受け取った周波数ドメイン復調参照記号で割った商である。もちろん、本発明に目標ユーザのパイロットビット周波数ドメインチャンネルの推定値を獲得する方法は上述方法だけに限定されるものではない、他のチャンネルの推定算出方法によって獲得した周波数ドメインチャンネルの推定値を選べてもよく、パイロットビットのチャンネル推定の長さはMである。

ステップ305、タイムドメインのパイロットビットチャンネル推定にマルチユーザの分離を行い、各アンテナでタイムドメインのノイズリダクション処理を実現する。目標ユーザの有効チャンネルインパルス応答ウィンドウの長さの算出により、ユーザの分離を実現し、それぞれユーザごとに対し、各アンテナでタイムドメインのノイズリダクション処理を実現する。

ステップ306、ユーザのタイムドメインチャンネル推定のピーク値を検索する。それぞれ各目標ユーザごとに対し、目標ユーザの有効チャンネルインパルス応答ウィンドウに基づき、ピークの検索を行い、ピークの位置を確定する。

ステップ307、時間調整（ＴA）指令を生成する。ピークの位置でユーザ時間オフセット推定値を算出し、時間調整コマンドワードを生成する。

（103）パイロットビットチャンネルの推定に対し、マルチユーザの分離とタイムドメインのノイズリダクションを行う。

（106）ユーザmの時間調整ＴA指令を生成する。まず、ユーザmの時間オフセット推定値の確定を必要とする。

（203）パイロットビットチャンネルの推定に対し、マルチユーザの分離とタイムドメインのノイズリダクションを行う。

（206）ユーザmの時間調整ＴA指令を生成する。まず、ユーザmの時間オフセット推定値を確定する必要がある。

本発明はOFDMシステムに適用し、以上で述べたのはだた本発明の実施例であるだけであって、本発明を限定することに用いられることではなく、本領域の技術者たちに対し、本発明に対する各種の変更と変化とがあることができる。本発明の精神と原則の以内で、実行した任意の修正、同一引換及び改善等であれば、全て本発明の保護範囲以内に含まれてある。

Claims

直交周波数分割多重化システムの時間オフセット推定方法であって、
目標ユーザのパイロットビット周波数ドメインチャンネルの推定値を獲得し、
獲得したパイロットビット周波数ドメインチャンネルの推定値が逆フーリエ変換によってタイムドメインに変換され、
目標ユーザの有効チャンネルインパルス応答ウィンドウの長さの算出により、タイムドメインのパイロットビットチャンネル推定に対してマルチユーザの分離を行ってユーザごとに各アンテナでタイムドメインノイズリダクション処理を行い、
それぞれ目標ユーザに有効チャンネルインパルス応答ウィンドウにピーク検索を行ってピーク位置を確定し、
ピークの位置によってユーザ時間オフセット推定値を算出することを含み、
ここで、前記目標ユーザのパイロットビット周波数ドメインチャンネルの推定値の長さはＭであり、獲得したパイロットビット周波数ドメインチャンネルの推定値が逆フーリエ変換によってタイムドメインに変換されるステップにおいて、
ＭはＴより大きいまたは等しいと、直接に逆フーリエ変換によってパイロットビット周波数ドメインチャンネルの推定値がタイムドメインに変換され、
ＭはＴより小さいと、獲得したパイロットビット周波数ドメインチャンネルの推定値をＴの長さまでに拡充した後に、また逆フーリエ変換で周波数ドメインチャンネルの推定値がタイムドメインに変換され、
ここで、Ｔは、チャンネル推定が周波数ドメインからタイムドメインに変換される長さパラメータで、正整数であり、
ここで、ピーク位置に基づき、ユーザ時間オフセット推定値を算出する上述ステップは、具体的には、
上述目標ユーザのパイロットビット周波数ドメインチャンネルの推定値は、受け取った周波数ドメイン復調参照記号をローカル周波数ドメイン復調参照記号で割った商のことを特徴とする請求項１に記載の時間オフセット推定方法。
獲得したチャンネル推定値をＴの長さまでに拡充し、具体的には、
ゼロの拡充により、周波数ドメインチャンネル推定値をＴの長さまでに拡充し、且つ拡充の位置は上述周波数ドメインの推定値の前或いは後、部分前或いは部分後にあることを特徴とする請求項１に記載の時間オフセット推定方法。
上述ユーザごとに対し、各アンテナでタイムドメインのノイズリダクション処理を行うステップは、
ユーザごとに対応する有効チャンネルインパルス応答ウィンドウのウィンドウの外のタップ値をゼロに設定し、ウィンドウの内のタップ値を従来のタイムドメインチャンネルの推定値に保持し、それにより、各アンテナのタイムドメインのノイズリダクション処理を実現することを含むことを特徴とする請求項１に記載の時間オフセット推定方法。
それぞれ各目標ユーザに上述有効チャンネルインパルス応答ウィンドウにピークを検索し、ピークの位置を確定する上述ステップは以下のステップを含み、
ユーザｍの両タイムスロットとマルチアンテナのチャンネル推定のパワーの算数平均値を算出し、
ユーザｍの有効チャンネルインパルス応答ウィンドウのウィンドウ長さ内に、上述複数の算数平均値中の最大値に対応する位置を検索し、最大値に対応する位置を確定するので、ピークの位置は最大値に対応する位置を含むことを特徴とする請求項１に記載の時間オフセット推定方法。
ユーザ時間オフセット推定値を算出した後に、この方法は、また、
上述時間オフセット推定値はコマンドワードを生成した後に、メディアアクセスコントロール層MACにそれを上り報告する、
上述メディアアクセスコントロール層MACは、このコマンドワードによって端末を通知し、コマンドワード中の時間オフセット推定値に応じて定時調整を行い、
基地局はコマンドワード中の時間オフセット推定値に基づき、データを受け取る時間オフセットに補償を行うことを含むことを特徴とする請求項１に記載の時間オフセット推定方法。
直交周波数分割多重化システムの時間オフセット推定装置であって、
目標ユーザパイロットビット周波数ドメインチャンネルの推定値を獲得し、上述周波数ドメインチャンネルの推定値を、周波数ドメインタイムドメイン変換モジュールに発信するためのパイロットビットチャンネル推定モジュールと、
受け取った周波数ドメインチャンネルの推定値はタイムドメインに変換されるための周波数ドメインタイムドメイン変換モジュールと、
タイムドメインに変換されたパイロットビット周波数ドメインチャンネルの推定値に、タイムドメインにマルチユーザの分離とマルチアンテナのノイズリダクションの処理を行うためのマルチユーザ分離とノイズリダクションのモジュールと、
タイムドメインにそれぞれ各目標ユーザにピークを検索し、ピークの位置を確定するためのピーク検索モジュールと、
ピークの位置によってユーザ時間オフセット推定値を算出するための時間オフセット推定値算出モジュールを含み、
前記周波数ドメインタイムドメイン変換モジュールは、さらに、周波数ドメインとタイムドメインの変換を行う場合、周波数ドメインチャンネルの推定値ＭがＴより大きいまたは等しいと、直接に逆フーリエ変換によって周波数ドメインチャンネルの推定値をタイムドメインに変換し、そうでないと、獲得された周波数ドメインチャンネルの推定値をＴの長さまでに拡充した後に、逆フーリエ変換で周波数ドメインチャンネルの推定値をタイムドメインに変換することに用いられ、ここで、Ｔは、チャンネル推定が周波数ドメインからタイムドメインに変換される長さパラメータで、正整数であり、
ここで、上述時間オフセット推定値算出モジュールは、さらに、ピークの位置に基づき、ユーザ時間オフセット推定値を算出する場合に用いられ、
この装置は、また、上述時間オフセット推定値はコマンドワードを生成する時間調整指令生成モジュールを含むことを特徴とする請求項９に記載の時間オフセット推定装置。