(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＯＦＤＭ信号の直線エラー位相を補正する方法であって、前記方法は、
同期モジュールで選択された同期点と最大振幅を備えたピークのインデックスとにより同期点を選択し、
補正モジュールで、閾値を越えるピークの一つである同期点と最大振幅を備えたピークとの間の相違により同期点のバックオフを評価し、
そこにおいて、バックオフは、ＯＦＤＭ信号のサイクリックプリフィックスにおける遅延に対応し、
補正モジュールで、バックオフ値を利用したＯＦＤＭ信号のローテーションをオフセットすることを特徴とする。
【請求項２】
請求項１の方法において、バックオフ値を利用したＯＦＤＭ信号のローテーションをオフセットするために、オフセットには、ＯＦＤＭ信号のＯＦＤＭシンボルの夫々を適合させることを含む。
【請求項３】
請求項２の方法において、夫々のＯＦＤＭ信号の適合は、次の公式を使用して行われる。
【数１】
0005460579.tif 000007
但し、
【数２】
0005460579.tif 000008
であり、
Ｓciは適合したＯＦＤＭシンボル値、
SiはオリジナルのＯＦＤＭシンボル、
dはバックオフ値、
iは直流に対するサブキャリアのインデックス。
【請求項４】
ＯＦＤＭ信号の直線エラー位相を補正する装置であって、該装置は、
選択された同期点と最大振幅を備えたピークのインデックスとにより同期点を選択する同期モジュールと、
閾値を越えるピークの一つである同期点と最大振幅を備えたピークとの間の相違により前記同期点のバックオフを評価し、そこで、バックオフは、ＯＦＤＭ信号のサイクリックプリフィックスにおける遅延に対応し、バックオフ値を利用したＯＦＤＭ信号のローテーションをオフセットする補正モジュールと、
から成ることを特徴とする。
【請求項５】
請求項４の装置において、
補正モジュールは、補正済み信号を形成するため、補正ベクトルでＯＦＤＭ信号を補正する。
【請求項６】
請求項５の装置は、更に、
補正済み信号を補間するための補間モジュールから成る。
【請求項７】
請求項６の装置において、
補正モジュールは、前記信号をデローテートするためにＯＦＤＭ信号の夫々を適合させることを特徴とする。
【請求項８】
請求項７の装置において、補正モジュールは、次の公式を利用して前記信号のＯＦＤＭシンボルの夫々を適合させる。
【数３】
0005460579.tif 000009
但し、
【数４】
0005460579.tif 000010
であり、
Ｓciは適合したＯＦＤＭシンボル値、
SiはオリジナルのＯＦＤＭシンボル、
dはバックオフ値、
iは直流に対するサブキャリアのインデックス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力信号の直線エラー位相の補正方法及び装置に関し、より詳細にはＯＦＤＭ信号の直線エラー位相の補正方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この数十年においては、無線通信への関心が著しく高まってきている。斯かる関心により無線通信プロトコルや無線通信技術は開発改良されてきた。全ての無線通信には一つの共通項がある。即ち、無線でデータ伝送が可能なことである。しかしながら、無線データ伝送には干渉、ひずみ及び多重伝播またはマルチパスといった問題点がある。斯かる問題点を克服するために、より確実な変調技術と併せて受信データ信号を処理する技術が多数開発されてきた。一般的に使用される変調技術の中には直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）や直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）がある。
【０００３】
より詳細には、ＯＦＤＭ及びＯＦＤＭＡ変調技術にはマルチパスフェージング及び符号間干渉の影響を低減する埋め込み機構がある。例えば、マルチパスフェージング及び符号間干渉の影響を緩和するために、各々可変ガードインターバルを用いたり、ガードインターバルへサイクリックプリフィックスが導入されたりしている。これらの仕組みは有用ではあるものの、ＯＦＤＭ信号の受信及び処理には直線位相エラー及びサンプリングエラーといった、いまだ多くの課題が残っている。
【０００４】
従来技術に関する多くの文献において、ＯＦＤＭ及びＯＦＤＭＡ等の変調技術を利用して無線受信したデータの品質を改良する方法及び装置が提案されている。斯かる文献では概ね入力信号のプロファイルを行なって適切な同期、調整及び訂正を行なう技術が提案されている。こういったプロファイリングは入力信号の複合中になされるのが典型である。 
【０００５】
２０００年１１月、バオグオ・ヤン（Baoguo Yang）等により「ＩＥＥＥジャーナル・オン・セレクテッド・エリアズ・イン・コミュニケーションズ（IEEE Journal on selected areas in communications）」第１８巻、第１１号に「ＯＦＤＭ送信のタイミングのリカバリー（Timing Recovery for OFDM transmission）」と題する論文が掲載され、２ステップ方法によるプロファイリングが記載されている。この方法では第１ステップにおいて受信データ、より詳細には、サイクリックプリフィックスの自動相関を行う。一旦サイクリックプリフィックスが突き止められると、周波数領域において第２ステップを行なう。周波数領域でプロファイリングを行なうことは非常に複雑であるし、復号プロセスに対してレーテンシを加えるものであり、且つ、電力を更に必要とするのが典型であり、これは、例えばワイヤレスブロードバンド（Wireless Broadband）（WiBro）等のワイヤレスアプリケーションには向かないものである。さらに、この論文では直線位相エラーやサンプリングエラーの相関に関する問題については検討がなされていない。
【０００６】
２００５年１０月２５日に特許となりモトローラ社（Motorola, Inc）へ譲渡された米国特許第６，９５９，０５０号には、ＯＦＤＭ信号を時間、周波数及びパーサブキャリアローテーション（per-subcarrier rotation）において同期する間にプロファイリングを行なう方法及び装置が記載されている。より詳細には、斯かる特許においても２ステップ方法が記載されており、第１ステップでは、時間領域においてシンボルタイミング同期及び分数周波数同期が行なわれる。その後、プロセスの第２ステップでは、周波数領域においてパーサブキャリアローテーションの同期が開始される。しかしながら、この特許では直線位相エラーやサンプリングエラーの相関に関する問題については検討や解決がなされていない。
そこで、ＯＦＤＭ信号の直線位相エラーを補正するための方法や装置が必要となってくる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６，９５９，０５０号
【非特許文献１】
【０００８】
【非特許文献２】「ＩＥＥＥジャーナル・オン・セレクテッド・エリアズ・イン・コミュニケーションズ」の第１８巻、第１１号に掲載の論文「ＯＦＤＭ送信のタイミングのリカバリー」
【発明の概要】
【０００９】
本発明は、ＯＦＤＭ信号の直線エラー位相を補正する装置及び方法を提供する。本発明の装置及び方法は、ＯＦＤＭ信号の補間に先立って直線エラー位相を補正する。
【００１０】
このために、本発明は一態様においてはＯＦＤＭ信号の直線エラー位相を補正する方法に関している。直線エラー位相は、信号のバックオフに対応する信号のローテーションをオフセットすることで補正される。
【００１１】
別の態様においては、本発明はＯＦＤＭ信号の直線エラー位相を補正する装置に関している。この装置には信号のバックオフに対応する信号のローテーションをオフセットするための補正モジュールが含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】
図１は受信信号及びそのエコーを時間軸で図示するグラフである。
【図２】
図２は直線位相エラー及びサンプリングエラーにおける補間のエラーを複素平面で表したグラフである。
【図３】
図３はＯＦＤＭ信号のパイロットにおよぼす直線位相エラーの影響を周波数領域で図示したグラフである。
【図４】
図４は振幅の直線位相エラーの影響を周波数領域で図示したグラフである。
【図５】
図５A及び図５Bは本発明の一態様に基づいた、ＯＦＤＭ信号の直線エラー位相を補正する方法の実施例のフローチャートである。
【図６】
図６は本発明の一態様に基づいた装置のブロック図である。
【図７】
図７は本発明の別の態様に基づいた装置のブロック図である。
【図８】
図８は本発明の一態様に基づいた、ＯＦＤＭ信号の補正後のパイロットを周波数領域で図示したグラフである。
【図９】
図９は本発明の一態様に基づいた、補正後の振幅を周波数領域で図示したグラフである。
【発明の詳細な説明】
【００１３】
本発明はＯＦＤＭ信号の直線エラー位相を補正する方法及び装置に関する。本発明は従来技術の解決方法より多くの点において効果的であることを特徴とする。先ず、本発明はＯＦＤＭ信号の直線エラー位相の影響を単純且つ効果的な方法で補正する。このために、本発明はＯＦＤＭ信号の補間に先立ち、信号のバックオフに対応する信号のローテーションをオフセットする。
【００１４】
直線エラー位相はＯＦＤＭ信号中に様々な形で入り込んでくる。その一つはマルチパス環境下における同期点の選択により発生する。図１を参照すると、マルチパス環境下において受信される典型として第１信号とそのエコーが時間領域で図示されている。図１に示されているとおり、受信信号及びそのエコーは同時に受信されるが、時間領域においては同時発生したものではない。
【００１５】
故に、ＯＦＤＭ受信信号は時間領域で重ね合わされた第１信号とそのエコーで構成されるのが典型である。ＯＦＤＭ信号はその先端にシンボルの最後を繰り返すサイクリックプリフィックスを備えているため、サイクリックプリフィックスの最後を同期点として利用するのが一般的である。だがマルチパス環境下では、ＯＦＤＭ信号を、シンボル間干渉等の他のエラーを発生させることなく、適切に復調することのできる同期点を選択することが必要となる。例えば、選択した同期点が第１信号のサイクリックプリフィックスの最後にではなく、第１エコーのサイクリックプリフィックスの最後に対応する場合、バックオフが導入され、サブキャリア間で順に位相がローテーションされる。その位相ローテーションを複素平面にした例を図２に示している。図２により、当業者は標準的な直線補間が使用されている場合、直線エラー位相の存在下での補間エラーを理解することができる。図３及び図４を参照すると、それぞれＯＦＤＭ信号のパイロットにおよぼす直線位相エラーの影響及び振幅における直線位相エラーの影響を、周波数領域で図示している。図３及び図４から理解できるとおり、直線位相エラーはＯＦＤＭ信号のパイロット及び補正ベクトルの振幅にも影響力を持っている。より詳細には、図３に示される結果において、直線位相エラーによりパイロットは正弦波にされ、直線位相エラーがなければ、パイロットは直線となる。
【００１６】
図５Ａを参照すると、これは本発明の第一の実施例に基づくＯＦＤＭ信号の直線エラー位相を補正する方法１００のフローチャートである。一般的なやり方として、本発明の方法１００では信号のバックオフに対応するローテーションをオフセットすることにより、ＯＦＤＭ信号の直線位相エラーを補正する。  
【００１７】
この第一の実施例では、本発明の方法は詳しくはステップ１１０で同期点を選択するところから始まる。次に、ステップ１２０でバックオフ値の評価へ進む。このバックオフはＯＦＤＭ信号のサイクリックプリフィックスにおける遅延に対応している。バックオフ値の評価にはさまざまな方法や技法を用いることができる。典型的な技法を後ほどより詳細に記載する。本発明の方法は次にバックオフ値に対応したローテーションのオフセットを行なうステップ１３０へと続く。例えば、オフセットを行なうステップ１３０は、信号の各ＯＦＤＭシンボルを適合させる内容とすることができる。先に記載したように、ＯＦＤＭ信号のローテーションはバックオフ値に対応しており、選択した同期点に向けて順にサイクリックプリフィックスが遅延する。したがって、ＯＦＤＭシンボルはステップ１３０で、評価済みのバックオフ値に対応した角度のＯＦＤＭ信号の各ＯＦＤＭシンボルを非ローテート化するようにして適合させる。
【００１８】
次にこの方法はステップ１４０へと進み、オフセット信号のパイロットの補間及び対応する補正ベクトルの算出を行なう。この補間は、例えば信号のパイロットを補間するといった、当業者の知るどのやり方でも実施可能である。その後、補正ベクトルを用いて信号を補正するステップ１５０へ進む。
【００１９】
図５Ｂを参照すると、第二の実施例に基づくＯＦＤＭ信号の直線エラー位相の補正手法が示されている。この第二の実施例において、方法１００は同期点を選択するステップ１１０からスタートする。次に、ステップ１２０でバックオフの評価に進む。その後、パイロットのバックオフ値に対応したローテーションのオフセットへと進む。続いてステップ１４０でパイロットを補間し、対応する補正ベクトルを算出する。次にこの方法は、補間した補正ベクトルを後補正するステップ１４５へ進み、続いて信号を補正するステップ１５０へ移る。
【００２０】
以下に、ステップ１１０における同期点の選択及びステップ１２０におけるバックオフの評価の典型的な方法を記載する。この方法は典型例を示すためにのみ記載するものである。例えば、同期点を選択するには、入力信号を自動相関し、その自動相関した信号のプラトーを突き止め、そのプラトーの一部を自動相関し、得られたカーブのピークを突き止める。次に基準波形を抽出し、同定した基準波形に対し、同定したプリアンブルと共に時間領域において相互相関を行う。その後、相互相関ステップの結果を合計し、適した最大ピークを同定する。次にこの方法は閾値の算出へと進む。好都合にも、閾値は定数、例えばｋで割った相互相関の最大ピークの振幅に相当する。定数ｋは異なる値に設定して様々な環境に対応することができる。例えば、市街環境と田園環境では、ｋのパラメータは大きく変動する。本方法では、次いで、閾値を越えるピークを同定し、それら閾値を越えるピークの一つを同期点として選択する。最後に、バックオフは選択された同期点と最大振幅を備えたピークのインデックスとの相違に相当する。
【００２１】
図５Ａに戻って参照してみると、本発明に係る発明の第一の実施例はステップ１３０において、以下の公式を用いることでＯＦＤＭシンボルのローテーションのオフセットを行なうことができる。
【００２２】
【数１】
0005460579.tif 000002
【００２３】
但し、
【００２４】
【数２】
0005460579.tif 000003
【００２５】
であり、Sciは適合したＯＦＤＭシンボル値、SiはオリジナルのＯＦＤＭシンボル、dはバックオフ値、iは直流に対するサブキャリアのインデックスである。
【００２６】
しかしながら、本発明に係る方法の第二の実施例が適用される場合、ステップ１３０ａにおいて、以下の公式を用いてパイロットのローテーションをオフセットする。
【００２７】
【数３】
0005460579.tif 000004
【００２８】
但し、
【００２９】
【数４】
0005460579.tif 000005
【００３０】
であり、Cpcはパイロットpに対して適合した補正ベクトル値、Cpはオリジナルの補正ベクトル、dはバックオフ値、pは直流に対するパイロットのインデックスである。したがって、補間済み信号を後補正するステップ１３０bは以下の公式を用いて実施される。
【００３１】
【数５】
0005460579.tif 000006
【００３２】
但し、Crmは補間後に得られる補正ベクトルであり、Cmは補正後の補正ベクトルであり、mは直流に対するサブキャリアのインデックスである。
【００３３】
信号を補正するステップ１４０が、ステップ１５０で用いられた補間方法に対応する補正ベクトルを用いて実行されることは、当業者には明白である。そのため、補間ステップ１５０が信号のパイロットの補間を実行する際、補正ベクトルにはパイロットの補正値が含まれる。
【００３４】
次に本発明の装置に話題を移す。図６を参照すると、本発明の第一の態様に係る装置のブロック図が示されている。この装置２００には入／出力ユニット２１０、同期モジュール２２０、補正モジュール２３０、補間モジュール２４０、チャネルトラッカーモジュール２５０が含まれる。入／出力ユニット２１０は補正を受けるＯＦＤＭ信号を受信する。受信されたＯＦＤＭ信号は同期モジュール２２０へと送られ、そこで同期点が選択される。ＯＦＤＭ信号及び同期点に関する情報は補正モジュール２３０へ送られる。補正モジュール２３０は、ＯＦＤＭ信号の直線位相エラーをオフセットするようＯＦＤＭシンボルを適合させる。より正確には、補正モジュール２３０は同期点のためのバックオフを評価し、そのバックオフに対応する信号のローテーションをオフセットするためにＯＦＤＭシンボルを適合させる。次に、補正されたＯＦＤＭ信号は補間モジュール２４０へ送られ、ＯＦＤＭ信号のパイロットを用いて補間される。補間された信号は次にチャネルトラッカーモジュール２５０へ送られ、その補間済み信号におけるチャネル周波数応答が算出される。
【００３５】
図７を参照すると、本発明の他の態様に係る装置のブロック図が示されている。この実施例においては、装置２００はＯＦＤＭ受信装置３００に組み込まれている。入／出力モジュール２１０の入力部は無線周波数ステージ３１０に組み込まれている。同期モジュール２２０はオートコリレータ３２０及びクロスコリレータ３３０で構成される。さらに、必要であれば、同期モジュール２２０にはさらに同期バッファ３４０を加えることもできる。補正モジュール２３０は、コーディック（CORDIC）スロープ算出モジュール３７０と関連したコーディック（CORDIC）演算器３６０で構成されている。補間モジュール２４０はチャネルトラッカー３５０に含まれている。
【００３６】
同時に図８及び図９を参照すると、それぞれ補正後のＯＦＤＭ信号のパイロットを周波数領域で図示したグラフ、及び補正後の振幅を周波数領域で図示したグラフである。グラフから分かる通り、表示されたパイロット及び振幅は本発明の装置により補正され、直線位相エラーは補正されている。
【００３７】
本発明を好適な実施例で説明してきた。上記に説明した実施例は単に説明のためのものであり、本発明を限定するものではないことは当業者に自明のことである。好適な実施例の説明において説明をした本方法及び装置は本発明の範囲を逸脱することなく修正することが可能である。本発明の範囲は添付の請求項を参照して画定すべきものであり、斯かる請求項が求める保護を画するものである。
【図１】
0005460579.tif 000011
【図２】
0005460579.tif 000012
【図３】
0005460579.tif 000013
【図４】
0005460579.tif 000014
【図５】
0005460579.tif 000015
【図６】
0005460579.tif 000016
【図７】
0005460579.tif 000017
【図８】
0005460579.tif 000018
【図９】
0005460579.tif 000019