JP5926825B2 - 多重キャリア変調受信機におけるチャネル推定及びピーク対平均電力比低減 - Google Patents

Description

本発明は、概してデジタルビデオ放送（ＤＶＢ）に関する。より特定的には、本発明は、多重キャリア変調ベースのＤＶＢシステムにおけるピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）を低減することに関する。

当業者に知られているように、ＤＶＢはデジタル地上波テレビジョンの放送伝送のための欧州コンソーシアム標準である。ＤＶＢシステムは、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）のような多重キャリア変調を用いて、圧縮されたデジタルオーディオ／ビデオストリームを伝送する。信号を伝送する他の一般的な方法は、デジタルビデオ地上波放送（ＤＶＢ−Ｔ）である。放送局がこの方法を採用している場合、送信された信号はケーブルを介しては伝送されない。その代わりに、送信された信号は、空中アンテナから空中アンテナへ、そして信号ブラスタ(signal blaster)からホーム受信機へ伝送される。

ＤＶＢ−Ｔ放送局は、動画専門家グループ（ＭＰＥＧ）−２規格に基く全体プロセスで圧縮されたデジタルオーディオ−ビデオストリームを用いてデータを送信する。これらの送信は、高詳細度テレビジョン（ＨＤＴＶ）及び他の強力な方法を含むあらゆる種類のデジタル放送を含み得る。これは別個のストリームの伝送を必要とする旧式のアナログ信号の改良である。

インパルス雑音は、伝送されたデジタルデータに対するその否定的な影響を理由としてＤＶＢ−Ｔ伝送において高まりつつある関心事であり、そしてＯＦＤＭベースのシステムにおいて一般的である。ＯＦＤＭベースのＤＶＢ−Ｔシステム受信機は、インパルス雑音に対してあるレベルの固有の耐性をもたらすものの、この耐性は、デジタルＴＶテレビ信号が適用規格に従って確実に伝送されることを確保するには不十分である。例としては、ＯＦＤＭシステムは多重キャリア上で同時に送信されるデータを含む。実際上は、データが送信される場合、データはデータチャネルを介して受け渡される。このデータチャネルは次いで、これらのキャリアが受信側で受信されるときにこれらのキャリアの多くのうちの１つに対する増加性の障害(multiplicative impairment)（例えばインパルス雑音）として現れる。

インパルス雑音は北米のＴＶ受像機市場においては伝統的に無視されてきたが、欧州市場における幾つかの規格／仕様は、インパルス雑音に対する高い耐性を要求している。ＯＦＤＭシステムの他の厄介な側面はＰＡＰＲであり、ＰＡＰＲはインパルス雑音の存在及び影響に影響を与える。ＰＡＰＲを低減することによって、インパルス雑音の影響は対応して低減され得る。

ＯＦＤＭシステムにおいてＰＡＰＲを低減するための従来の技術の幾つかは、例として、トーンリザベーション(tone reservation)、トーン導入(tone injection)、又はアダプティブコンステレーション拡張(adaptive constellation extension)を含む。これらの技術の各々は、関連分野を含めた当業者によって理解されるであろうから、ここでは深くは論じない。しかし、これらの技術は全て、データレートの減少又は受信に必要な信号対雑音比（ＳＮＲ）の増大のいずれかを引き起こす。従って、これらの技術は限定された有用性を有しているのみである。

多重パス歪を克服することにおいて受信機を支援するために、既知のデータパターンを伴うパイロット信号が伝送される。しばしばパイロットトーン又は単にパイロットと称されるパイロット信号は、チャネル推定動作を支援するために用いられる。従来のチャネル推定動作は、通信チャネルによって導入される振幅及び位相歪を推定することを試み、そして結果として上で論じたＳＮＲ損失を補償することができる。チャネル推定技術は、他の技術の多くと比べて効果的ではあるものの、全ＳＮＲ損失を完全に補償するには正確性が十分ではない。

従って、ＳＮＲの対応する損失を補償することができるＯＦＤＭベースのＤＶＢ−Ｔシステム受信機におけるＰＡＰＲを低減するための改良された方法及びシステムが必要とされている。

ここに具体化され且つ広く説明されるような本発明の原理に従って、本発明は、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）信号においてチャネル推定を実行するための方法を含む。その方法は、受信したトーンチャネルキャリアの使用に基いてチャネル推定を実行することを含む。

本発明の実施形態は、上述した従来の技術と比較してＰＡＰＲにおける低減をもたらす。一方、本発明の実施形態においては、チャネル推定プロセスの正確性を向上させることによって、ＳＮＲ損失が補償される。

例として、ＯＦＤＭシステムは、広帯域デジタル信号を多数のより低速なデジタルストリームに分割すると共に次いでそれらストリームの全てを一連の密集した近接キャリア周波数（即ちトーン）で送信することによって動作する。ストリームの各々は異なる種類のトーンを含む。例えば、典型的なストリーム（例えばシンボル）は、データキャリア、リザーブされたトーン(reserved tones)、連続的なパイロット、及び分散パイロット(scattered pilots)を含むであろう。当業者によって理解されるように、これらのトーンの幾つかはＰＡＰＲのためにリザーブされ得る。一旦データキャリアがデータで満たされると、追加のデータ（即ちチャネル推定データ）の適切な値が、リザーブされたキャリアに挿入されて、時間領域信号のＰＡＰＲを低減する。

本発明は、リザーブされたトーンに対して、許容可能な値のセットをパラメータ化する。典型的なパラメータ化は、線形フィードバックシフトレジスタからの値又は有限な数の既知の量子化された値を含む。送信機は、初期化プロセスの間、ＰＡＰＲのためにパラメータ化された値のセットから最良の信号を見出し、そして次いで選択されたパラメータを信号で送る（場合によってはロバストな(robust)チャネルにおいて）。受信機は次いで、パラメータを復号化し、そしてリザーブされたトーンを追加的なパイロットとして用いてチャネル推定を向上させる。

リザーブされたトーンに対するデータ値のための探索空間(search space)が減少させられるので、いくらかのＰＡＰＲ低減が典型的には失われる。しかし、本発明のより正確なチャネル推定動作を前提として、更なる低減を得るために、
アダプティブコンステレーション拡張（ＡＣＥ）のような追加的な既知の技術が適用され得る。最終的なリザーブされたトーン値を計算するプロセスは、多重ＰＡＰＲ低減技術を含む反復技術を介してもたらされ得る。

本発明の更なる実施形態、特徴及び利益の他、本発明の種々の実施形態の構成及び作用は、添付の図面を参照して以下に詳細に説明される。

ここに組み込まれ且つ出願書類の一部をなす添付の図面は、本発明を説明し、そして明細書と共に、本発明の原理を説明しそして当業者が本発明を作り且つ使用するのを可能にすることに役立つ。

図１は標準的なＯＦＤＭベースのＤＶＢ−Ｔシステムのブロック図である。

図２は既知のチャネル推定技術に従う例示的なパイロットパターンシーケンスのグラフ的な説明図である。

図３は既知のチャネル推定技術に従うリザーブされたトーン値を選択する前の単一のシンボルシーケンスのグラフ的な説明図である。

図４は既知のチャネル推定技術に従うリザーブされたトーン値を選択する前の単一のシンボルシーケンスのグラフ的な説明図である。

図５は本発明の実施形態に従い既知のパターンサブセットからのリザーブされたトーン値を選択した後の単一のシンボルシーケンスのグラフ的な説明図である。

図６は本発明の実施形態を実施する方法の例示的なフローチャートである。

本発明の以下の詳細な説明は、本発明に従う例示的な実施形態を示す添付の図面を参照する。他の実施形態が可能であり、また本発明の精神及び範囲内で実施形態に対して修正がなされ得る。従って、詳細な説明は本発明を限定することを意図されていない。むしろ、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって画定される。

以下に説明するように、本発明がソフトウエア、ハードウエア、ファームウエア、及び／又は図面に示される構成要素の多くの異なる実施形態において実施され得ることは当業者にとって明らかであろう。本発明を実施するための、ハードウエアの特定の制御を伴ういかなる実際上のソフトウエアコードも本発明を限定するものではない。従って、本発明の動作上の態様は、ここで提示されている詳細さの水準を前提として実施形態の修正及び変化が可能であるとの理解のもとで説明されることになる。

図１は標準的なＯＦＤＭ移動通信システムの送信端局／受信端局の構成を示すブロック図である。図１を参照すると、ＯＦＤＭスキームを用いる移動通信システムは、送信端局１００及び受信端局１５０を含む。送信端局１００は、データ送信機１０２、符号器１０４、シンボルマッピング器(symbol mapper)１０６、シリアル・パラレル（Ｓ／Ｐ）変換器１０８、パイロットシンボル挿入器１１０、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）ユニット１１２、パラレル・シリアル（Ｐ／Ｓ）変換器１１４、ガードインターバル挿入器１１６、デジタル・アナログ（Ｄ／Ａ）変換器１１８、及びラジオ周波数（ＲＦ）プロセッサ１２０を含む。

送信端局１００において、データ送信機１０２は、符号器１０４へ伝送されるべきユーザデータビット及び制御データビットを生成すると共に出力する。符号器１０４は、データ送信機１０２から出力された信号を受信すると共に予め定められた符号化スキームに従って符号化し、次いで符号化された信号をシンボルマッピング器１０６へ出力する。符号器１０４は、予め定められた符号化レートを有する畳み込み符号化スキーム又はターボ符号化スキームによって符号化を実行し得る。シンボルマッピング器１０６は、符号器１０４から出力される符号化されたビットを対応する変調スキームに従って変調し、それにより変調シンボルを生成し、そして変調シンボルをＳ／Ｐ変換器１０８へ出力する。ここで、シンボルマッピング器１０６が追従し得る変調スキームは、例えば、２値位相シフトキーイング（ＢＰＳＫ）スキーム、４値位相シフトキーイング（ＱＰＳＫ）スキーム、１６直交振幅変調（ＱＡＭ）スキーム、６４ＱＡＭスキーム、又は他のスキームを含む。

Ｓ／Ｐ変換器１０８は、シンボルマッピング器１０６から出力されたシリアル変調シンボルを受信すると共にパラレル変調シンボルへ変換し、そして変換されたパラレル変調シンボルをパイロットシンボル挿入器１１０へ出力する。パイロットシンボル挿入器１１０は、Ｓ／Ｐ変換器１０８から出力される変換されたパラレル変調シンボルにパイロットシンボルを挿入し、次いでそれらをＩＦＦＴユニット１１２へ出力する。

ＩＦＦＴユニット１１２は、パイロットシンボル挿入器１１０から出力された信号を受信し、信号に対してＮ点ＩＦＦＴを実行し、次いでそれらをＰ／Ｓ変換器１１４へ出力する。Ｐ／Ｓ変換器１１４は、ＩＦＦＴユニット１１２から出力された信号を受信し、それら信号をシリアル信号へ変換し、そして変換されたシリアル信号をガードインターバル挿入器１１６へ出力する。ガードインターバル挿入器１１６は、Ｐ／Ｓ変換器１１４から出力された信号を受信し、受信した信号にガードインターバルを挿入し、そしてそれらをＤ／Ａ変換器１１８へ出力する。ここで、挿入されたガードインターバルは、ＯＦＤＭ通信システムにおいて送信されるＯＦＤＭシンボル間での干渉を防止し、即ち、挿入されたガードインターバルは、先行するＯＦＤＭシンボル周期の間に送信された先行するＯＦＤＭシンボルと現在のＯＦＤＭシンボル周期の間に送信されることになる現在のＯＦＤＭシンボルとの間での干渉を防止する。

ガードインターバルを挿入する場合、ゼロデータ(null data)を挿入する方法が提案されてきた。しかし、ガードインターバルとしてゼロデータを挿入すると、ＯＦＤＭシンボルの開始点を受信機が誤って推定してしまい、サブキャリア間で干渉する可能性があるので、受信されたＯＦＤＭシンボルに対して開始点の誤った決定の蓋然性が高くなる。そこで、周期的前置方法(cyclic prefix method)又は周期的後置方法(cyclic postfix method)がガードインターバルを挿入する場合に通常は用いられる。周期的前置方法では、ＯＦＤＭシンボルの予め定められた数の最後のビットが複写され、そしてＯＦＤＭシンボルに挿入される。周期的後置方法では、ＯＦＤＭシンボルの予め定められた数の最初のビットが複写され、そしてＯＦＤＭシンボルに挿入される。

Ｄ／Ａ変換器１１８は、ガードインターバル挿入器１１６から出力された信号を受信し、それら信号をアナログ信号へ変換し、そして変換されたアナログ信号をＲＦプロセッサ１２０へ出力する。ＲＦプロセッサ１２０はフィルタ及びフロントエンドユニットを含んでいる。ＲＦプロセッサ１２０は、Ｄ／Ａ変換器１１８からの信号を受信し、それら信号をＲＦ処理し、次いでＴｘアンテナを通してそれら信号を空中へ送信する。以下、受信端局１５０を説明する。

受信端局１５０は、ＲＦプロセッサ１５２、アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１５４、ガードインターバル除去器１５６、Ｓ／Ｐ変換器１５８、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）ユニット１６０、パイロットシンボル抽出器１６２、チャネル推定器１６４、等化器１６６、Ｐ／Ｓ変換器１６８、シンボルデマッピング器(symbol demapper)１７０、復号器１７２、及びデータ受信機１７４を含む。

送信端局１００から送信された信号は多重パスチャネルを通り、そして信号に雑音が含まれている状態で受信端局１５０のＲｘアンテナによって受信される。Ｒｘアンテナを介して受信された信号はＲＦプロセッサ１５２へ入力され、そしてＲＦプロセッサ１５２は、受信した信号を中間周波数（ＩＦ）帯の信号へダウンコンバートし、次いでＩＦ信号をＡ／Ｄ変換器１５４へ出力する。Ａ／Ｄ変換器１５４は、ＲＦプロセッサ１５２から出力されたアナログ信号をデジタル信号へ変換し、次いでデジタル信号をガードインターバル除去器１５６へ出力する。

ガードインターバル除去器１５６は、Ａ／Ｄ変換器１５４によって変換され且つ出力されたデジタル信号を受信し、それらデジタル信号からガードインターバルを除去し、次いでそれらをＳ／Ｐ変換器１５８へ出力する。Ｓ／Ｐ変換器１５８は、ガードインターバル除去器１５６から出力されたシリアル信号を受信し、それらシリアル信号をパラレル信号へ変換し、次いでそれらパラレル信号をＦＦＴユニット１６０へ出力する。ＦＦＴユニット１６０は、Ｓ／Ｐ変換器１５８から出力された信号に対してＮ点ＦＦＴを実行し、次いでそれらを等化器１６６及びパイロットシンボル抽出器１６２の両方へ出力する。等化器１６６は、ＦＦＴユニット１６０からの信号を受信し、それら信号をチャネル等化し、次いでチャネル等化された信号をＰ／Ｓ変換器１６８へ出力する。Ｐ／Ｓ変換器１６８は、等化器１６６から出力されたパラレル信号を受信し、それらパラレル信号をシリアル信号へ変換し、次いで変換されたシリアル信号をシンボルデマッピング器１７０へ出力する。

図示されるように、ＦＦＴユニット１６０から出力される信号はまた、パイロットシンボル抽出器１６２へも入力される。パイロットシンボル抽出器１６２は、ＦＦＴユニット１６０から出力された信号からパイロットシンボルを検出し、そして検出されたパイロットシンボルをチャネル推定器１６４へ出力する。チャネル推定器１６４は、それらパイロットシンボルを用いてチャネル推定を実行し、そしてチャネル推定の結果を等化器１６６へ出力する。ここで、受信端局１５０は、チャネル推定の結果に対応するチャネル品質情報（以下「ＣＱＩ」と称する）を生成し、そしてＣＱＩ送信機（図示せず）を介してＣＱＩを送信端局１００へ送信する。

シンボルデマッピング器１７０は、Ｐ／Ｓ変換器１６８から出力された信号を受信し、それら信号を送信端局１００の変調スキームに対応する復調スキームに従って復調し、次いで復調された信号を復号器１７２へ出力する。復号器１７２は、シンボルデマッピング器１７０からの信号を送信端局１００の符号化スキームに対応する復号化スキームに従って復号化し、そして復号化された信号をデータ受信機１７４へ出力する。

ＯＦＤＭシステムにおいては、データは多重キャリア周波数を介して送信されまた受信される。幾つかのＯＦＤＭシステムにおいては、例えば、約５２８メガヘルツの帯域を占有する約１２８個の独立したＯＦＤＭサブキャリア（即ちトーン）があり得る。これらのシステムにおいては、それらのサブキャリアの多くを介してデータは変調されそして送信される。概ね１０個のサブキャリアは必ずしも情報を搬送しない。パイロットトーンとも称されるこれらのサブキャリアは、システムのフィルタリング要求を単純化し、又は復調器のための参照位相／振幅情報を提供するために、情報搬送サブキャリアを監視する(guard)のに用いられ得る。パイロットトーンの位置は、通信標準に従って規定されてよく、又はシステムのユーザ／設計者によって規定されてよい。幾つかのパイロットトーンは周波数スペクトラムの２端に位置し、そして幾つかのパイロットトーンは周波数スペクトラム内に散在させられる(interspersed)。

伝送されたキャリア信号の各々に対して、ＯＦＤＭ受信機は、通常は、伝送チャネルによって誘起された歪(distortion)を補償することを試みる。このことは、通常、チャネル推定動作及びチャネル補償動作を包含する。多重パス歪を克服することにおいて受信機を支援するために、既知のデータパターンを伴うパイロット信号が伝送される。しばしばパイロットトーン又は単にパイロットと称されるパイロット信号が、チャネル推定動作を支援するために用いられる。このようなチャネル推定動作は、通常は、通信チャネルによって導入された振幅歪及び位相歪を推定することを試みる。

パイロットのパターン構造は、通信チャネルのインパルス応答及び変化の速度に対するナイキスト(Nyquist)サンプリング基準が満たされていることを条件に、本質的に任意の様態にあってよい。伝送されるパイロットの数は、多くの場合、予期されるマルチパス歪遅延及びチャネル状態の変化の予想される速度の関数である。一方、パイロットの伝送はパイロットを伝送するために用いられる伝送スロットにおけるデータの伝送を不可能にするので、効率性を目的として、伝送されるパイロットの数を最小化することが望ましい。

ＤＶＢ−Ｔ＿ＯＦＤＭシステムは、しばしばチャネル推定を容易にする目的でそれらのパイロットトーンを用いる。しかし、これらのトーンの希薄性(sparseness)は、チャネルを速く且つ効率的なメモリ使用及び計算で推定することを困難にしている。

チャネル推定は、最新のワイヤレス受信機のための重要且つ必須な機能である。ワイヤレスチャネル特性の限られた認識によってさえも、受信機は、送信機によって送られた情報の理解を得ることができる。チャネル推定の目標は、既知の又は部分的に既知の伝送に対するチャネルの効果を測定することである。チャネルは、状態及びトポロジを変化させることによって変化するであろう。ＯＦＤＭシステムはチャネル推定に特に適している。サブキャリアは狭い間隔で並んでおり、そしてシステムは概して、最小遅延でチャネル推定を計算することができる高速アプリケーション内で用いられる。既知の電力及び構造(make-up)で送られるサブキャリアは、パイロットと称され、そして同期のために用いられる。上述したように、本発明はチャネル推定を達成することに対する固有且つ新規な手法を提供する。

より特定的には、本発明は、トーンリザベーション(tone reservation)のような既知のチャネル推定技術に対する強化を提供する。トーンリザベーションにおいては、例えば、ＰＡＰＲを低減するためにキャリアがリザーブされ(reserved)そして任意の値が投入される(populated with)。

一方、本発明は以下の例において説明される。既知のキャリアに対して非任意の値が選択され得ると仮定する。即ち、例えば所与のシンボルにおいて、キャリア３、キャリア７、及びキャリア１０が利用可能であり、これらのキャリアの各々に対して任意の値を用いる代わりに、これらのキャリアは５つの値（−２、−１、０、１、及び２）をとることができる。従って、１２５の選択肢（即ち５^３）がある。１２５の選択肢の各々は、ＰＡＰＲが上述したように任意の値を用いるＰＡＰＲ低減と同等の量まで低減し得るように、十分な細かさを含むものと仮定する。このシナリオにおいては、ＰＡＰＲは、任意の値を用いた場合に低減され得たであろうのとほとんど同じくらいに低減される。一方、非任意の値の少数のセットを用いることによって、受信機は、チャネル推定及び等化を実行するのに関連するより多くの情報を有する。この情報を受信機に提供する能力によって、これらのキャリアはパイロットとして用いられることが可能になる。従来的には、専用のパイロットのみがチャネル推定をもたらすために用いられ得た。本発明は、追加的な非パイロットチャネルキャリアがチャネル推定をもたらすために用いられることを可能にする。

図２は既知のチャネル推定技術に従って編成されるパイロットパターンシーケンス２００のグラフ的な説明図である。パイロットパターンシーケンス２００は、Ｙ軸２０４に沿って配列される９個のＯＦＤＭシンボルのシンボルグループ２０２を含む。Ｙ軸２０４は、例えば２００マイクロ秒（μｓ）から１ミリ秒までの段階(gradations)内にあってよい。これらの段階の忠実性(fidelity)は、ＯＦＤＭシンボルの各々の全継続(total duration)に依存する。図２のグラフはまたＸ軸２０６を含む。

シンボルグループ２０２内のシンボルの各々は、データキャリア（ｄ_ｉｊ）、連続的なパイロット（ｃ_ｉｊ）、分散パイロット（ｓ_ｉｊ）、及びリザーブされたトーン（ｒ_ｉｊ）からなる異なるキャリアの種類を含む。リザーブされたトーン（ｒ_ｉｊ）は一般的には使用されない。パイロットシーケンス２００は、ＤＶＢ−Ｔ２システムにおける使用のために構成されるシーケンスを代表しているが、任意のＯＦＤＭシステムに適用可能である。

キャリア種類下付き文字（例えばｄ_ｉｊ）の第１番目の要素はキャリアインデックスを表す。下付き文字の第２番目の要素は時間インデックスを表す。例えば、図２においては、時間０で発生する第１のＯＦＤＭシンボル２０７は、連続的なパイロットｃ_０，０、データキャリアｄ_１，０、データキャリアｄ_２，０、等を含む。

１つのＯＦＤＭシンボルにおいては、複数のデータキャリアが実際の伝送されるデータを代表する。連続的なパイロット及び分散パイロットは、チャネル推定を実行することを可能にするために設けられている。シンボル２０７に対しては、連続的なパイロットはｃ_０，０及びｃ_０，１５である。シンボル２０７はまた、分散パイロットｓ_１２，０を含む。２つの異なる種類のパイロットが用いられる理由についての考え方は当業者によって十分に理解されるので、ここでは論じない。

パイロット信号の他の側面に焦点を合わせると、大抵のＯＦＤＭシステムは、任意の特定のシステム内に配置されていないパイロットを有する概念を含む。例えば、シンボルグループ２０２においては、全ての連続的なパイロットは他のキャリアパイロットと同一のキャリアインデックスを有しており、それらが他の複数の連続的なパイロットを伴う複数の垂直列内にあることを意味している。例えば、キャリアインデックス「０」及びキャリアインデックス「１５」に連続的なパイロットがある。連続的なパイロットが全て垂直列内に一緒にあるという事実は、異なるシンボルにわたってパイロット位置が同一のままであることを示している。即ち、キャリア０がシンボル０（即ちシンボル２０７）内のパイロットである場合には、キャリア０はシンボル２０８内のパイロットでもあり、キャリア０はシンボル２１０内のパイロットでもあり、以下同様である。このプロセスはＤＶＢ−Ｔシステム及びワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）システムに特有である。

しかし、図２の配置のようなパイロット配置に伴う問題は、連続的なパイロットの密度がチャネル推定を適切に実行するには典型的には不十分であることである。この連続的なパイロット密度の不足を補償するために、定まらない(roving)又は「分散された(scattered)」複数のパイロットが、連続的なパイロットのチャネル推定能力を増大させるために設けられている。図２においては、上で論じられたように、シンボル２０７においては、分散パイロットはｓ_１２，０として示されている。シンボル２０８は分散パイロットｓ_９，１等を含む。これらは標準的なＯＦＤＭシステムにおいて見出され得る典型的な種類のパイロットである。

図３は既知のチャネル推定技術に従うリザーブされたトーン値を選択するのに先立つ単一のシンボルシーケンスのグラフ的な説明図３００である。より具体的には、図３は図２に示される単一のシンボル２０７の説明図であり、また時間インデックス「０」で生じる単一のシンボルを代表している。図３においては、簡略化を目的として、それぞれの「０」は時間インデックス列から取り除かれている。

背景として、リザーブされたトーン、例えばリザーブされたトーン（ｒ_ｉｊ）に適切な非ゼロ値が割り当てられる前に、データキャリア（ｄ_ｉｊ）、連続的なパイロット（ｃ_ｉｊ）、及び分散パイロット（ｓ_ｉｊ）に先ず特定の値が割り当てられる。この割り当ての後に、データキャリア、連続的なパイロット、及び分散パイロットに割り当てられた値に高速フーリエ変換（ＦＦＴ）３０２が適用されて、時間領域信号３０４が生成される。この新たに算出された時間領域信号３０４は、例えば、潜在的に高いＰＡＰＲを有しているであろう。時間領域信号３０４が高いＰＡＰＲを有しており且つリザーブされたトーンが無い場合には、チャネル推定を実行してデータキャリア（ｄ_ｉｊ）内に組み込まれているデータを復調（及び記録）するために、連続的なパイロット（ｃ_ｉｊ）及び分散パイロット（ｓ_ｉｊ）が用いられ得る。図３においては、リザーブされたトーン（ｒ_５）及び（ｒ_１９）に対する値としてゼロが選ばれている。

図４は既知のチャネル推定技術に従うリザーブされたトーン値を選択するのに先立つ単一のシンボル２０７のグラフ的な説明図４００である。図４においては、リザーブされたトーン（ｒ_ｉｊ）に対する任意の値が選択される。例として、当業者によく理解される方法を用いて、リザーブされたトーン（ｒ_５）及び（ｒ_１９）に対する任意の非ゼロの複素値が選択され得る。リザーブトーン(reserve tone)の決定及び選択のための方法は、例えば、ジェー・テラドによる論文、多重キャリア変調のためのピーク対平均電力の低減、博士論文、スタンフォード、カリフォルニア、スタンフォード大学、２０００（J. Tellado, Peak to average power reduction for multicarrier modulation, Ph.D. dissertation, Stanford, CA: Stanford Univ., 2000）に提供されている。図３においては、（ｒ_５）及び（ｒ_１９）に対する値はゼロである。

図４においては、これらのリザーブトーン値は、任意であるが、非ゼロ値に選択される。より具体的には、連続的なパイロット（ｃ_ｉｊ）、分散パイロット（ｓ_ｉｊ）、及びデータキャリア（ｄ_ｉｊ）は固定されているから、非ゼロ値は、ＦＦＴ４０２がそれらに適用された場合に、最小ＰＡＰＲが達成され得るように選択される。

リザーブされたトーンの適用の前に全てのキャリアはなんらかの値を有している必要がある。最大送信電力は規制により制限されているので、キャリアが用いられない場合には、その値は０に設定されて、有用なキャリアはより大きな電力で送信され得る。しかし、本発明の目的のために、これらの値はランダムに選択され得る。このランダムな選択は、極めて高い蓋然性で、等価時間領域信号が高いＰＡＰＲを有することをもたらすであろう。

本発明の実施形態においては、リザーブトーン値（ｒ_５）及び（ｒ_１９）を任意の値として選択することに代えて、それらはいくらか限定されたセットからのパイロットパターンの一部として選択され、限定されたセットはリザーブされたキャリアパイロットのサブセットからのものである。本発明では、リザーブトーン値は図４からの任意の値とは同一ではない。その代わりに、リザーブトーン値（ｒ_５）及び（ｒ_１９）は、結果としての信号が低いＰＡＰＲを有するように、図４からのリザーブトーン値と十分に近くなるように選択される。この値選択プロセスの結果として、リザーブトーン（ｒ_５）及び（ｒ_１９）は、チャネル推定プロセスを支援し且つ改善するためにパイロットとして使用され得る。このプロセスは以下の図５及び６に更に明確に示されている。

上述した論文において強調されている方法のような既知の方法に従い、リザーブトーン値は決定され得る。これらの値の全ては、前もって早めに決定され得る。一方、それらはまた、受信機初期化の間に開始する反復プロセスの間に動的に決定され得る。一般的に、これらの方法の全ては、低減信号(reduction signal)を生成するために、リザーブされたトーンへの信号ピークの投影を用いる。この低減信号は次いで、ＯＦＤＭ送信機のＰＡＰＲを低減するためにピークキャンセルの目的で用いられる。

第１の方法では、最初のｋ個のリザーブされたトーンは、｛ａ＋ｉｂ、ａは０．０８の倍数であり、ｂも同様である｝のような既知の大きなセットからの任意の複数の要素として許容される。後者のリザーブされたトーンは、前者のトーンを既知のフィルタでフィルタリングすることによって生成される。このシナリオにおいては、受信機は従来の方法を用いて最初のｋ個のリザーブされたトーンを推定するであろうし、また残りはそれらに追従するであろう。６４個の異なるフィルタ（６ビットのシグナリングのみを必要とする）を可能にし、ａ及びｂが−２及び＋２の間にあることを可能にし、そしてｋが小さい数（例えば１５）であることを可能にして、多くの見込みのあるトーンパターンが大きなＰＡＰＲ低減を提供することができる。

リザーブトーン値を選択するための第２の方法は、本質的には上述の第１の方法と同一である。しかし、第２の方法では、ａ及びｂは線形フィードバックシフトレジスタ（ＬＦＳＲ）を用いて生成される。リザーブトーン値を選択するための他の多くのよく知られた技術が利用可能である。

図５は、本発明の実施形態に従い、複数のリザーブされたトーン値を既知の複数のパターンサブセットから選択した後の単一のシンボルシーケンス２０７のグラフ的な説明図である。図５においては、例えば、ＰＡＰＲを低減するために、連続的なパイロット（ｃ_０及びｃ_１５）及び分散パイロットｓ_１２と同様の特性を有するリザーブされたトーン（ｒ_５）及び（ｒ_１９）を用いて、強化されたチャネル推定を支援する。図５の例においては具体的に専用とされたリザーブトーンが用いられているが、リザーブされたトーンの代わりに分散パイロットが用いられてもよい。

図５においては、リザーブされたトーン（ｒ_５）及び（ｒ_１９）の値は、上述の方法の１つを用いて決定され得る。より具体的には、それぞれ（ｒ_５’）及び（ｒ_１９’）で示される（ｒ_５）及び（ｒ_１９）に対するリザーブされたトーン値は、非ゼロ且つ非任意であるとして選択される。ＦＦＴ５０２が値（ｒ_５’）及び（ｒ_１９’）に適用されて、低いが必ずしも最小ではないＰＡＰＲ５０４が生成される。

本発明は、より正確なチャネル推定をもたらすために、リザーブされたトーンを用いて既知の値をＯＦＤＭ受信機に送信する実施形態を含む。リザーブされたトーンに対して選択される中間値が、図５に示される技術に従って全てのキャリアに対して加算され又は減算され得る。中間値は、ＰＡＰＲ低減に対して不利な影響を与えないであろう種々の方法で制約され得る値である（即ち他の値を加算し又は減算すること）。これらの値は、図５に示される制約集合(constraint sets)Ａ５及びＡ１９によって表されるようになんらかの方法で制約されてよく、これらは有限集合から派生する。このようにして、ＯＦＤＭ受信機は、より正確なチャネル推定をもたらし又は実際に伝送された値をより正確に復号化し若しくはデマッピングする(de-map)ために使用され得る追加的な情報を有することとなる。このプロセスはまた、トーン導入(tone injection)に対しても使用することができる。

上で論じられた実施形態においては、中間値の使用は、ＰＡＰＲを低減するために種々の技術が用いられることを可能にする一方で、同時に、リザーブトーンキャリア、例えば図５に示されるｒ_５’及びｒ_１９’がパイロットトーンとして用いられることを可能にする。リザーブトーンキャリアに対して任意の複素値が用いられている場合には、より大きなＰＡＰＲ低減値が達成され得る。しかし、ＰＡＰＲ低減のために、許容可能ではあるが準最適な値を用いる可能性もあり、この場合、２つ又は３つの有力な制約集合解決法があるであろう。例えば、３つのパイロットキャリアが用いられる場合、中間値は例えば１、−１、及び２に選択されてよい。中間値の他の多くの組み合わせが選択され得る。従ってこれらの中間値を伴って、ＰＡＰＲ低減能力には不利な影響を与えないであろう一方で、それぞれｒ_５’及びｒ_１９’に関連する制約集合Ａ５及びＡ１９に適合するであろうシーケンス（即ち実際に許容される一連の値）を用いることができる。

図６は本発明の実施形態を実施する方法の例示的なフローチャート６００である。より具体的には、方法６００は、キャリアの２つ以上のグループを含む多重キャリア変調信号に対してＰＡＰＲを低減するための方法を含む。ステップ６０２では、第１の時間フレームの間、２つ以上のグループの第１のグループ内のキャリア種類に対して非ゼロ値が割り当てられる。また、非ゼロ値を割り当てた後に、２つ以上のグループの第２のグループ内のキャリア種類に対してゼロ値が割り当てられる。ステップ６０４における第２の時間フレームの間、第２のグループ内のキャリア種類に対して任意の非ゼロ値が選択される。ステップ６０６において第３の時間フレームの間、第２のグループ内のキャリア種類に対する非ゼロ値が、予め定められたＰＡＰＲスレッショルドに基いて選択される。方法６００は、例えば、送信機のトレーニング段階又は初期化プロセスの間に実施され得る。
結論

詳細な説明の部は特許請求の範囲を解釈するために用いられることが意図されており、概要及び要約の部はそう意図されていないことが理解されるべきである。概要及び要約の部は、発明者によって熟考された本願発明の１つ以上のしかし全部ではない例示的な実施形態を説明することができ、従って本発明及び添付の特許請求の範囲を限定することが意図されているわけではけっしてない。

特定の機能の実装及びそれらの関係性を示す機能構築ブロックを補助として、本発明が上述のように説明されてきた。これらの機能構築ブロックの境界は、この説明の便宜上ここでは適宜画定されてきた。特定の機能及びそれらの関係が適切に実行される限りにおいて、代替的な境界が画定されてよい。

特定の実施形態の上述した説明は、本発明の一般的性質を十分に明らかにするであろうから、他者は、当業者の知識を適用することによって、過度の実験を必要とせず、本発明の概略的概念から逸脱することなく、そのような特定の実施形態を容易に修正し及び／又は種々の応用に適用することができる。従って、そのような適用及び修正は、ここで提示されている教示及び指針に基いて、開示されている実施形態と均等なものの意味及び範囲の範疇にあることが意図されている。ここでの用語等は、本明細書の用語等がここでの教示及び指針の下で当業者によって解釈されるべきであるという点において、説明を目的としたものであって限定を目的としていないことが理解されるべきである。

本発明の広さ及び範囲は、上述したいかなる例示的な実施形態によっても限定されるべきではなく、以下の特許請求の範囲及びそれらと均等なものに従ってのみ画定されるべきである。

本出願の特許請求の範囲は、親出願又は他の関連出願のそれとは異なる。従って、出願人は、親出願又は本出願に関連する任意の先行する出願においてなされた特許請求の範囲の任意の放棄を撤回する。従って、審査官は、任意のそのような放棄及び無効だとされた引用例が再閲覧される必要があるかもしれないということを助言されている。また、審査官にあっては、本出願においてなされる任意の放棄が親出願において又は親出願に対して読まれるべきではないことを確認されたい。

Claims (8)

1. 直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）信号においてチャネル推定を実行するための方法であって、
   パイロットパターンの一部となるリザーブされたトーンのトーン値を選択するステップであって、前記リザーブされたトーンのトーン値への信号ピークの投影を用いて低減信号を生成することと、前記低減信号をピークキャンセルに用いてピーク対平均電力比を低減することと、を含むステップと、
   前記パイロットパターンの前記リザーブされたトーンのトーン値を用いてチャネル推定を実行するステップと、
   を備え、
   前記選択するステップは、所定のリザーブされたトーンのトーン値を用いることを含む、
   方法。
2. 前記選択するステップは、リザーブされたトーンのトーン値を動的に決定することを含む請求項１の方法。
3. 前記リザーブされたトーンのトーン値は、受信機初期化プロセス間の反復プロセスによって動的に決定される請求項２の方法。
4. 前記チャネル推定は、前記ＯＦＤＭ信号を受信するように構成された受信機で実行される請求項１の方法。
5. 直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）システムにおいてチャネル推定を実行することにおける使用のための装置であって、
   伝送されたＯＦＤＭ信号を受信するように構成された受信機と、
   前記ＯＦＤＭ信号からパイロットシンボルを抽出するように構成されたパイロットシンボル抽出器と、
   パイロットパターンの一部となるリザーブされたトーンのトーン値を選択し、前記リザーブされたトーンのトーン値への信号ピークの投影を用いて低減信号を生成し、前記低減信号をピークキャンセルに用いてピーク対平均電力比を低減し、前記パイロットパターンの前記リザーブされたトーンのトーン値を用いてチャネル推定を実行するように構成されたチャネル推定器と、
   を備え、
   前記選択することは、所定のリザーブされたトーンのトーン値を用いることを含む、
   装置。
6. 直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）信号においてチャネル推定を行う方法を実行するための、汎用コンピュータで実行される命令のセットを記憶するコンピュータ可読記憶媒体であって、
   前記命令のセットは、
   パイロットパターンの一部となるリザーブされたトーンのトーン値を選択するための選択コードセグメントであって、前記リザーブされたトーンのトーン値への信号ピークの投影を用いて低減信号を生成するための第１の使用コードセグメントと、前記低減信号をピークキャンセルに用いてピーク対平均電力比を低減するための第２の使用コードセグメントと、を含む選択コードセグメントと、
   前記パイロットパターンの前記リザーブされたトーンのトーン値を用いてチャネル推定を実行するための第３の使用コードセグメントと、を含み、
   前記選択コードセグメントは、所定のリザーブされたトーンのトーン値を用いることを含む、
   コンピュータ可読記憶媒体。
7. 前記選択コードセグメントは、リザーブされたトーンのトーン値を動的に決定することを含む請求項６のコンピュータ可読記憶媒体。
8. 前記選択コードセグメントは、前記リザーブされたトーンのトーン値を、受信機初期化プロセス間の反復プロセスによって動的に決定することを含む請求項７のコンピュータ可読記憶媒体。

Images