KR20130129423A

KR20130129423A - 주파수 오프셋을 결정하기 위한 장치, 방법 및 컴퓨터 프로그램

Info

Publication number: KR20130129423A
Application number: KR1020137021612A
Authority: KR
Inventors: 우베 되치; 미하엘 옴
Original assignee: 알까뗄 루슨트
Priority date: 2011-02-18
Filing date: 2011-12-16
Publication date: 2013-11-28
Also published as: BR112013017386A2; EP2490389B1; EP2490389A1; CN103339905A; WO2012110143A1; US20130329721A1; JP2014510437A

Abstract

실시예들은 수신된 신호(12)의 캐리어 주파수와 송신된 신호의 캐리어 주파수 사이의 주파수 오프셋의 추정치(17)를 결정하기 위한 개념에 관한 것이고, 수신된 신호(12)에 기초하여, 수신된 신호(12)의 캐리어 주파수의 추정치(13)를 결정하고, 미리 규정된 허용 오차 범위내에서 송신된 신호의 캐리어 주파수에 대응하는 기준 주파수를 갖는 기준 신호(15)를 생성하고, 수신된 신호(12)의 추정된 캐리어 주파수(13) 및 기준 신호(15)의 기준 주파수에 기초하여 주파수 오프셋을 추정(17)하는 것을 포함한다.

Description

주파수 오프셋을 결정하기 위한 장치, 방법 및 컴퓨터 프로그램{APPARATUS, METHOD AND COMPUTER PROGRAM FOR DETERMINING A FREQUENCY OFFSET}

본 발명의 실시예들은 이동 통신 시스템들에 관한 것이고, 특히, 소위 직접 공대지(direct air-to-ground; DA2G) 통신 시스템들에서 주파수 오프셋의 추정에 관한 것이다.

항공 회사는 현재 그들의 승객에 대한 광대역 접속을 제공하기 위한 해결책들을 연구하고 있다. 후보들은 예를 들면, 범용 이동 통신 시스템(UMTS)의 후임으로 표준화된, 롱-텀 에볼루션(LTE)과 같은 상업 시스템이다. 다운링크 송신, 즉, 기지국(BS, NodeB 또는 eNodeB)으로부터 이동 단말 또는 UE(사용자 장비)로의 지향에 대하여, LTE는 직교 주파수 분할 다중 액세스(OFDMA)를 고속 데이터 송신, 특히 주파수 선택적인 페이딩 시나리오들을 가능하게 하는 물리 계층 기술로서 이용한다. 지상 셀룰러 직접 공대지(DA2G) 통신 시스템에 대한 기술적인 기반으로서의 LTE는 저가의 더 높은 대역폭의 제공 때문에 위성 해결책들에 비교하여 항공 회사들의 대륙 항공기들에 대한 알맞는 옵션이다.

LTE 공중 인터페이스는 지상 셀룰러 네트워크들에 대해 최적화된다. 지상 환경에서, 이동 통신 채널에서 많은 페이딩이 있고 빌딩들 및 다른 장애물들의 존재 때문에 자유 공간 손실보다 더 심한 전파 손실이 종종 있다. 직접 공대지 시나리오에서, 지상 이동 통신 네트워크는 항공기에 위치된 이동 단말과 지상 위치된 기지국 사이의 통신에 사용되고, 몇몇 부분적인 페이딩이 여전히 발생할 수 있지만 이는 일반적으로 지상의 지상 UE가 마주칠 수 있는 페이딩보다 훨씬 덜 심할 것이다. 대신, DA2G 시나리오는 우세한 가시선(light-of-sight; LOS) 구성 요소를 갖는 무선 통신 채널을 특징으로 한다. 반향된 경로들은 미량이거나 -관측가능한 경우- 직접 (LOS) 경로하의 전력에서 20 dB 이하로 - LOS-구성 요소와 거의 동일한 도플러 시프트를 갖는다. 우세한 LOS-구성요소 때문에, DA2G 시나리오는 지상의 지대지(ground-to-ground) 시스템들에서와 같은 도플러 확산 시나리오보다는 도플러 시프트 시나리오이다. DA2G 시나리오에서 관측된 도플러 시프트들은 1200 km/h까지의 항공기 속도들에 관한 것이다. 예를 들면, 중심 또는 캐리어 주파수 f_c= 2 ㎓ 및 속도 v=1200 km/h를 가정하면, 최대 도플러 시프트 f_Doppler _, _max = (v/c)ㆍf_c = 2.2 ㎑가 관측될 수 있고, 여기서 c는 광속을 나타낸다.

직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM)의 결점들 중 하나는 캐리어 주파수 오프셋에 대한 그의 취약성이다. LTE는 15 ㎑의 고정된 서브캐리어 간격을 채용한다. 따라서, 보상되지 않은 상태로 둘 때, 도플러 효과 때문에 예를 들면, 2.2 ㎑의 캐리어 주파수 시프트가 인접한 서브캐리어들 사이의 직교성을 파괴하는 무시할 수 없는 정도의 캐리어간 간섭을 이미 초래할 수 있다. 그러나, LTE는 지상 용도로 설계되었고 LTE에서 파일럿-지원 채널 추정 방법들의 사용은 고속 직접 공대지 전파 시나리오들에서 충분하지 않다. 결과의 높은 도플러 시프트들은 이용가능한 파일럿 신호들로부터 확실하게 추정될 수 없고 따라서 수신된 및/또는 송신된 신호들상에 적당한 도플러 보상이 가능하지 않다.

기지국으로부터 이동 단말(즉, DA2G 시나리오에서, 기지국으로부터 항공기 온보드 유닛(OBU)으로)로의 다운링크에서, 이산 도플러 시프트가 송신된 다운링크 신호의 기지국 캐리어 주파수 f_C _, _tx로부터의 오프셋으로서 이동 단말 수신기 또는 항공기 온보드 유닛에 나타난다. 이동 단말 수신기는 최신 주파수 추정 방법들에 의해 수신된 다운링크 신호로부터 송신된 다운링크 신호의 캐리어 주파수를 유도하고, 기지국 송신기의 주파수 오프셋 또는 도플러 효과에 의해 야기된 주파수 시프트간을 구별할 수 없다. 단말 수신기는 (DA2G 시나리오에서 관측된 도플러 시프트들의 범위 내) 임의의 성능 영향 없이 시프트된 주파수에 꼭 적응된다.

이동 단말로부터 기지국으로(DA2G 시나리오에서 항공기 온보드 유닛으로부터 기지국으로)의 업링크 송신에 대하여, 이동 단말 송신기는 도플러 시프트된 기지국 캐리어 주파수 f_C _, _tx + f_o _, _Doppler로부터 유도된 캐리어 주파수를 사용한다. LTE FDD(주파수 분할 듀플렉스) 시스템에 대하여, 이러한 이동 단말 업링크 캐리어 주파수는 도플러 시프트된 기지국 캐리어 주파수(f_C _, _tx + f_o _, _Doppler)와 듀플렉스 오프셋 Δf_F _DD를 더한 것이다. LTE TDD(시간 분할 듀플렉스)에 대하여, 이는 도플러 시프트된 기지국 캐리어 주파수(f_C _, _tx + f_o _, _Doppler)이다. 항공기 온보드 유닛에서 이동 단말 송신기로부터의 업링크 신호가 또한 도플러 시프트 f_o _, _Doppler를 경험하기 때문에, 그것이 기지국에 도달할 때 두 배의 도플러 시프트의 주파수 오프셋을 갖는다.

두 배의 도플러 시프트의 이러한 주파수 오프셋은 직접 공대지 시나리오에서 기지국의 추정 능력들을 벗어날 수 있다. 동시에 기지국은 최대 도플러 시프트의 네 배의 주파수 차이들을 가질 수 있는 다수의 이동 단말들 또는 항공기 온보드 유닛들로부터의 업링크 신호들을 수신할 필요가 있다. 네 배는 하나의 이동 단말(항공기)이 기지국으로부터 멀리 이동될 수 있고 다른 이동 단말(항공기)이 최대 허용된 속도로 기지국 쪽으로 이동할 수 있기 때문이다.

따라서, 이동 단말들 또는 항공기 온보드 유닛들에서 두 배의 도플러 시프트만큼 도플러 선보상을 수행하는 것이 바람직하다.

온보드 단말에서 데이터베이스에 저장될 수 있는, 지상 위치된 기지국 위치들, 온보드 단말에 장착된 항공기 내비게이션 시스템 또는 GPS(위성 위치 확인 시스템) 수신기로부터 획득된 항공기의 진로 및 속도의 지식에 기초하여 기하학적인 계산들에 의해 직접 공대지 시나리오에서 도플러 시프트를 추정하는 것이 알려졌다. 상기 이유 때문에, 이동성 클라이언트 엔티티는 GPS 정보 및 기지국 위치 정보를 수신하고, 이후 특정 DA2G 프로세싱 엔티티에서 보상될 수 있는 도플러 시프트를 계산할 수 있다.

이러한 해결책은 두 개의 결점들을 갖는다. 첫째, 시스템은 GPS 또는 다른 내비게이션 데이터에 의존한다. 이는 추가의 인터페이스들 또는 보상들이 요구되는 복잡성을 추가한다. 내비게이션 데이터를 전달하는 항공기 데이터 버스에 요구된 액세스 또는 요구된 추가의 GPS 안테나 둘 모두는 항공기 내 설치 위치들을 제한한다. GPS 신호 또는 내비게이션 데이터가 오류가 발생하는 경우, 시스템은 작동될 수 없다. 둘째로, 기지국들의 최신의 데이터 베이스 및 그들의 위치들이 요구된다. 새로운 기지국들이 통신 시스템에 추가되거나 또는 단일 기지국 고장들이 발생하는 경우, 데이터베이스는 부정확해지고 시스템은 시스템의 커버리지 영역의 적어도 일부들에서 적절하게 동작할 수 없다.

따라서, 이동 통신 네트워크에서, 특히 직접 공대지 시나리오에서 속도들 또는 도플러 주파수들을 추정하기 위한 개선된 추정 개념들을 제공하는 것이 바람직하다.

실시예에서, 수신된 신호의 캐리어 주파수와 송신된 신호의 캐리어 주파수 사이의 주파수 오프셋의 추정을 결정하기 위한 장치를 제공한다. 상기 장치는 수신된 신호에 기초하여 수신된 신호의 캐리어 주파수의 추정을 결정하기 위한 프로세서를 포함한다. 기준 신호 소스는 미리 규정된 허용 오차 범위내에서 송신된 신호의 캐리어 주파수에 대응하는 기준 주파수를 갖는 기준 신호를 생성하기 위해 제공된다. 추정기는 수신된 신호의 추정된 캐리어 주파수에 기초하여 및 기준 신호의 기준 주파수에 기초하여 주파수 오프셋을 추정할 수 있다.

직접 공대지 통신 시나리오에서, 지상 이동 통신 네트워크는 항공기에 위치된 이동 단말과 지상에 위치된 기지국 사이의 통신을 위해 사용되고, 주파수 오프셋은 지상에 대한 항공기의 이동으로부터 기인하는 도플러 주파수 오프셋일 수 있다. 이러한 시나리오에서, 수신된 신호는 수신된 신호의 수신기, 예를 들면, 이동 항공기 온보드 단말과 송신된 신호의 송신기, 예를 들면 지상 기지국 사이의 무선 통신 채널에 의해 손상되거나 오류가 생긴 송신된 신호의 버전이다. 송신된 또한 수신된 신호는 모두 다운링크 신호들일 수 있고, 여기서 송신된 다운링크 신호는 지상 이동 통신 시스템의 지상에 위치된 기지국으로부터 항공기 쪽으로 전송된다.

송신되고 이후 수신된 신호는 사용된 지상 통신 시스템에 의존하여, 코드 분할 멀티플렉싱 신호(CDMA) 또는 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 신호(OFDM)일 수 있다. CDMA 신호들은 예를 들면, UMTS 시스템과 같은, 제 3 세대 이동 통신 시스템들에 이용된다. 이전에 설명된 바와 같이, LTE 시스템의 다운링크는 OFDM/OFDMA에 기초한다. 실시예들이 CDMA 또는 OFDM 신호들로 한정되지 않는 것이 강조된다. 실시예들은 또한 그들이 GSM/EDGE 통신 시스템들에 사용되는 것과 같은 TDMA(시분할 다중 액세스) 또는 FDMA(주파수 분할 다중 액세스), 또는 그의 조합들 등과 같은 다른 다중 액세스 기술들에 대해 채용될 수 있다.

실시예들에 따라, 프로세서는 수신된 신호의 중심 주파수 또는 그의 주파수 스펙트럼에 기초하여, 수신된 신호의 캐리어 주파수의 주파수 오프셋의 추정을 결정하도록 적응될 수 있다. 이는 시간 도메인 신호가 송신기 안테나 디바이스로부터 수신기 안테나 디바이스로 송신되는 주파수이다.

실시예들은 이동 단말 수신기에서 고정확도 기준 클록을 채용할 수 있다. 이러한 기준 클록은 RF(무선 주파수)에서 사용된 다른 클록들 및 송신기의 알려진 캐리어 주파수에서 수신된 신호에 대한 디지털 프로세싱 단말 수신기부들로부터 독립적으로 구동할 수 있다. 실시예들에 따라, 송신기는 이동 통신 시스템의 기지국일 수 있다. 도플러 효과에 의해 야기될 수 있는 주파수 오프셋은 고정확도 기준 클록과 수신된 신호의 추정된 중심 또는 캐리어 주파수 사이의 주파수 차이로 추정될 수 있고, 추정된 중심 또는 캐리어 주파수는 송신기에서 캐리어 주파수와 경험된 도플러 시프트를 더한 것이다.

실시예들에서, 주파수 오프셋 추정을 결정하기 위한 장치는 항공기의 온보드 단말에 위치될 수 있다. 따라서, 실시예들은 또한 주파수 오프셋의 추정을 결정하기 위한 장치를 포함하는 항공기를 포함한다. 이러한 경우에서, 전력 소비, 배터리 수명 및/또는 비용들은 예를 들면, 휴대폰들과 같은 일반적인 고객 이동 단말들에 비해 덜 중요할 수 있는 문제들이다. 따라서, 이러한 항공기 온보드 단말에서 더 정확한 및/또는 안정한 기준 클록들을 채용하는 것이 가능하다. 몇몇 실시예들에서, 기준 신호 소스는 기지국들에 일반적으로 사용되는 기준 클록들과 같이 정확할 수 있고, 이는 기준 신호 소스가 ±0.05 ppm(parts per million)의 정확도를 가질 수 있다는 것을 의미하고, 여기서 1 ppm은 1,000,000 부분들 중 하나의 부분, 10⁶ 중 하나의 부분이고, 1×10^-6의 값을 나타낸다. 예시적인 공칭 기준 주파수 f_C = 2 ㎓에 대하여, ±0.05 ppm의 정확도는 기준 클록에 의해 생성된 실제 주파수가 공칭 기준 주파수로부터 ±100 ㎐보다 많이 벗어날 수 없다는 것을 의미한다.

일 실시예에서, 기준 신호 소스는 기지국 송신기일 수 있는 송신기와 동일한 주파수에서 구동하는 고정확도 기준 클록을 포함한다. 추정기는 고정확도 기준 클록 신호를 수신된 신호의 중심 주파수 또는 그의 주파수 스펙트럼에 동조시킬 수 있는 국부 발진기의 신호와 비교함으로써 주파수 오프셋 또는 도플러 시프트를 추정하기 위한 주파수 비교기를 포함할 수 있다. 다시 말해서, 기준 신호 소스는 조정가능한 국부 발진기를 포함할 수 있고 프로세서는 조정가능한 국부 발진기의 동기화된 주파수를 수신된 신호의 캐리어 주파수의 추정으로 획득하기 위해, 수신된 신호에 기초하여, 조정가능한 국부 발진기의 주파수를 수신된 신호의 캐리어 주파수에 동기화하도록 적응될 수 있다. 추정기는 조정가능한 국부 발진기의 동기화된 주파수와 고정확도 기준 신호의 기준 주파수 사이의 차이에 기초하여 주파수 오프셋을 추정하도록 적응될 수 있다. 상기 목적을 위하여, 추정기는 동기화된 주파수와 기준 주파수 사이의 주파수 차이를 결정하기 위한 주파수 비교기를 포함할 수 있다.

다른 실시예에 따라, 프로세서는 기준 신호와 기준 신호를 수신된 신호와 혼합함으로써 획득된 다운-변환된 신호에 기초하여 수신된 신호의 캐리어 주파수의 추정을 결정하도록 적응될 수 있다. 이러한 실시예에서, 예를 들면, 기준 신호 소스의 부정확성으로부터 생긴 임의의 추가의 오프셋과 도플러 시프트를 더한 값으로부터 기인할 수 있는 주파수 오프셋은 국부 발진기를 동조시키는 것에 의해 보상되지 않는다. 대신, 주파수 오프셋은 적절한 신호 프로세싱 알고리즘에 의해 디지털 도메인에서 완전히 보상될 수 있다. 캐리어 주파수 추정기로부터의 출력은 기준 신호 소스의 주파수에 직접 비교되어 주파수 오프셋의 추정, 즉 도플러 시프트와 임의의 다른 부정확성-오프셋을 더한 값을 획득할 수 있다. 바람직하게는 기준 신호 소스, 예를 들면, 고정된 국부 발진기의 정확도는 충분히 높아서 그 자신의 부정확도로부터 기인하는 주파수 오프셋은 무시해도 될 정도이다. 즉, 또한 이러한 실시예에서, 기준 신호 소스는 기준 주파수가 ±0.05 ppm의 범위 내 송신된 신호의 캐리어 주파수에 대응하도록 기준 신호 세트를 생성하도록 적응될 수 있다.

실시예에서, 이동 단말에서 고정확도 기준 신호 소스를 독립적으로 구동함으로써 달성될 필요가 있는 정확도는 그의 부정확성 때문에 원치않는 주파수 오프셋들이 이동 단말의 다운링크 수신기, 그의 업링크 송신기, 및 기지국의 업링크 수신기의 프로세싱 체인에서 규정된 성능 범위들내에 허용될 수 있는 크기여야 한다는 것을 주의하자. 또한, 다운링크 신호를 생성하기 위해 사용된 송신기(기지국)에서 국부 발진기의 정확도는 임의의 주파수 오프셋들이 무시할만한 정도이도록 충분히 높다고 가정된다.

몇몇 실시예들에 따라, 상기 장치는 무선 신호를 역방향 통신 링크(예를 들면, 업링크)를 통해 송신된 신호의 발신지, 예를 들면, 지상에 위치된 기지국에 송신하기 위한 송신기를 추가로 포함한다. 주파수 오프셋 보상기는 추정된 주파수 오프셋에 기초하여 무선 신호의 캐리어 주파수를 구성하도록 예측될 수 있다. 즉, 역방향 통신 링크, 예를 들면, 항공기의 온보드 단말로부터 기지국으로의 업링크에서 무선 신호를 송신하기 전에, 업링크 신호의 캐리어 주파수는 추정된 (도플러) 주파수 오프셋에 기초하여 조정될 수 있다. 보상된 업링크 캐리어 주파수 f_{C,uplink,comp}는 이후 음의 주파수 오프셋 추정, 즉, f_C _, _uplink _, _comp = f_C _, _uplink _, _nom - f_Doppler _, _est에 의해 공칭 업링크 캐리어 주파수 f_C _, _uplink _, _nom로부터 유도할 수 있다. 이러한 경우, 이동하는 항공기로부터 송신된 업링크 신호는 대략적으로 공칭 업링크 캐리어 주파수 f_C _, _uplink _, _nom로 기지국에 도달한다.

실시예들은 수신된 신호의 캐리어 주파수와 송신된 신호의 캐리어 주파수 사이의 주파수 오프셋의 추정을 결정하는 방법을 추가로 포함할 수 있다. 상기 방법은 수신된 신호에 기초하여, 수신된 신호의 캐리어 주파수의 추정을 결정하는 단계, 미리 결정된 허용 오차 범위 내에서, 송신된 신호의 캐리어 주파수에 대응하는 기준 주파수를 갖는 기준 신호를 생성하는 단계, 및 수신된 신호의 추정된 캐리어 주파수 및 수신된 신호의 기준 주파수에 기초하여 주파수 오프셋을 추정하는 단계를 포함한다.

더욱이, 실시예들은 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터 또는 프로세서상에 실행될 때 상기 방법들 중 하나를 수행하기 위한 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 프로그램을 포함할 수 있다.

여기에서 및 나머지 부분에서, 정보는 일반적으로 시그널링을 사용하여 교환될 수 있다. 신호의 교환은 메모리로 기록 및/또는 메모리로부터의 판독, 신호를 전자적으로, 광학적으로, 또는 임의의 다른 적절한 수단에 의해 송신하는 것을 포함할 수 있다.

실시예들은 항공기의 LTE 온보드 유닛에서 업링크 송신을 위한 도플러 선보에 요구된 도플러 추정의 효율적이고 견고한 구현을 허용할 수 있다. 실시예들은 도플러 보상에 관한 LTE DA2G 온보드 유닛의 자체-억제를 초래할 수 있는데, 즉, GPS와 같은 추가의 시스템들 또는 다른 내비게이션 정보 시스템들에 인터페이스들이 요구되지 않는다. 이는 고장들에 대한 확률을 감소시킬 수 있고 항공기내 쉬운 설치 프로세스들을 가능하게 한다. 또한, LTE DA2G 온보드 유닛내에 최신 기지국 데이터베이스가 보유될 필요가 없을 수 있다.

장치들 및/또는 방법들의 몇몇 실시예들은 예로서 및 첨부하는 도면들을 참조하여 이후에 설명될 것이다.

본 발명은 직접 공대지 통신 시스템들에서 주파수 오프셋의 추정을 위한 방법, 및 장치를 제공한다.

도 1은 실시예에 따라 주파수 오프셋의 추정을 결정하기 위한 장치의 개략적인 블록도.
도 2는 다른 실시예에 따라 주파수 오프셋의 추정을 결정하기 위한 장치의 더 상세한 블록도.
도 3은 또 다른 실시예에 따라 주파수-오프셋-추정을 결정하기 위한 장치의 블록도.
도 4는 실시예에 따라 주파수-오프셋-추정을 결정하기 위한 방법을 예시하는 개략적인 플로차트.

도 1은 수신된 신호(12)의 캐리어 주파수 f_C _, _rx와 송신된 신호 캐리어 주파수 f_C _, _tx 사이의 주파수 오프셋 f_o의 추정치(17)를 결정하기 위한 장치(10)의 개략적인 블록도를 도시한다.

상기 장치(10)는 수신된 신호(12)에 기초하여, 수신된 신호(12)의 캐리어 주파수 f_C _, _rx의 추정치(13)을 결정하기 위한 프로세서(11)를 포함한다. 상기 장치(10)는 미리 규정된 허용 오차 범위 Δf_ref 내에서 송신된 신호의 캐리어 주파수 f_C,tx에 대응하는 기준 주파수 f_ref를 갖는 기준 신호(15)를 생성하기 위한 기준 신호 소스(14)를 추가로 포함한다. 주파수 오프셋(17)은 수신된 신호(12)의 캐리어 주파수 f_C _, _rx 및 기준 신호(15)의 기준 주파수 f_ref에 기초하여 추정기(16)에 의해 추정될 수 있다.

예를 들면, 상기 장치(10)는 항공기 및 지상 이동 통신 네트워크의 적어도 하나의 기지국 사이의 직접 공대지 통신(DA2G)을 위해 항공기의 이동 온보드 단말에 결합되거나 장착될 수 있다. 이러한 실시예에서, 상기 장치(10)는 도플러 시프트 f_o _, _Doppler의 추정치를 주파수 오프셋 f_o으로서 결정하기 위해 채용될 수 있다. 항공기의 움직임은 도플러 주파수 시프트를 도입한다. 항공기와 기지국 사이의 직접 공대지 통신이 이동하는 항공기와 지상 기지국 사이의 우세한 가시선 채널 구성 요소를 특징으로 하기 때문에, 비-가시선 이동 페이딩 채널들에 대해 더욱 일반적인 도플러 스펙트럼 대신에 오히려 이산 도플러 시프트를 가정할 수 있다.

수신된 신호(12)는 예를 들면, 지상 이동 통신으로부터 유래하는 다운링크 신호로서 해석되고 이동하는 항공기 쪽으로 송신될 수 있다. 그의 수신에 대해, 상기 장치(10)는 안테나 또는 안테나 어레이(18)에 결합될 수 있다. DA2G 시나리오와 같은 가시선(LOS) 시나리오에서, 안테나 어레이는, 수신- 및 송신-빔형성 알고리즘이 이러한 LOS-시나리오들에서 효율적으로 채용될 수 있기 때문에, 특히 이로울 수 있다.

장치(10)의 실시예들의 용도는 일반적으로 OFDM 신호들의 프로세싱으로 제한되지 않는다. 그러나, 수신된 신호(12) 및 송신된 신호는 LTE와 같은 제 4 세대 이동 통신 시스템들의 다운링크에서 사용되는 이러한 OFDM 신호들로서 생각될 수 있다. LTE가 항공기 승객들에게 또한 광대역 서비스들을 전달할 수 있기 때문에, 본 발명의 몇몇 실시예들은 LTE-OFDM/OFDMA로 지향된다. 이전에 설명된 바와 같이, 이러한 변조 기술이 상호 직교 서브-캐리어들에 의존하기 때문에, 보상되지 않은 주파수 오프셋 f_o는 OFDM 기반 신호들에 대해 특히 중요하다. 그러한 이유 때문에, 및 심각한 성능 저하들을 피하기 위해, 수신된 시간 도메인 OFDM 신호를 다른 프로세싱을 위한 주파수 도메인으로 변환하기 전에 주파수 오프셋 보상이 수행되어야 한다. 직접 공대지 시나리오에서, 전에 설명된 바와 같이, 두 배의 도플러 시프트의 주파수 오프셋이 DA2G 시나리오에서 기지국의 추정 능력들을 넘을 수 있기 때문에, 주파수 오프셋 보상은 수신된 다운링크 신호의 추정된 도플러 시프트에 기초하여 업링크 캐리어 주파수를 조정함으로써 수행될 수 있다.

실시예들에 따라, 수신된 신호(또한 송신된 신호)의 캐리어 주파수 f_C _, _rx는 사용된 통신 대역의 중심 주파수로서 이해될 수 있다. 따라서, 무선 송신 및/또는 수신된 신호의 중심 주파수는 상이한 운영자들 및/또는 상이한 국가들 간에 상이할 수 있는 이용가능한 스펙트럼에 의존할 것이다. 따라서, 프로세서(11)는 수신된 신호 주파수 스펙트럼의 중심 주파수에 기초하여 수신된 신호(12)의 캐리어 주파수 f_C _, _rx의 추정(17)을 결정하도록 적응될 수 있다. 수신된 신호 주파수 스펙트럼의 대역폭은 무선 통신 시스템의 동작의 모드에 의존한다. 예를 들면, UMTS/WCDMA가 기본적인 통신 시스템으로서 사용되는 경우, 수신된(송신된) 신호 대역폭은 5 ㎒이다. LTE 시스템들에서, 스케일러블 신호 대역폭은 5 ㎒, 10 ㎒, 15 ㎒, 및 20 ㎒ 사이로 변경할 수 있다.

실시예들은 기지국 송신기의 알려진 캐리어 주파수 f_C _, _tx에서 동작하는 이동 단말에서 고정확도 기준 신호 소스(14)에 의존한다. 그에 의해 기준 신호 소스(14)는 RF에서 사용된 다른 신호 소스들 및 수신된 신호(12)에 대한 디지털 신호 프로세싱 단말 수신기부들로부터 독립적으로 동작한다. 기지국들의 캐리어 주파수 f_C _, _tx들은 예를 들면, 전용 디지털 저장 장치 또는 장치(10)로 포함된 데이터베이스에 저장될 수 있다. 통상, LTE는, 1의 주파수 재사용 팩터를 사용하는데, 이것은 인접하거나 이웃하는 셀들 또는 기지국들이 동일한 주파수 대역, 및 따라서 동일한 송신 캐리어 또는 중심 주파수 f_C _, _tx을 사용할 것임을 의미한다. 그러나, 기지국들의 사용된 캐리어 주파수들은 이용가능한 스펙트럼 자원들에 의존하여 무선 통신 시스템들의 상이한 운영자들에 대해 변경될 수 있다. 따라서, 장치(10)의 저장 장치는 상이한 네트워크 제공자들에 대해 상이한 송신 신호 캐리어 주파수들을 제공할 수 있다.

도플러 효과에 의해 야기된 주파수 오프셋 f_o는 기준 주파수 f_ref를 갖는 고정확도 기준 신호(15)와 수신된 다운링크 신호(12)의 캐리어 주파수 f_C _, _rx의 추정치(13) 사이의 주파수 차이로 추정기(16)에 의해 추정될 수 있고, 후자는 기지국 송신기에서 캐리어 주파수 f_C _, _tx와 경험된 도플러 시프트 f_o _, _Doppler를 더한 것에 대응한다.

여기서 도 2를 참조하면, 주파수-오프셋-추정치를 결정하기 위한 장치(20)의 다른 실시예가 설명될 것이다. 도 1에서와 같은 동일한 참조 번호들은 유사한 기능 구성요소들 및/또는 신호들을 나타낸다.

여기서, 프로세서(11)는 RF(무선 주파수) 프로세싱부(111), 디지털 기저대역 프로세싱부(112), 및 조정가능한 국부 발진기(113)를 포함한다. 무선 주파수 프로세싱부(111)는 수신된 신호(12)가 수신 안테나 디바이스(18)로부터 RF-프로세싱부(111)로 입력되도록 수신 안테나 디바이스(18)에 결합될 수 있고, RF-프로세싱부(111)는 아날로그 RF-프론트-엔드 수신기일 수 있다. 따라서, RF-프로세싱부(111)는 수신된 아날로그 신호(12)를 아날로그 RF-신호 도메인으로부터 중간 주파수 도메인 또는 아날로그 또는 디지털 기저대역 도메인으로 다운-변환하기 위한 전기 회로를 포함할 수 있다. 다운-변환된 기저대역 신호(121)는 RF-프로세싱 블록(111)으로부터 디지털 기저대역 프로세싱 블록(112)으로 공급된다. f_C _, _tx + f_o _, _Doppler에 대응하는 중심 또는 캐리어 주파수 f_C _, _rx를 갖는 수신된 신호(12)의 중간 주파수 또는 기저대역 도메인으로의 다운-변환은 수신된 신호(12)와 조정가능한 국부 발진기(113)의 출력 신호(122)를 혼합함으로써 달성될 수 있다. 실시예들에서, 조정가능한 국부 발진기(113)는 수신된 신호(12)의 기저대역 도메인으로의 직접 다운-변환을 위해 사용될 수 있다.

RF-프론트-엔드(111), 캐리어 주파수 추정기(123)를 포함하는 디지털 기저대역 프로세서(112), 및 조정가능한 국부 발진기(113)은 함께 국부 발진기의 출력 신호(122)를 수신된 신호(12)의 중심 주파수 f_C _, _rx에 동기화하기 위한 제어 루프를 형성한다. 이러한 이유 때문에, LO-신호(122) 또는 그의 주파수 정보는 캐리어 주파수 추정기(123)에 제공되고, 이는 몇몇 실시예들에서 기저대역 프로세싱부(112)에서 실행될 수 있다. 국부 발진기(113)의 출력 신호(122) 또는 그의 주파수 정보는 불명확한 도플러 주파수 오프셋 추정들을 제거하기 위해 기저대역 프로세서(122) 및/또는 캐리어 주파수 추정기(123)에서 사용될 수 있다. 다른 실시예들에서, 캐리어 주파수 추정기(123)는 또한 RF-프론트-엔드(111)에 의해 포함된 아날로그 또는 디지털 회로에 의해 실현될 수 있다.

몇몇 실시예들에 따라, 캐리어 주파수 추정기(123)는 수신된 신호(12)의 캐리어 주파수 f_C _, _rx에 대한 제 1 추정치를 유도하기 위해 셀 검색 절차를 수행할 수 있다. LTE에서, 셀 검색 절차는 1차 및 2차 동기화 신호들의 사용에 기초한다. 셀 검색을 위해, 캐리어 주파수 추정기(123)는 해당 주파수 대역에서 가능한 중심 주파수들 f_C _, _tx에서 1차 동기화 신호에 대해 검색하도록 적응될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 제어 신호(124)는 조정가능한 국부 발진기(113)를 가능한 중심 주파수들 f_C _, _tx에 대해 제어하기 위해 사용될 수 있다. 1차 동기화 신호가 세 개의 물리-계층 셀 아이덴티티들(PCI) 중 하나를 나타낼 수 있기 때문에 1차 동기화 신호에 대해 세 개의 상이한 가능성들이 존재한다. 일단 1차 동기화 신호가 검출되면, 이동 단말은 168 개의 PCI 그룹들 중 하나를 나타내는 2차 동기화 신호를 찾을 수 있다. 일단 168 개의 가능한 2차 동기화 신호들에 대한 하나의 대체물이 검출되면, UE는 504 개의 ID들의 어드레스 공간으로부터 PCI 값을 계산한다. PCI로부터 UE는 다운링크 기준 신호들에 대해 사용된 파라미터들에 대한 정보를 유도할 수 있고 그래서 UE는 이동 통신 시스템을 액세스하도록 요구된 시스템 정보를 전달하는 PBCH(물리적 브로드캐스트 채널)를 디코딩할 수 있다.

초기의 캐리어 주파수 추정 후, 캐리어 주파수 추정기(123)는, 일 실시예에서, 다운-변환된 디지털 기저대역 신호(121)에서 검출된 사라지지 않는 잔여 주파수 오프셋에 응답하여 사라지지 않는 제어 신호(124)를 출력하도록 적응될 수 있다. 잔여 주파수 오프셋을 추정할 때 불명확성을 피하기 위해, LO-신호(122)의 주파수 정보는 기저대역부(112, 123)에서 사용될 수 있다. 그에 의해 잔여 주파수 오프셋은 예를 들면, 공분산 방법들, 레벨 교차 레이트 방법들 또는 전력-스펙트럼 측정들에 의해 획득될 수 있다. 잔여 주파수 오프셋에 기초하여, 제어 신호(124)는 국부 발진기(113)를 수신된 신호(12)의 시프트된 중심 주파수 f_C _, _rx에 대해 제어하거나 동조시키기 위해 사용될 수 있다. 다시 말해서, 프로세서(11)는 수신된 신호(12)에 기초하여, 조정가능한 국부 발진기(113)의 주파수를 수신된 신호(12)의 시프트된 중심 주파수 f_C _, _rx에 동기화하여, 수신된 캐리어 주파수의 추정(17)으로서 이후 또한 사용될 수 있는 조정가능한 국부 발진기(113)의 동기화된 주파수를 획득하도록 적응된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 동기화는 위상-잠금-루프(PLL)와 유사한 제어 루프로 달성될 수 있고, 여기서 제어 루프는 RF 프론트-엔드(111), 디지털 기저대역 프로세서(112) 및 조정가능한 국부 발진기(113)를 포함한다.

도 2에 도시된 실시예에서, 캐리어 주파수 추정기(123)는 프로세서(11)의 디지털 기저대역부(112) 내에 존재한다. 그러나, 캐리어 주파수 추정기(123)는 무선 주파수 프로세싱 회로(111)에 존재하는 아날로그 회로들에 의해 또한 실행될 수 있다. 캐리어 주파수 추정기(123)는 그의 출력 주파수가 주파수-시프트된 수신된 신호(12)의 중심 또는 캐리어 주파수 f_C _, _rx와 일치하는 방식으로 프로세서(11)의 국부 발진기(113)를 제어하도록 적응된다. 수신된 신호(12)의 중심 주파수 f_C _, _rx는 기지국 송신기의 캐리어 주파수 f_C _, _rx와 도플러 효과에 의해 야기된 주파수 오프셋 f_o,Doppler을 더한 것이다.

도 2의 실시예에 따라, 국부 발진기(113)의 출력 신호(122)는 캐리어 주파수 f_C _, _rx의 추정치(13)에 기초하고 및 고정확도 기준 신호 소스(14)로부터 발생된 기준 신호(15)의 기준 주파수 f_ref에 기초하여 기준 주파수 f_o = f_o _, _Doppler를 추정하기 위해, 수신된 신호의 캐리어 주파수의 추정치(13)로서, 추정기(16)에 공급된다. 추정기(16)는 국부 발진기(113)의 동기화된 주파수 f_LO = (f_C _, _tx + f_o _, _Doppler)(또는 그의 출력 신호(122))와 기준 신호(15)의 기준 주파수 f_ref = f_C _, _tx 사이의 차이에 기초하여 주파수 오프셋 f_o _, _Doppler에 대한 추정치(17)를 결정하도록 적응될 수 있다. 이러한 이유 때문에, 추정기(16)의 실시예들은 동기화된 LO-주파수 f_LO = (f_C,tx + f_o _, _Doppler)와 기준 주파수 f_ref = f_C _, _tx 사이의 차이를 결정하기 위한 주파수 비교기를 포함할 수 있다. 다시 말해서, 주파수 비교기(16)에서 국부 발진기(113)의 출력 신호(122)의 가변 주파수 f_LO는 주파수-오프셋-추정(17)을 유도하기 위해 고정확도 기준 신호 소스 또는 기준 클록(14)의 안정한 주파수 f_ref에 비교된다. 주파수 비교기(16)는 디지털 또는 아날로그 회로들 또는 그의 조합들을 사용하여 구현될 수 있다.

실시예들에 따라, 기준 신호 소스(14)는 그의 기준 주파수 f_ref가 ±0.01 ppm, 바람직하게는 ±0.05 ppm의 범위 내에 송신된 신호의 캐리어 주파수 f_C _, _tx에 대응하도록 (독립적인) 기준 신호(15)를 생성하도록 적응된다. 이러한 목적을 위해, 기준 신호 소스(14)는 온도 보상 수정 발진기들(TCXO), 마이크로컴퓨터 보상 수정 발진기들(MCXO), 및/또는 오븐-제어 수정 발진기(OCXO)의 그룹으로부터의 보상 수정 발진기들을 포함할 수 있다. 히터를 구동하도록 요구된 전력 때문에, OCXO들은 주변 온도에서 구동하는 발진기들보다 더 많은 전력을 요구하고, 히터, 열용량, 및 단열재에 대한 필요는 그들이 물리적으로 더 큰 것을 의미한다. 그러므로 OCXO들은 통상 이동 전화들과 같은 배터리 전력 공급된 또는 소형 이동 단말들에서 사용되지 않는다. 실시예들에서, 장치(10) 및 따라서 기준 신호 소스(14)가 항공기에서 실행되기 때문에, 배터리 전력 또는 크기에 관한 제한은 없다. OCXO는 수정으로부터 최상의 주파수 안정 가능성을 달성한다. OCXO들의 단기간 주파수 안정도는 통상 수 초동안 1 × 10^-12이고, 장기간 안정도는 수정의 에이징에 의해 1년에 약 1 × 10^-8(10ppm)로 한정된다. 더 좋은 성능을 달성하는 것은 루비듐 표준기, 세슘 표준기, 또는 수소 표준기와 같은 원자 주파수 표준기로 전환하는 것을 요구한다. 다른 가격이 더 저렴한 대안은 GPS 시간 신호로 수정 발진기를 훈련시켜 소위 GPS 통솔 발진기(GPSDO)를 생성하는 것이다. 정확한 시간 신호(UTC의 ~30 ns 이내로)를 생성할 수 있는 항공기의 온보드 GPS 수신기를 사용하는 것은 연장된 시간 기간들에 대해 10^-13의 발진 정확도를 유지할 수 있다.

도 3을 참조하면, 수신된 신호(12)의 캐리어 또는 중심 주파수 f_C _, _rx 및 송신된 신호의 캐리어 또는 중심 주파수 f_C _, _tx 사이의 주파수 오프셋 f_o의 추정치(17)를 결정하기 위한 장치(30)의 다른 실시예가 설명될 것이다. 다시, 도 1 및/또는 도 2와 같은 동일한 참조 번호들은 유사한 기능 구성 요소들 및/또는 신호들을 나타낸다.

장치(10) 및 장치(20)와 마찬가지로, 장치(30)는 지상 이동 통신 네트워크의 기지국과 DA2G 통신을 위해 항공기 온보드 단말에 통합될 수 있다. 장치(30)는 수신된 (업링크) 신호(12)의 기저대역 도메인으로의 다운-변환이 수신된 신호(12)를 조정가능한 국부 발진기의 가변적인 출력과 혼합하는 대신에 수신된 신호(12)를 고정된 주파수 기준 신호(15)와 혼합함으로써 행해지는 점에서 장치(20)와 상이하다. 도 3의 실시예에서, 독립적인 기준 신호 소스(14)는 고정된 기준 주파수 f_ref를 갖는 국부 발진기를 포함한다. 고정된 기준 주파수 f_ref는 적어도 미리 규정된 허용 오차 범위, 즉, f_ref = f_C _, _tx + Δf_ref 내에서 송신된 캐리어 또는 중심 주파수 f_C _, _tx에 대응할 수 있다. ±0.05 ppm의 범위 내 공칭 송신 캐리어 주파수 f_C _, _tx로부터 근소한 변동들 Δf_ref은 -상기 언급된 TCXO들, MCXO들, OCXO들, 및 GPSDO들과 같은 고정확도 기준 신호 소스들(14)조차 거의 피할 수 없다. 또 기준 신호 소스(14)는 수신된 신호(12)를 처리하기 위해 사용된 다른 신호 또는 클록 소스들로부터 독립적으로 기준 신호(15)를 생성하도록 적응될 수 있다.

기준 신호 소스(14), 즉, 고정된 국부 발진기의 출력 신호(15)는 기준 주파수 f_ref = f_C _, _tx + Δf_ref를 갖고, 여기서 Δf_ref는 미리 규정된 허용 오차 범위를 갖는 발진기 주파수 변동을 나타낸다. 기준 신호 소스(14)의 출력 신호(15)는 수신된 신호 주파수 f_C _, _rx = f_C _, _tx + f_o _, _Doppler를 갖는 수신된 신호(12)를 다운-변환하기 위해 RF-프로세싱 블록(111)으로 공급된다. 이후 기저대역 주파수 오프셋 f_o = f_C,rx - f_ref = f_o _, _Doppler - Δf_ref을 갖는 결과의 다운-변환된 기저대역 신호(121)가 캐리어 또는 도플러 주파수 추정을 위해 디지털 기저대역 프로세서(112)에 공급된다. 디지털 기저대역 프로세서(112)는 디지털 기저대역 프로세싱 알고리즘에 의해 구현될 수 있는 캐리어 주파수 추정기(123)에 의해 수신된 캐리어 주파수 f_C _, _rx를 추정하도록 적응된다. 캐리어 주파수 f_C _, _rx에 대한 거친 추정치(13)는 예를 들면, 수신된 신호(12)에 의해 포함된 1차 및/또는 2차 동기화 신호들 및 여기서 다운-변환된 기저대역 신호(121)를 사용하여 상기 설명된 셀 검색 절차들에 의해 획득될 수 있다. 또한 기준 신호 소스(14)의 주파수 f_ref는 상기 셀 검색 절차의 결과에 기초하여 선택될 수 있다. 이미 상기에 설명된 바와 같이, 기준 신호(15)의 주파수 정보는 캐리어 주파수 또는 도플러 주파수 오프셋을 추정할 때 불명확성들을 피하거나 제거하기 위해 기저대역부(112, 123)에서 사용될 수 있고, 기준 신호(15)의 주파수 정보는 그의 기준 주파수 f_ref = f_C _, _tx + Δf_ref를 나타낸다.

수신된 신호 캐리어 주파수 f_C _, _rx의 추정치(13)는 기저대역 도메인에서 구현될 수 있는 추정기(16)에 대한 제 1 입력의 역할을 한다. 기준 주파수 또는 그의 주파수 정보 f_ref = f_C _, _tx + Δf_ref를 갖는 기준 신호(15)는 주파수-오프셋-추정기(16)에 대한 제 2 입력의 역할을 한다. 제 1 및 제 2 입력(13, 15)에 기초하여, 주파수-오프셋-추정기(16)는 도플러 주파수 시프트 f_o _, _Doppler와 국부 발진기 주파수 변동 Δf_r _ef의 결합인 주파수 오프셋 f_o의 추정을 수행할 수 있다.

도 3의 실시예에서, 도플러 시프트 f_o _, _Doppler로부터의 캐리어 주파수 오프셋과 기준 신호 소스(14)의 불명확성으로부터 발생한 임의의 오프셋 Δf_ref를 더한 값은 아날로그 무선 주파수에 대한 기준으로서 사용된 국부 발진기 및 디지털 기저대역 프로세싱부들(111, 112)을 동조시킴으로써 보상되지 않는다. 그러나, 주파수 오프셋 f_o은 적절한 알고리즘에 의해 디지털 도메인에서 캐리어 주파수 오프셋 보상기(131)에 의해 완전히 보상될 수 있다. 따라서, 캐리어 주파수 오프셋 보상 을 위해 이동 단말에서 장치(13)의 실시예들은 추정된 주파수 오프셋(17)에 기초하여 역 링크(업링크) 무선 신호의 캐리어 주파수를 구성하도록 적응된 주파수 오프셋 보상기(131) 및 역 통신 링크(업링크)를 통해 역 링크 무선 신호를 송신된 신호의 발신지로 송신하기 위한 송신기, 즉, 지상 위치된 기지국을 추가로 포함한다. 캐리어 주파수 추정기(123)로부터의 출력(13)은 도플러 시프트 f_o _, _Doppler의 추정(17)을 얻기 위해 기준 국부 발진기(14)의 주파수 f_ref = f_C _, _tx + Δf_ref에 직접 비교될 수 있다. 이러한 구현에서, 기준 국부 발진기(14)는 도플러 시프트에 의해 야기된 주파수 오프셋에 추가하여 무시할만한 정도의 주파수 오프셋 Δf_ref이 존재하도록 가능하게는 충분히 정확해야 한다. 이와 달리, TDD의 경우에 -2f_o _, _Doppler 만큼 및 FDD의 경우에 -(f_o _, _Doppler + f_o _, _Doppler _, _UL)만큼의 업링크 송신을 위한 주파수 보상은 기지국 업링크 수신기에서 ±Δf_ref의 잔여 오프셋을 초래한다. 그에 의해 업링크 도플러 시프트 추정치(f_o _, _Doppler _, _UL)는 규정된 다운링크와 업링크 캐리어 주파수들(f_C _, _tx _, _DL, f_C _, _tx _, _UL) 사이의 듀플렉스 주파수 오프셋 Δf_FDD를 고려함으로써 다운링크 도플러 시프트 추정 f_o _, _Doppler으로부터 도출될 수 있다. 즉, f_o _, _Doppler _, _UL = f_o _, _Dopplerㆍf_C _, _tx _, _UL/f_C _, _tx _, _DL이다.

실시예들에서, 항공기의 온보드 단말 수신기에 의해 포함된 고정확도 기준 신호 소스(14) 및/또는 국부 발진기(113)에 의해 달성될 필요가 있는 주파수 정확도는 발진기 부정확성들에 의한 원치않는 주파수 오프셋들 Δfref이 단말들 다운링크 수신기, 그의 업링크 송신기 또한 기지국의 업링크 수신기의 프로세싱 체인들에서 규정된 성능 범위들 내에 허용될 수 있어야 하는 정도임을 주의하자. 또한, 다운링크 신호를 생성하기 위해 사용된 지상 위치된 기지국에서 국부 발진기의 정확도는 그로부터 생성된 임의의 주파수 오프셋들이 무시될 정도이도록 층분이 높은 것으로 가정된다.

실시예들은 또한 수신된 신호의 캐리어 주파수와 송신된 신호의 캐리어 주파수 사이의 주파수 오프셋의 추정을 결정하기 위한 방법을 포함할 수 있다. 이러한 방법(40)의 실시예는 도 4의 개략적인 블록도에서 도시된다.

주파수-오프셋-추정을 결정하기 위한 방법(40)은 제 1 단계(41)에서, 수신된 신호(12)에 기초하여, 수신된 신호(12)의 캐리어 주파수 f_C _, _rx의 추정치를 결정하는 단계를 포함한다. 도 2 및 도 3에 따른 실시예들에서 이전에 설명된 바와 같이, 이는 RF- 및 기저대역 프로세싱부들(111, 112, 113)을 구비할 수 있는 프로세서(11)로 행해질 수 있다. 또한, 상기 방법(40)은 미리 규정된 허용 오차 범위 Δf_ref 이내에서 송신된 신호의 캐리어 주파수 f_C _, _tx에 대응하는 기준 주파수 f_ref를 갖는 기준 신호(15)를 생성하는 단계(42)를 포함한다. 그에 의해, 기준 신호(15)는 기지국들에서 공통적으로 사용된 고정확도 기준 신호 소스들과 유사한 주파수 안정도를 갖는 예를 들면, 매우 안정한 발진기들을 포함하는 매우 정확한 기준 신호 소스(14)로 생성된다. 다른 단계(43)에서, 주파수 오프셋 f_o는 수신된 신호(12)의 추정된 캐리어 주파수 f_C _, _rx 및 생성된 기준 신호(15)의 기준 주파수 f_ref에 기초하여 추정된다. 상기 추정 단계의 가능한 물리적 실현들은 도 2 및 도 3을 참조하여 설명되었다.

당업자는 다양한 상기 기술된 방법들이 프로그래밍된 컴퓨터들 또는 신호 프로세서들에 의해 수행될 수 있다는 것을 이미 인식할 것이다. 여기서, 몇몇 실시예들은 명령들의 컴퓨터 판독가능 및 인코드 머신-실행가능 또는 컴퓨터 실행가능 프로그램들인, 프로그램 기억 장치들, 예를 들면, 디지털 데이터 기억 매체를 포함하도록 의도된다. 프로그램 기억 장치들은 예를 들면, 디지털 메모리들, 자기 디스크들 및 자기 테이프들과 같은 자기 기억 매체, 하드 드라이브들, 또는 선택적으로 판독가능한 디지털 데이터 기억 매체일 수 있다. 실시예들은 또한 상기 기술된 방법들의 상기 단계들을 수행하도록 프로그래밍된 컴퓨터들을 포함하도록 의도된다.

설명 및 도면들은 본 발명의 원리들을 단순히 예시한다. 따라서, 당업자들은 여기에 명시적으로 기술되거나 도시되지 않았지만, 본 발명의 원리들을 구현하고 그의 정신 및 범위내에 포함되는 다양한 장치들을 생각할 수 있을 것임이 이해될 것이다. 또한, 여기에 인용된 모든 예들은 주로 독자들이 본 발명의 원리들 및 시술을 발전시키는 발명자(들)에 의해 기여된 개념들을 이해하는 것을 돕기 위한 단지 교육학적인 목적들만을 위한 것으로 명확히 의도되고, 이러한 특별하게 인용된 예들 및 상태들에 대해 제한이 없는 것으로 이해되는 것이다. 더욱이, 본 발명의 원리들, 양태들, 및 실시예들, 또한 그의 특정 예들을 인용하는 여기에서의 모든 설명들은 그의 동등물들을 포함하도록 의도된다.

"프로세서", "신호 소스" 또는 "추정기"로서 라벨링된 임의의 기능 블록들을 포함하는 도면들에 도시된 다양한 요소들의 기능들은 예를 들면, 프로세서와 같은, 전용 하드웨어, 또한 적절한 소프트웨어와 결합하여 소프트웨어를 실행할 수 있는 하드웨어를 통해 제공될 수 있다. 프로세서에 의해 제공될 때, 기능들은 단일의 전용 프로세서에 의해, 단일의 공유 프로세서에 의해, 또는 그의 일부가 공유될 수 있는 복수의 개별적인 프로세서들에 의해 제공될 수 있다. 더욱이, 용어 "프로세서" 또는 "제어기"의 명시적인 사용은 소프트웨어를 실행할 수 있는 하드웨어를 배타적으로 말하는 것으로 해석되지 않아야 하고, 디지털 신호 프로세서(DSP) 하드웨어, 네트워크 프로세서, 주문형 반도체(ASIC), 필드 프로그래머블 게이터 어레이(FPGA), 소프트웨어를 저장하기 위한 판독 전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 및 비휘발성 기억 장치를 제한 없이 암시적으로 포함할 수 있다. 관습형 및/또는 주문형의 다른 하드웨어가 또한 포함될 수 있다.

여기에서 임의의 블록도들은 본 발명의 원리들을 구현하는 예시적인 회로의 개념도들을 나타내는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다. 유사하게, 임의의 플로차트들, 흐름도들, 상태 전이도들, 의사 코드 등이 컴퓨터 판독가능 매체에 실질적으로 나타내질 수 있고 그러한 컴퓨터 또는 프로세서가 명시적으로 도시되었든 되지 않았든 상기 컴퓨터 또는 상기 프로세서에 의해 그렇게 실행되는 다양한 프로세스들을 나타낸다는 것이 이해될 것이다.

111 : 무선 주파수 프로세싱부 112 : 디지털 기저대역 프로세싱부
113 : 국부 발진기 123 : 캐리어 주파수 추정기
131 : 주파수 오프셋 보상기

Claims

수신된 신호(12)의 캐리어 주파수와 송신된 신호의 캐리어 주파수 사이의 주파수 오프셋의 추정치(17)를 결정하기 위한 이동 단말 장치(10; 20; 30)에 있어서,
상기 수신된 신호(12)에 기초하여 상기 수신된 신호(12)의 상기 캐리어 주파수의 추정치(13)를 결정하기 위한 프로세서(11);
기지국들에서 사용된 고정확도 기준 신호 소스들과 유사한 주파수 안정성을 갖는, 상기 송신된 신호의 상기 캐리어 주파수에 대응하는 고정된 기준 주파수를 갖는 기준 신호(15)를 생성하기 위한 고정확도 기준 신호 소스(14); 및
상기 수신된 신호(12)의 상기 추정된 캐리어 주파수(13) 및 상기 기준 신호(15)의 상기 고정된 기준 주파수에 기초하여 상기 주파수 오프셋(17)을 추정하기 위한 추정기(16)를 포함하는, 이동 단말 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 프로세서(11)는 수신된 신호 주파수 스펙트럼의 중심 주파수에 기초하여 상기 수신된 신호(12)의 상기 캐리어 주파수의 상기 추정치(13)를 결정하도록 적응되는, 이동 단말 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 프로세서(11)는 상기 수신된 신호(12)에 기초하여, 상기 조정가능한 국부 발진기(113)의 주파수를 상기 수신된 신호(12)의 상기 캐리어 주파수에 동기화하여, 상기 조정가능한 국부 발진기(113)의 상기 동기화된 주파수를 상기 캐리어 주파수의 상기 추정치(13)로서 얻도록 적응되는, 이동 단말 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 추정기(16)는 상기 조정가능한 국부 발진기(113)의 상기 동기화된 주파수와 상기 기준 신호(15)의 상기 고정된 기준 주파수 사이의 차이에 기초하여 상기 주파수 오프셋을 추정하도록 적응되는, 이동 단말 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 추정기(16)는 상기 동기화된 주파수와 상기 기준 주파수 사이의 차이를 결정하기 위한 주파수 비교기를 포함하는, 이동 단말 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 프로세서(11)는 상기 기준 신호(15) 및 상기 기준 신호(15)를 상기 수신된 신호(12)와 혼합하는 것에 기초하여 얻어진 다운-변환된 신호(121)에 기초하여 상기 수신된 신호(12)의 상기 캐리어 주파수의 상기 추정치(13)를 결정하도록 적응되는, 이동 단말 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 고정확도 기준 신호 소스(14)는 상기 기준 신호(15)를 생성하도록 적응되어 그의 기준 신호가 ±0.1 ppm의 범위 내, 특히 ±0.05 ppm 내로 상기 송신된 신호의 상기 캐리어 주파수에 대응하는, 이동 단말 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 고정확도 기준 신호 소스(14)는 상기 수신된 신호(12)를 프로세싱하기 위해 사용된 다른 신호 소스들로부터 독립적으로 상기 기준 신호(15)를 생성하도록 적응되는, 이동 단말 장치.
제 1 항에 있어서,
역 통신 링크를 통해 무선 신호를 송신된 신호의 발신지로 송신하기 위한 송신기; 및
상기 추정된 주파수 오프셋(17)에 기초하여 상기 무선 신호의 캐리어 주파수를 구성하도록 적응되는 주파수 오프셋 보상기(131)를 추가로 포함하는, 이동 단말 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 주파수 오프셋으로서, 항공기내 위치된 이동 단말과 지상에 위치된 기지국 사이의 지상 이동 통신 네트워크를 사용하여 직접 공대지 통신을 위한 도플러 주파수 오프셋의 추정치를 결정하도록 적응되는, 이동 단말 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 수신된 신호(12)는 상기 수신된 신호의 수신기와 상기 송신된 신호의 송신기 사이의 무선 통신 채널에 의해 손상된 상기 송신 신호의 버전인, 이동 단말 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 송신된 신호는 코드 분할 멀티플렉싱 신호 또는 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 신호인, 이동 단말 장치.
지상 이동 통신 네트워크를 사용하여 직접 공대지 통신을 위한 제 1 항에 따른 상기 이동 단말 장치(10; 20; 30)를 포함하는, 항공기.
이동 단말에서 수신된 신호(12)의 캐리어 주파수와 송신된 신호의 캐리어 주파수 사이의 주파수 오프셋의 추정치(17)를 결정하는 방법(40)에 있어서,
상기 수신된 신호(12)의 상기 캐리어 주파수의 추정(13)을 상기 수신된 신호(12)에 기초하여 결정하는 단계(41);
기지국들에서 사용된 고정확도 기준 신호 소스들과 유사한 주파수 안전성을 갖는, 상기 송신된 신호의 상기 캐리어 주파수에 대응하는 고정된 기준 주파수를 갖는 고정확도 기준 신호(15)를 생성하는 단계(42); 및
상기 수신된 신호(12)의 상기 추정된 캐리어 주파수(13) 및 상기 기준 신호(15)의 상기 고정된 기준 주파수에 기초하여 상기 주파수 오프셋을 추정하는 단계(43)를 포함하는, 주파수 오프셋의 추정을 결정하는 방법.
컴퓨터 프로그램이 컴퓨터 또는 프로세서상에 실행될 때 제 14항의 방법을 수행하기 위한 프로그램 코드를 구비하는, 컴퓨터 프로그램.