(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の後続するデータシンボルを含む受信信号の周波数オフセットを推定する方法であって、
間に第１の時間距離を有する２つの受信シンボル間の受信信号の計算された位相の変化から前記周波数オフセットの第１の推定値を決定するステップと、
前記第１の時間距離とは異なる時間距離を間に有する２つの受信シンボル間の前記受信信号の計算された位相の変化から前記周波数オフセットの少なくとも１つの更なる推定値を決定するステップと、
前記第１の推定値及び前記更なる推定値の各々に対して、前記推定値が決定された際に使用された前記２つの受信シンボル間の前記距離から周波数周期性を決定するステップと、
前記推定値に整数値と前記周波数周期性との積を加算して各推定値に対して計算された周波数値が少なくとも互いにほぼ等しくなるように、前記第１の推定値及び前記更なる推定値の各々に対する前記整数値を含む整数値の集合を決定するステップと、
前記周波数オフセットの補正済み推定値を前記決定された整数値の集合から計算するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記各推定値に対して整数値の集合を決定するステップは、
各推定値及び複数の整数値の各々に対して対応する周波数値を計算するステップと、
種々の推定値に対して計算された前記周波数値を比較し、互いに最も近接する周波数値を与える各推定値に対して前記整数値を選択するステップとを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記各推定値に対して整数値の集合を決定するステップ及び前記周波数オフセットの補正済み推定値を計算するステップは、
整数値の複数の組み合わせの各々に対して、確率関数を最大にする周波数値として最適な周波数値を計算するステップと、
最適な周波数値毎に尤度を計算するステップと、
前記周波数オフセットの補正済み推定値として最大尤度を有する前記最適な周波数値を選択するステップとを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記各推定値に対して整数値の集合を決定するステップ及び前記周波数オフセットの補正済み推定値を計算するステップは、
前記第１の推定値と前記更なる推定値との間の少なくとも１つの差分を計算するステップと、
事前に計算された差分値毎に対応する整数値の集合を示すテーブルに格納された事前に計算された差分値と前記少なくとも１つの差分とを比較するステップと、
前記テーブルにおいて前記少なくとも１つの計算された差分に対応する前記整数値の集合を読み出すステップとを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記周波数オフセットの補正済み推定値を計算するステップは、
前記テーブルにおいて読み出された前記整数値の集合から前記第１の推定値及び前記更なる推定値の各々に対する前記周波数オフセットの補正済み推定値を計算するステップを更に含むことを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記周波数オフセットの前記補正済み推定値として前記決定された整数値の集合の前記整数値のうちの１つに対応する周波数値を選択するステップを更に含むことを特徴とする請求項２又は５記載の方法。
【請求項７】
前記決定された整数値の集合の前記整数値に対応する周波数値の平均値を計算するステップと、
前記周波数オフセットの前記補正済み推定値として前記平均値を選択するステップとを更に含むことを特徴とする請求項２又は５記載の方法。
【請求項８】
前記決定された整数値の集合の前記整数値に対応する周波数値の重み付き平均値を計算するステップと、
前記周波数オフセットの前記補正済み推定値として前記重み付き平均値を選択するステップと
を更に含むことを特徴とする請求項２又は５記載の方法。
【請求項９】
前記周波数オフセットの前記補正済み推定値を取得するために、各信号対雑音比に対応する重みを、前記決定された整数値の集合の前記整数値に対応する周波数値と混合するステップを更に含むことを特徴とする請求項２又は５記載の方法。
【請求項１０】
複数の後続するデータシンボルを含む受信信号の周波数オフセットを推定するように構成された受信機であって、
間に第１の時間距離を有する２つの受信シンボル間の受信信号の計算された位相の変化から前記周波数オフセットの第１の推定値を決定するように構成された第１の周波数オフセット推定器と、
前記第１の時間距離とは異なる時間距離を間に有する２つの受信シンボル間の前記受信信号の計算された位相の変化から前記周波数オフセットの少なくとも１つの更なる推定値を決定するように構成された少なくとも１つの更なる周波数オフセット推定器と、
前記第１の推定値及び前記更なる推定値の各々に対して、前記推定値が決定された際に使用された前記２つの受信シンボル間の前記距離から周波数周期性を決定する手段と、
前記推定値に整数値と前記周波数周期性との積を加算して各推定値に対して計算された周波数値が少なくとも互いにほぼ等しくなるように、前記第１の推定値及び前記更なる推定値の各々に対する前記整数値を含む整数値の集合を決定する手段と、
前記周波数オフセットの補正済み推定値を前記決定された整数値の集合から計算する手段と
を備えることを特徴とする受信機。
【請求項１１】
前記受信機は、
各推定値及び複数の整数値の各々に対して対応する周波数値を計算し、
種々の推定値に対して計算された前記周波数値を比較し且つ互いに最も近接する周波数値を与える各推定値に対して前記整数値を選択することにより、各推定値に対して整数値の集合を決定するように構成されることを特徴とする請求項１０記載の受信機。
【請求項１２】
前記受信機は、
整数値の複数の組み合わせの各々に対して、確率関数を最大にする周波数値として最適な周波数値を計算し、
最適な周波数値毎に尤度を計算し、
前記周波数オフセットの補正済み推定値として最大尤度を有する前記最適な周波数値を選択することにより、各推定値に対して整数値の集合を決定し且つ前記周波数オフセットの補正済み推定値を計算するように構成されることを特徴とする請求項１０記載の受信機。
【請求項１３】
前記受信機は、
前記第１の推定値と前記更なる推定値との間の少なくとも１つの差分を計算し、
事前に計算された差分値毎に対応する整数値の集合を示すテーブルに格納された事前に計算された差分値と前記少なくとも１つの差分とを比較し、
前記テーブルにおいて前記少なくとも１つの計算された差分に対応する前記整数値の集合を読み出すことにより、各推定値に対して整数値の集合を決定し且つ前記周波数オフセットの補正済み推定値を計算するように構成されることを特徴とする請求項１０記載の受信機。
【請求項１４】
前記テーブルにおいて読み出された前記整数値の集合から前記第１の推定値及び前記更なる推定値の各々に対する前記周波数オフセットの補正済み推定値を計算することにより前記周波数オフセットの補正済み推定値を計算するように更に構成されることを特徴とする請求項１３記載の受信機。
【請求項１５】
前記周波数オフセットの前記補正済み推定値として前記決定された整数値の集合の前記整数値のうちの１つに対応する周波数値を選択するように更に構成されることを特徴とする請求項１１又は１４記載の受信機。
【請求項１６】
前記決定された整数値の集合の前記整数値に対応する周波数値の平均値を計算し、
前記周波数オフセットの前記補正済み推定値として前記平均値を選択するように更に構成されることを特徴とする請求項１１又は１４記載の受信機。
【請求項１７】
前記決定された整数値の集合の前記整数値に対応する周波数値の重み付き平均値を計算し、
前記周波数オフセットの前記補正済み推定値として前記重み付き平均値を選択するように更に構成されることを特徴とする請求項１１又は１４記載の受信機。
【請求項１８】
前記周波数オフセットの前記補正済み推定値を取得するために各信号対雑音比に対応する重みを、前記決定された整数値の集合の前記整数値に対応する周波数値と混合するように更に構成されることを特徴とする請求項１１又は１４記載の受信機。
【請求項１９】
請求項１０から１８のいずれか１項に記載の受信機を備えたユーザ機器。
【請求項２０】
コンピュータに、請求項１から９のいずれか１項に記載の方法における各ステップを実行させるためのコンピュータプログラム。
【請求項２１】
コンピュータに、請求項１から９のいずれか１項に記載の方法における各ステップを実行させるためのプログラムを格納したコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、複数の後続するデータシンボルを含む受信信号の周波数オフセットを推定することに関する。
【背景技術】
【０００２】
移動通信システムにおいて、周波数オフセットを推定し且つ補償する必要がある。これらのオフセットは、例えば精度の低いクロック又は温度の変動に起因するが、ユーザ機器が基地局に向かって又は基地局とは逆方向に移動している時にドップラーシフトも発生する。
【０００３】
従って、これらの問題を軽減するために、自動周波数制御（ＡＦＣ）アルゴリズムが使用される。周波数オフセットを推定するために、通信システムの種類に依存して種々の方法が使用可能である。
【０００４】
直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）において、周波数オフセットは、例えば受信したパイロットシンボルの位相変化を２つの異なるシンボル間で比較することにより推定される。チャネルがその時間の間不変であるという仮定の下、周波数オフセットは２つの受信パイロットシンボルを相関することにより推定される。結果の引数は、周波数オフセットを与える。しかし、この引数は−πとπとの間の数字であるため、周波数オフセットのために起こる２つの異なるシンボル間の位相変化の絶対値がπ未満である場合にのみ結果は正確である。従って、２つの異なるシンボル間の所定の距離に対して検出可能な周波数オフセットには限界がある。２つの異なるシンボル間の距離が大きい程、検出可能な周波数オフセットは小さくなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
２つの異なるシンボル間の距離が大きい場合、推定の精度は良い。しかし、距離が大きい程、周波数オフセットに対するナイキスト周波数は小さくなる。ナイキスト周波数は、推定可能な最大の周波数オフセットを与える。
【０００６】
一例として、ダウンリンクにおいて多元接続技術としてＯＦＤＭを使用する第３世代（３Ｇ）ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）（３Ｇ  ＬＴＥ）のパイロットは、７つのシンボルから成る各スロットのシンボル０及び４に配置される。２つのパイロット間の最短距離は３シンボル分であり、ナイキスト周波数すなわち位相変化の絶対値に対するπ限界を超えずに推定可能な最大周波数オフセットは２．３３ｋＨｚと計算される。しかし、正確に推定されないより大きな周波数オフセットが起こる可能性がある。
【０００７】
例えば高速列車の例において動作するために、基地局が線路に近接していて１３００Ｈｚのドップラー周波数の場合、アルゴリズムは速い周波数変化に対応できる必要がある。特に、バッテリの節電をするために、ユーザ機器は受信が中断される周期を使用してもよいため、周波数変化は２つの測定値の間の２６００Ｈｚの周波数ジャンプと考えられる。周波数オフセットが所定の期間にわたる受信信号の位相変化から推定される他の通信システムにおいても同様である。
【０００８】
通信システムにおいて、より大きな周波数オフセットに対応できるアルゴリズムが必要とされる。
【０００９】
従って、本発明の実施形態の目的は、複数の後続するデータシンボルを含む受信信号の周波数オフセットを推定する方法であり、従来の方法より大きな周波数オフセットを正確に検出できる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の実施形態によると、上記目的は、複数の後続するデータシンボルを含む受信信号の周波数オフセットを推定する方法であり、間に第１の時間距離を有する２つの受信シンボル間の受信信号の計算された位相の変化から前記周波数オフセットの第１の推定値を決定するステップを含む方法において達成される。上記目的は、この方法が、前記第１の時間距離とは異なる時間距離を間に有する２つの受信シンボル間の受信信号の計算された位相の変化から前記周波数オフセットの少なくとも１つの更なる推定値を決定するステップと、前記第１の推定値及び前記更なる推定値の各々に対して、前記推定値が決定された際に使用された２つの受信シンボル間の距離から周波数周期性を決定するステップと、推定値に加算された整数値と乗算された周波数周期性として各推定値に対して計算された周波数値が少なくとも互いにほぼ等しくなるように前記第１の推定値及び前記更なる推定値の各々に対する整数値を含む整数値の集合を決定するステップと、前記周波数オフセットの補正済み推定値を決定された整数値の集合から計算するステップとを更に含むことで達成される。
【００１１】
周波数オフセットの推定が異なる期間にわたり測定された複数の推定値の組み合わせに基づく場合、これらの推定値は異なる周波数周期性を有するため、元の推定値に対するナイキスト周波数を超える周波数オフセットも種々の推定値に対する可能な周波数オフセット値を比較することにより推定される。
【００１２】
一実施形態において、各推定値に対して整数値の集合を決定するステップは、各推定値及び複数の整数値の各々に対して対応する周波数値を計算するステップと、種々の推定値に対して計算された周波数値を比較し且つ互いに最も近接する周波数値を与える各推定値に対して整数値を選択するステップとを含む。本実施形態は、２つの関連する計算された周波数値が完全に合致しない可能性のある雑音のある環境においても有用である。
【００１３】
２つの関連する計算された周波数値が完全に合致しない可能性のある雑音のある環境においても有用である別の実施形態において、各推定値に対して整数値の集合を決定するステップ及び前記周波数オフセットの補正済み推定値を計算するステップは、整数値の複数の組み合わせの各々に対して、確率関数を最大にする周波数値として最適な周波数値を計算するステップと、最適な周波数値毎に尤度を計算するステップと、前記周波数オフセットの補正済み推定値として最大尤度を有する最適な周波数値を選択するステップとを含む。
【００１４】
更に別の実施形態において、各推定値に対して整数値の集合を決定するステップ及び前記周波数オフセットの補正済み推定値を計算するステップは、前記第１の推定値と前記更なる推定値との間の少なくとも１つの差分を計算するステップと、事前に計算された差分値毎に対応する整数値の集合を示すテーブルに格納された事前に計算された差分値と少なくとも１つの差分とを比較するステップと、前記テーブルにおいて少なくとも１つの計算された差分に対応する整数値の集合を読み出すステップとを含む。
【００１５】
後者の実施形態において、前記周波数オフセットの補正済み推定値を計算するステップは、前記テーブルにおいて読み出された整数値の集合から前記第１の推定値及び前記更なる推定値の各々に対する前記周波数オフセットの補正済み推定値を計算するステップを含んでもよい。
【００１６】
方法は、一実施形態において、前記周波数オフセットの補正済み推定値として決定された整数値の集合の整数値のうちの１つに対応する周波数値を選択するステップを更に含んでもよい。異なる一実施形態において、方法は、決定された整数値の集合の整数値に対応する周波数値の平均値を計算するステップと、前記周波数オフセットの補正済み推定値として前記平均値を選択するステップとを更に含んでもよい。更なる一実施形態において、方法は、決定された整数値の集合の整数値に対応する周波数値の重み付き平均値を計算するステップと、前記周波数オフセットの補正済み推定値として前記重み付き平均値を選択するステップとを更に含んでもよい。
【００１７】
あるいは、方法は、前記周波数オフセットの補正済み推定値を取得するために各信号対雑音比に対応する重みを有する決定された整数値の集合の整数値に対応する周波数値を混合するステップを含んでもよい。このように、最適な推定値は雑音のある環境において取得される。
【００１８】
更に本発明の実施形態は、複数の後続するデータシンボルを含む受信信号の周波数オフセットを推定するように構成された受信機に関する。受信機は、間に第１の時間距離を有する２つの受信シンボル間の受信信号の計算された位相の変化から前記周波数オフセットの第１の推定値を決定するように構成された第１の周波数オフセット推定器を備える。受信機は、前記第１の時間距離とは異なる時間距離を間に有する２つの受信シンボル間の受信信号の計算された位相の変化から前記周波数オフセットの少なくとも１つの更なる推定値を決定するように構成された少なくとも１つの更なる周波数オフセット推定器と、前記第１の推定値及び前記更なる推定値の各々に対して、推定値が決定された際に使用された２つの受信シンボル間の距離から周波数周期性を決定する手段と、推定値に加算された整数値と乗算された周波数周期性として各推定値に対して計算された周波数値が少なくとも互いにほぼ等しくなるように前記第１の推定値及び前記更なる推定値の各々に対する整数値を含む整数値の集合を決定する手段と、前記周波数オフセットの補正済み推定値を決定された整数値の集合から計算する手段とを更に備える。
【００１９】
方法に対して上述された例に対応する実施形態は、受信機にも適用される。
【００２０】
更に本発明の実施形態は、そのような受信機を備えるユーザ機器に関する。
【００２１】
また、本発明の実施形態は、コンピュータプログラム及び上述した方法を実行するためのプログラムコード手段を含むコンピュータ可読媒体に関する。
【００２２】
本発明の実施形態は、図面を参照して以下により完全に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】ＯＦＤＭシンボルが有用な部分及びガードインターバルから構成される方法を示す図である。
【図２】３Ｇ  ＬＴＥシステムに対するパイロットパターンを示す図である。
【図３】周波数オフセット推定値が推定に使用されたパイロット間に３シンボル分の距離を有する推定器に対する異なる真の周波数オフセットを提示できる方法を示す図である。
【図４】推定器が推定に使用されたパイロットの間に４シンボル分及び７シンボル分の距離を有し、検出される真の周波数が双方の推定器に対するナイキスト周波数内である同様の状況を示す図である。
【図５】推定器が推定に使用されたパイロット間に４シンボル分及び７シンボル分の距離を有し、検出される真の周波数が双方の推定器に対するナイキスト周波数外である同様の状況を示す図である。
【図６】本発明の実施形態を示すフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態を示すブロック図である。
【図８】周波数オフセット値に対する最大尤度が計算される一実施形態を示すフローチャートである。
【図９】種々の推定器からの推定値間の差分が計算され且つテーブルと比較される方法を示す図である。
【図１０】図９の方法を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施形態の利点を示すシミュレーション結果を示す図である。
【図１２】種々のサブキャリアにおけるパイロットを使用することを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の実施形態は、周波数オフセットが所定の期間にわたる受信信号の位相変化から推定される種々の通信システムにおいて使用される。そのようなシステムの一例は、例えば第３世代（３Ｇ）ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）（３Ｇ  ＬＴＥ）で使用されるような直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）である。この例は、本発明の実施形態を説明するために以下において使用される。
【００２５】
ＯＦＤＭシステムにおいて、元のデータストリームが対応する低シンボルレートで複数の並列データストリームに多重化されるマルチキャリア方式は、データ転送速度を低減せずにシンボルレートを低減することにより符号間干渉（ＩＳＩ）を低減するために使用される。符号間干渉は、信号が送信される際に介するマルチパスチャネルに対するチャネルインパルス応答の遅延拡散のために起こる。並列データストリームの各々は異なるサブキャリア周波数で変調され、結果として得られる信号は送信機から受信機に同一の帯域で共に送信される。一般に、多くの異なるサブキャリア周波数、すなわち数百又は数千のサブキャリア周波数が使用され、それらの周波数は互いに非常に近接している必要がある。受信機において、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）は、並列データストリームを分離し且つ元のデータストリームを回復するために使用される。
【００２６】
符号間干渉を更に低減するために、サブキャリアの集合により構成された各ＯＦＤＭシンボルは期間ＴSで送信され、期間ＴSは、期間ＴUを有する有用な部分及び期間ＴGを有するガードインターバル（ＧＩ）又はサイクリックプレフィックス（ＣＰ）の２つの部分から成る。ガードインターバルは、有用な部分ＴUの周期的継続から成り、プレフィックスとしてシンボルの前にある。これを図１に示し、ＴUはシンボルの有用な部分の長さであり、ＴGはガードインターバルの長さである。ＴGが最大チャネル遅延より長い限り、先行するシンボルの全ての反射はガードインターバルを無視することにより受信機において除去され、符号間干渉は回避される。
【００２７】
ＯＦＤＭを利用する送信システムの一例として、３Ｇ  ＷＣＤＭＡ規格の発展と考えられる第３世代（３Ｇ）ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）（３Ｇ  ＬＴＥ）と呼ばれる新しい融通性のあるセルラシステムの提案について説明できる。このシステムは、ダウンリンクにおいてＯＦＤＭを多元接続技術として使用し（ＯＦＤＭＡと呼ばれる）、１．２５ＭＨｚ〜２０ＭＨｚの範囲の帯域幅で動作可能である。更に最大１００Ｍｂ／ｓのデータ転送速度が最大帯域幅に対してサポートされる。
【００２８】
ＯＦＤＭ信号が別個に変調された多くのサブキャリアを含むため、各シンボルは、各々が１つのシンボルにおいて１つのサブキャリアで搬送される変調に対応する複数の「セル」に分割されると考えられてもよい。これらのセルの一部は、送信された値が受信機にとって既知である参照情報により変調されるパイロットセルである。３Ｇ  ＬＴＥの専門用語によると、セルはリソース要素と呼ばれてもよく、パイロットセルはパイロットシンボル、参照シンボル又は単にパイロットと呼ばれてもよい。
【００２９】
ＯＦＤＭ受信機において、受信信号は、並列データストリームがＦＦＴで分離される前にサンプリングされる。サンプリングレートｆsはＮ・ｆuと等しく、ＮはＦＦＴのサイズすなわちサブキャリアの数であり、ｆuはサブキャリア間隔である。これは、シンボルの有用な部分ＴUの間、信号がＮ回サンプリングされることを意味する。一例として、２０ＭＨｚの帯域幅を使用する３Ｇ  ＬＴＥにおいて、ＦＦＴのサイズはＮ＝２０４８であり、ＴUの間に２０４８個のサブキャリア及び２０４８個のサンプルがあることを意味する。ＣＰの長さが短いバージョン、すなわちスロット毎に７個のシンボルがあるバージョンにおいて、ＴGの間のサンプル数は、スロットの第１のシンボルに対しては１６０個であり、後続のシンボルに対しては１４４個である。
【００３０】
一般に通信システムにおいて受信機と受信信号との間の同期を保証するために、受信信号の時間及び周波数が受信機において正確に推定されることが要求される。移動通信システムにおいて、周波数オフセットを推定し且つ補償する必要がある。これらのオフセットは、例えば精度の低いクロック又は温度の変動により発生するが、基地局に向かって移動するか又は基地局とは逆方向に移動する場合はドップラーシフトも発生する。従って、これらの問題を軽減するために自動周波数制御（ＡＦＣ）アルゴリズムが使用される。周波数オフセットを推定するために、通信システムの種類に依存して種々の方法が使用可能である。周波数推定アルゴリズムは、当該技術において既知であり、例えばＧＳＭ及びＷＣＤＭＡシステムにおいて使用され、ＯＦＤＭシステムにおいても使用可能である。これらのアルゴリズムによる基本概念は、２つの時間の間における位相の変化量を考慮することである。従って、ＯＦＤＭにおいて、周波数オフセットは、例えば２つの異なるシンボルｌ及びｌ＋ｌ'の間の受信パイロットの位相変化を比較することにより推定される。
【００３１】
受信信号は以下のようにモデル化される。
【００３２】
【数１】
0005438123.tif 000002
【００３３】
式中、ＮはＦＦＴのサイズであり、ｋはサブキャリアインデックスであり、ｌはシンボルインデックスであり、ｖはキャリア間隔に正規化された周波数オフセットである。更に、ｍlはシンボルｌの開始のサンプルインデックスであり、ｈ（ｋ，ｌ）は時間位置ｋ及び周波数位置ｌのチャネルを示し、ｓ（ｋ，ｌ）は送信信号であり、ｗ（ｋ，ｌ）は雑音である。
【００３４】
例えばｒ（ｋ，ｌ＋ｌ'）及びｒ（ｋ，ｌ）がｌ'シンボルだけ離間した受信信号の２つのサンプルである場合、並びに対応する送出された信号が同一であり且つチャネルが不変であると更に仮定される場合、大まかに言うと、ｒ（ｋ，ｌ＋ｌ'）とｒ（ｋ，ｌ）との間の差分は、ｌ'シンボルの間の変化量の基準である。更に詳細にするために、変化の唯一の理由が正規化された周波数オフセットｖであると仮定した場合、以下が成り立つ。
【００３５】
【数２】
0005438123.tif 000003
【００３６】
従って、その期間中にチャネルｈ（ｋ，ｌ）が不変であるという仮定の下、２つの受信パイロットシンボルを相関する変数ｚ（ｋ，ｌ）の位相がシンボルｌからシンボルｌ＋ｌ'へのサンプルｒの位相の変化に対応するため、ｖを推定するアルゴリズムはこの変数ｚ（ｋ，ｌ）に基づくことが多い。
【００３７】
【数３】
0005438123.tif 000004
【００３８】
正規化された周波数オフセットはこの変数の引数から推定される。
【００３９】
【数４】
0005438123.tif 000005
【００４０】
しかし、この変関数は−πとπとの間の結果を生成するため、周波数オフセットのために起こる２つの異なるシンボル間の位相変化がこの範囲内である場合にのみ推定は正確である。「真」の位相変化がこの範囲外である場合、それは範囲内の値で置換され、間違った周波数が推定される。従って、２つの異なるシンボル間の所定の距離に対して検出可能な周波数オフセットには限界がある。この限界は以下の式で定義される。
【００４１】
【数５】
0005438123.tif 000006
【００４２】
これにより以下が得られる。
【００４３】
【数６】
0005438123.tif 000007
【００４４】
又は
【００４５】
【数７】
0005438123.tif 000008
【００４６】
式中、ｆuはキャリア間隔であり、ｆは周波数オフセットである。式（７）の右辺は、検出可能な最大周波数オフセットであるナイキスト周波数を定義する。
【００４７】
距離ｍl+l'−ｍlが大きい場合、推定値の精度は十分であるが、その一方で距離が更に大きくなると、式（７）で定義されるように推定可能な最大周波数オフセットを与えるナイキスト周波数は小さくなることが上記式から分かる。これは、２つの異なるシンボル間の距離がより大きいと、実際の位相変化が−π〜πの範囲外になる可能性が増加し、この場合、式（４）は間違った周波数オフセットの推定値を提示する。
【００４８】
上述した例において、すなわち２０ＭＨｚの帯域幅及び短いＣＰの長さを使用する３Ｇ  ＬＴＥにおいて、パイロットパターンが図２に示される。図示されるように、パイロットは各スロット又はリソースブロックの第１のシンボル及び第５のシンボル（すなわち、シンボル０及び４）に配置される。第５のシンボルのパイロットは、第１のシンボルのパイロットに対して３サブキャリアだけシフトされている。従って、図示するように、周波数オフセットは、例えば３、４又は７シンボル分の距離を有するパイロット間の位相変化を比較することにより推定される。２つのパイロット間の最短距離は３シンボル分である。尚、シンボル０及び４のパイロットは、同一のサブキャリアに配置されないため、例えば異なるサブキャリアに配置されたパイロット間の平均をとるといった特定の構成が使用される必要がある。これを行う方法については後述する。シンボル毎のサンプル数及びサイクリックプレフィックス長を挿入すると、３シンボル分の距離に対するナイキスト周波数は式（７）に従って計算され、以下が得られる。
【００４９】
【数８】
0005438123.tif 000009
【００５０】
周波数オフセットを推定するために間に４又は７シンボル分の距離を有するパイロットを使用することにより、より小さな異なるナイキスト周波数が得られる。４シンボル分の距離の場合、ナイキスト周波数は１．７５ｋＨｚと計算され、７シンボル分の場合は１ｋＨｚと計算される。
【００５１】
これは、−２．３３ｋＨｚ〜２．３３ｋＨｚの範囲の周波数オフセットのみが正確に推定されることを意味する。しかし、これは常に十分なわけではない。一例として、高速列車の例において動作するために、基地局が線路に近接していて１３００Ｈｚのドップラー周波数の場合、アルゴリズムは速い周波数変化に対応できる必要がある。特に、バッテリの節電をするために、ユーザ機器がＤＲＸ（不連続受信）周期を使用してもよいため、周波数変化は２つの測定値の間の２６００Ｈｚの周波数ジャンプと考えられる。従って、より大きい周波数オフセットに対応できるアルゴリズムが必要とされる。
【００５２】
周波数オフセットが▲ｆ＾▼であると推定される場合、推定値は真の周波数オフセットｆと等しいこともあることが上記式から分かるが、真の周波数オフセットｆは、推定値に、式（７）で定義されたような周波数ラップアラウンド又は周波数周期性の未知数ｋを加えたものともちょうど等しいこともある。すなわち：
【００５３】
【数９】
0005438123.tif 000010
【００５４】
式中、数ｋは正数、負数又はゼロであってもよい。これを図３に示す。図３において、矢印１１は、２つのパイロット間の３シンボル分の距離に対して式（８）で計算された範囲を示す。一例として、真の周波数オフセットが黒ドット１２で示されるような場合、すなわちナイキスト周波数範囲内である場合、それは正確に推定される。しかし、複数の周波数ラップアラウンドだけ黒ドット１２から離間される白ドット１３、１４、１５、１６又は１７のうちのいずれか１つにより示されるような真の周波数オフセットも黒ドット１２と等しい推定値を結果として与えるため、どれが真の周波数オフセットに実際に対応しているかが分からない。黒ドット１２は式（９）のｋ＝０に対応し、白ドット１３、１４、１５、１６又は１７はそれぞれｋ＝−２、−１、１、２及び３に対応する。
【００５５】
しかし、相関で使用されたシンボル間の距離に依存して、種々の推定器、すなわちパイロット間の種々の距離を使用する推定器は、式（７）から計算されたような種々のナイキスト周波数で巡回（ラップアラウンド）するだろう。真の周波数オフセットは、推定器毎に推定された周波数オフセット＋その推定器に対する不明確な周波数ラップアラウンドとなる。これを図４に示す。図４は、図３と同様に、周波数オフセットの推定に使用されたパイロット間が４シンボル分及び７シンボル分の距離である状況を示す。
【００５６】
４シンボル分に基づく推定が黒ドット２２（約６２５Ｈｚ）に対応する結果を与える場合、真の周波数オフセットはその推定値であってもよいし、又は図の上側部分の白ドットのうちの１つに対応するいずれかの値であってもよい。これに対応して、７シンボル分に基づく推定が下部の黒ドットに対応する結果を与える場合、真の周波数オフセットは、その推定値であってもよいし、又は図の下側部分の白ドットのうちの１つに対応するいずれかの値であってもよい。図示した例において、２つの推定器は同一の推定値を与える。すなわち２つの黒ドットは６２５Ｈｚで合致する。その一方で、一方の推定器に対する白ドットのいずれも他方の推定器に対する白ドットと合致しない。従って、この場合、真の周波数オフセットはナイキスト周波数範囲内であり、各推定器により提案された推定値は正確である。
【００５７】
しかし、真の周波数オフセットが少なくとも一方の推定器に対するナイキスト周波数範囲外である場合、それら推定器は異なる推定値を示唆するだろう。これを図５に示す。ここで、パイロット間の４シンボル分の距離に基づく推定値はここでも黒ドット２３で示すように約６２５Ｈｚであるが、その一方で、パイロット間の７シンボル分の距離に基づく推定値は黒ドット２４で示すように約１２５Ｈｚである。これは、真の周波数オフセットが少なくとも一方の推定器に対するナイキスト周波数範囲外であることを示す。しかし、２つの推定器に対する２つの白ドット２５及び白ドット２６が約４．１２５ｋＨｚで合致し、図示する残りのドットは合致しないことが分かる。従って、真の周波数オフセットは約４．１２５ｋＨｚであると予想される。
【００５８】
この知識は、２つの異なる推定器を利用することにより、すなわちパイロット間の異なる距離を使用して、より大きな周波数オフセットも推定できるように周波数オフセットの推定を向上するために使用される。式（９）は、２つの推定器の各々に対して以下のように書ける。
【００５９】
【数１０】
0005438123.tif 000011
【００６０】
式中、ｆは推定される真の周波数オフセットであり、▲ｆ＾▼1及び▲ｆ＾▼2は２つの推定器により提供された２つの推定値であり、ｋ1及びｋ2は各推定器に対する周波数ラップアラウンドの未知数である。上記例のように、ラップアラウンド周期性が２つの推定器に対して異なる場合、それらの式は解となるｋ1及びｋ2の組み合わせを見つけるために解かれる。その後、真の周波数オフセットｆが与えられる。
【００６１】
このように、周波数オフセットが正確に推定できる範囲は非常に拡大されるが、依然として限界がある。周波数限界が式（７）のようにパイロットシンボル間の長さにより与えられるのではなく、２つの推定器に対する最大公約数がその長さを指定する。上記例を使用すると、最大公約数は全ての組み合わせに対して１となり、ｍl+l'−ｍl＝１５３６０／７である。最大ナイキスト周波数は不等式の右辺となる。
【００６２】
【数１１】
0005438123.tif 000012
【００６３】
従って、この例において、周波数オフセットに対するナイキスト周波数は２．３３ｋＨｚから７ｋＨｚに増加される。真の周波数オフセットは、この範囲外である場合、依然として正確に推定されない。すなわち、ここでも新しい範囲内の値として推定される。図４及び図５において、この範囲は、−７ｋＨｚ及び７ｋＨｚにおける垂直な細点線により示される。
【００６４】
この範囲内において、ｋ1及びｋ2の可能な組み合わせの数には制限がある。この例において、７シンボル分の距離の推定器は−３〜３の７個の異なるｋ2の値を有し、４シンボル分の距離の推定器は−２〜２の５個の異なるｋ1の値を有する。尚、４シンボル分の距離の推定器は−７〜７ｋＨｚの範囲を含むために４つのラップアラウンドのみを必要とするが、ｋ1＝０に対するラップアラウンドが約０ｋＨｚに中心をおくため、５つのラップアラウンド又は５つのｋ1の値が必要とされる。そのうち、ｋ1＝−２及びｋ1＝２に対する各ラップアラウンドの半分のみが７シンボル分の距離の推定器のラップアラウンドと重複する。これは図４及び図５にも示される。５つのｋ1の値及び７つのｋ2の値を組み合わせることにより、２つの周波数が式（１０ａ）及び（１０ｂ）に従って計算される３５個の組み合わせが得られる。双方の式から同一の結果が得られる組み合わせが真の周波数オフセットを与える。図４において、ｋ1＝０及びｋ2＝０の組み合わせの場合、双方の式は６２５Ｈｚの周波数オフセットを与え、他の全ての組み合わせの場合、２つの異なる結果が得られる。同様に、図５において、双方の式はｋ1＝１及びｋ2＝２の組み合わせの場合に４．１２５ｋＨｚの周波数オフセットを与え、他の全ての組み合わせの場合には２つの異なる結果が得られる。尚、３５個の全ての組み合わせが考慮される必要はない。一例として、負のｋ1の値及び正のｋ2の値の組み合わせ又は正のｋ1の値及び負のｋ2の値の組み合わせの場合、式（１０ａ）及び（１０ｂ）は明らかに異なる結果を与えるため、これらの値が組み合わされる必要はない。
【００６５】
尚、雑音及び干渉又はそのいずれかのある環境において、推定値▲ｆ＾▼1及び▲ｆ＾▼2の各々はより理想的な環境において有する値とは僅かに異なる可能性がある。これは、式（１０ａ）及び（１０ｂ）から計算された場合は等しいはずである２つのｆ値も互いに僅かに異なる可能性があることを意味する。従って、この場合、計算されたｆ値が少なくとも互いにほぼ等しいｋ1及びｋ2の組み合わせが選択される。ここで、少なくとも互いにほぼ等しいという用語は、例えば計算されたｆ値の間の差分が入るべきである所定の間隔により、あるいは計算されたｆ値が互いに最も近接するｋ1及びｋ2の組み合わせを選択することにより定義される。所定の間隔は、例えば上述した周波数ラップアラウンドから決定される。
【００６６】
この概念は、雑音に対するロバスト性を更に向上するためにパイロット間の種々の距離を使用する３つ以上の推定器を使用することに拡張可能である。従って、ｎ個の推定器が使用される場合、式（９）を以下のように書ける。
【００６７】
【数１２】
0005438123.tif 000013
【００６８】
式中、ｉは１〜ｎのいずれかの数字であってよい。従って、上記例において、周波数オフセットは間に３、４及び７シンボル分の距離を有するパイロットから推定される。
【００６９】
本発明の実施形態は、ラップアラウンドポイント間の距離が異なる２つ以上の周波数オフセット推定器を使用することに基づく。式（１０ａ／１０ｂ）のｋ1及びｋ2の正確な値又は式（１２）のｋiの正確な値を選択するために、種々の方法が使用可能である。いくつかの例を以下に説明する。
【００７０】
雑音のない環境において、式（１０ａ／１０ｂ）又は（１２）はｋ1及びｋ2又はｋｉの正確な値を見つけるために正確に解かれるが、その一方でより現実的な雑音のある環境においては確率が計算される。
【００７１】
本発明の一実施形態の概念を示すフローチャート５０を図６に示す。手順はステップ５１で開始される。ステップ５２において、第１の推定値▲ｆ＾▼1は、第１の推定器により例えば式４に従って例えば４シンボル分である第１の距離を有するパイロットから既知の方法で決定される。ステップ５３において、他の推定値▲ｆ＾▼2は、例えば７シンボル分である異なる距離を有するパイロットから決定される。３つ以上の推定器が使用される場合、更なる推定値がこのステップにおいて決定される。次のステップ５４において、各推定器に対する周波数周期性又は周波数ラップアラウンドが式８に従って決定される。周波数周期性が決定された場合、ステップ５５において、最適なｋ値の組み合わせ、すなわち式１０ａ及び１０ｂが等しい結果又は雑音及び干渉のある環境においては少なくともほぼ等しい結果を与えるｋ値が決定される。これを行う１つの方法は、ｋ1の採り得る値に対して式１０ａに従ってｆ値を計算し且つそれに対してｋ2の採り得る値に対して式１０ｂに従ってｆ値を計算し、計算されたｆ値の２つの集合を比較してその２つの集合に共通のｆ値を見つけることである。雑音又は干渉がある場合、２つのｆ値は厳密に等しくなくほぼ等しい場合があるため、その場合、互いに最も近接する２つのｆ値及びそれらの対応するｋ値が選択されるか、あるいは所定の間隔内の差分を有する２つのｆ値が選択される。最適なｋ値の組み合わせを決定する他の方法について以下に説明する。最後に、ステップ５６において、選択された（最適な）ｋ値の組み合わせに対応する共通のｆ値は、周波数オフセットの補正済み推定値として選択されるか、あるいは補正済み推定値は、選択されたｋ値の組み合わせから計算される。２つのｆ値が厳密に等しくない状況において、いずれか一方の値、平均値又は重み付き平均が周波数オフセットの推定値として選択される。手順はステップ５７で終了する。
【００７２】
本発明の実施形態が実現される対応する受信機６１のブロック図を図７に示す。信号は、受信機に接続された１つ以上のアンテナ６２を介して受信され、高周波（ＲＦ）回路６３により処理される。回路のこの部分は既知であるため、本明細書においては更に詳細に説明しない。パイロットに関して、パイロットシンボルの情報コンテンツが受信機にとって既知であり且つメモリ６５に格納されるため、回路６３の出力は受信パイロットｒk,lを提供し、対応する送出パイロットｐk,lはメモリ６５に接続された制御回路６４により提供される。更に制御回路６４は、計算に使用されるパイロットを選択する。位置（ｋ，ｌ）における所定のパイロットの場合、そのパイロットに対するｒk,lとｐk,lとの間の位相回転β（ｋ，ｌ）が提供されるようにｒk,lとｐk,lとが位相検出器６６において比較される。計算ユニット６７及び６８は、周波数オフセットに起因する例えば４シンボル分及び７シンボル分のパイロットの間の距離に対する回転差φ1及びφ2を計算する。次に、周波数オフセット推定器６９及び７０において、計算された回転差φ1及びφ2は、上述されたように周波数オフセット推定値▲ｆ＾▼1及び▲ｆ＾▼2を計算するために使用される。あるいは、周波数オフセット推定値▲ｆ＾▼1及び▲ｆ＾▼2は、例えば式４に従って周波数オフセット推定器６９及び７０において直接計算されてもよい。この場合、位相検出器６６並びに計算ユニット６７及び６８は省略可能である。上述したように、３つ以上の推定器を使用することもできる。
【００７３】
次に周波数ラップアラウンド計算機７１において、各推定器に対する周波数周期性又は周波数ラップアラウンドが式８に従って決定される。周波数周期性が決定された場合、最適なｋ値の組み合わせ、すなわち式１０ａ及び１０ｂが等しい結果又は雑音及び干渉のある環境においては少なくともほぼ等しい結果を与えるｋ値が計算回路７２において決定される。上述したように、これを行う１つの方法は、ｋ1の採り得る値に対して式１０ａに従ってｆ値を計算し且つそれに対してｋ2の採り得る値に対して式１０ｂに従ってｆ値を計算し、計算されたｆ値の２つの集合を比較してその２つの集合に共通のｆ値を見つけることである。雑音又は干渉がある場合、２つのｆ値は厳密に等しくなくほぼ等しい場合があるため、その場合、互いに最も近接する２つのｆ値及びそれらの対応するｋ値が選択される。最適なｋ値の組み合わせを決定する他の方法について以下に説明する。最後に補正ユニット７３において、選択された（最適な）ｋ値の組み合わせに対応する共通のｆ値が周波数オフセットの補正済み推定値▲ｆ＾▼corrとして選択されるか、あるいは補正済み推定値▲ｆ＾▼corrが選択されたｋ値の組み合わせから計算される。２つのｆ値が厳密に等しくない状況において、いずれか一方の値、平均値又は重み付き平均が周波数オフセットの推定値として選択される。
【００７４】
最適なｋ値の組み合わせを選択する他の１つの方法は、最大尤度推定値を見つけることである。以下において、この方法は２つ以上（ｎ個）の周波数推定値に対して汎用化される。真の周波数オフセットの確率密度関数は、推定値▲ｆ＾▼iの所定の集合に対して及び整数ｋiの各組み合わせに対して式（１２）から形成される。
【００７５】
【数１３】
0005438123.tif 000014
【００７６】
周波数推定値▲ｆ＾▼iが独立していると仮定する。正規分布した周波数オフセット推定値を仮定すると、この式の右辺の各項は以下のように書ける。
【００７７】
【数１４Ａ】
0005438123.tif 000015
【００７８】
式中、σiは推定分散であり、Ｍiは式（１２）からの周波数ラップアラウンドのサイス゛である。すなわち：
【００７９】
【数１４Ｂ】
0005438123.tif 000016
【００８０】
簡潔にするために、推定雑音はガウス分布である（真の分布は同様に見えるが、より複雑な表現であり、これは特に周波数オフセット推定方法に依存する）と仮定した場合、確率密度関数のアルゴリズムは線形形式を有する：
【００８１】
【数１５】
0005438123.tif 000017
【００８２】
ｋi値の組み合わせ毎に、関数の一次導関数をゼロに設定することにより確率密度関数を最大にするｆに対して式を解ける。すなわち：
【００８３】
【数１６】
0005438123.tif 000018
【００８４】
各ｆ値、すなわちｋi値の組み合わせ毎に式（１６）から取得される各ｆ値は式（１５）に挿入され、最適なｆは最大の確率を結果として与えるｆにより与えられる。上述したように、上記例において、式（１５）及び（１６）の値が求められるｋi値の組み合わせは３５個存在する。尚、推定器の分散の間の比のみが既知である必要があり、絶対分散は既知である必要はない。
【００８５】
上述した手順を示すフローチャート１００を図８に示す。手順はステップ１０１で開始する。ステップ１０２において、手順は推定器から例えば▲ｆ＾▼1及び▲ｆ＾▼2又は▲ｆ＾▼iである少なくとも２つの周波数オフセット推定値を得る。ステップ１０３において、ｋｉ値の第１の組み合わせ（例えば、ｋ1＝０及びｋ2＝０）が選択される。この組み合わせの場合、最適な周波数オフセット値ｆは、ステップ１０４において式（１６）に従って計算される。その結果は式（１５）に挿入され、ステップ１０５においてこのｆ値に対する尤度又は確率を計算する。ステップ１０６において、計算された確率が計算された最適な値又は最大値であるかをチェックする。最適な値又は最大値である場合、ステップ１０７においてこれまでの最適な選択肢として格納される。最適な値又は最大値でない場合、値は使用されない。ステップ１０８において、計算がｋi値の全ての組み合わせに対して実行されたかがチェックされる。更なる組み合わせが残っている場合、ステップ１０９において次の組み合わせが選択され、上記計算（ステップ１０４〜１０６及び可能性としてステップ１０７）が新しい組み合わせに対して繰り返される。全ての組み合わせが処理された場合、ステップ１０７で格納された最新の値が周波数オフセットの最適な推定値として使用され、手順はステップ１１０で終了する。
【００８６】
式（１０ａ／１０ｂ）におけるｋ1及びｋ2の正確な値又は式（１２）におけるｋｉの正確な値を選択する別の方法について以下に説明する。推定値▲ｆ＾▼iが真の周波数オフセットｆの関数として示される場合、鋸歯状曲線が表示されることが式（１２）から分かる。これは、７シンボル分の距離の推定器及び４シンボル分の距離の推定器に対する真の周波数オフセットの関数として推定された雑音のない周波数オフセットを示す図９の上側部分に示される。ｋ1＝０及びｋ2＝０（すなわち、−１ｋＨｚ〜１ｋＨｚ）の範囲において、２つの推定値は同一であり、その一方でこの範囲外であるが−７ｋＨｚ〜７ｋＨｚの拡張範囲内である周波数オフセット値の場合に２つの推定器は異なる推定値を与える。図９の下側部分は、２つの推定値の間の差分▲ｆ＾▼2−▲ｆ＾▼1を示す。−７ｋＨｚ〜７ｋＨｚの範囲内において、この関数は制限された数の種々の値を有し、各値は特定の範囲に関係することが分かる。従って、この関数の値に基づいて、−７０００Ｈｚ〜＋７０００Ｈｚの領域内で曲線のどの部分にいるかが分かる。２つの推定値が１２５Ｈｚ及び６２５Ｈｚであることが分かった図５の例を使用すると、差分▲ｆ＾▼2−▲ｆ＾▼1は−５００Ｈｚである。−５００Ｈｚは、３ｋＨｚ〜５ｋＨｚの範囲、すなわちｋ1＝１及びｋ2＝２である範囲に関連することが図９から分かる。換言すると、周波数オフセットは、６２５Ｈｚ＋１・３５００Ｈｚ＝４１２５Ｈｚ又は１２５Ｈｚ＋２・２０００Ｈｚ＝４１２５Ｈｚと推定される。差分関数の値はテーブルに格納され、実際の差分をテーブルの値と比較することにより、ｋ1及びｋ2の正確な値が決定される。従って、この方法はテーブルルックアップ方法と呼ばれる。
【００８７】
ここでも、雑音のない環境において、実際に測定された差分はテーブルに格納された値のうちの１つと等しく、より現実的な雑音のある環境においては、実際に測定された差分に最も近接するテーブルの値が選択される。
【００８８】
また、この方法は、雑音に対するロバスト性を更に向上するためにパイロット間の種々の距離を使用する３つ以上の推定器を使用することに拡張可能である。
【００８９】
この方法を示すフローチャートを図１０に示す。手順はステップ２０１で開始する。ステップ２０２において、手順は例えば２つの推定器からの▲ｆ＾▼1及び▲ｆ＾▼2又は各推定器からの▲ｆ＾▼iである少なくとも２つの周波数オフセット推定値を得る。ステップ２０３において、例えば▲ｆ＾▼2−▲ｆ＾▼1である推定値間の１つ又は複数の差分が計算される。２つの推定器からの推定値間の差分は、ステップ２０４において図９の階段状の曲線の値に対応するテーブルに対して比較される。最も一致する値が選択され、ｋi値の正確な組み合わせ（例えば、ｋ1＝１及びｋ2＝２）がステップ２０５において差分値に基づいて決定される。決定されたｋｉ値に対応するラップアラウンド数を例えば▲ｆ＾▼1及び▲ｆ＾▼2又は▲ｆ＾▼iである推定値に加算することにより、正確な周波数オフセットｆがステップ２０６において決定される。雑音のない環境において、これは真の周波数オフセットである。しかし、雑音のある環境においては推定値は不正確であるため、決定されたラップアラウンド数を個々の推定値に加算することにより、補正済み周波数オフセットが推定器毎に決定される。補正済み周波数オフセット値は、ステップ２０７において例えば各信号対雑音比に対応する重みと混合され、真の周波数オフセットｆの最適な推定値を取得できる。
【００９０】
上記方法において、正確に一致するものが選択されるべきである。低い信号対雑音比を有する環境において、あるいは例えば６つのリソースブロックを含む小さい帯域幅のみが使用される場合、推定値はより多くの雑音を含み、間違った決定をする危険性がある。この状況において方法を改善するために、より多くの差分が比較されるように、より多くの推定値が使用可能である。これは、最尤法にとって容易であり、テーブルルックアップの場合は、もう１つの差分が１次元ではなく２次元でポイントに一致するものに対応する。いくつかのスロットにわたる平均値は、より適切な推定値を生成するために使用可能である。これは、大きな周波数変化が起こった可能性があることを検出した場合に誤り検出を引き起こさないために１つ以上の追加のスロットが測定されるように適応的に実現される。
【００９１】
推定値が信頼できないかを検出するために、最尤法に対して最大値とその次に大きい値との間の比が小さすぎるかがチェックされる。いわゆるログ尤度比テストである。テーブルルックアップに対しては、例えば信頼間隔を構成することにより与えられた決定境界に近すぎるかがチェックされる。双方の場合において、閾値は推定器の分散に依存する信頼水準により決定される。
【００９２】
本発明の実施形態の利点を図１１に示す。図１１は、０ｄＢにおける２０ＭＨｚ  ＬＴＥシステムに対して本発明の実施形態を適用する前及び後の周波数推定値の二乗平均平方根（ＲＭＳ）誤差を示す。ＲＭＳ誤差は、それぞれ１ｋＨｚ及び１．７５ｋＨｚのナイキスト周波数を有する７シンボル分の距離の推定器及び４シンボル分の距離の推定器に対して、並びにナイキスト周波数が７ｋＨｚを上回るように計算された本発明の実施形態に係る対応する推定器に対して示される。新しい推定器は、実際には最大約７ｋＨｚの周波数オフセットを推定できることが分かるが、これは以前と比較してはるかに良い。ＲＭＳ誤差は、増加したキャリア間干渉（ＩＣＩ）のために周波数と共に増加する。最尤法及びテーブルルックアップは、同一の性能を生成する。
【００９３】
本明細書で説明する実施形態は、ＬＴＥユーザ機器においてＦＦＴ後の周波数推定に対処するが、デジタル信号又はアナログ信号からのＦＦＴ前の測定値、アップリンクにおける推定又は他の通信システムを使用する等、他の実施形態にも適用可能である。重要なことは、２つ以上の周波数推定値が与えられることであり、それらは種々の期間にわたり測定される。
【００９４】
上述したように、２０ＭＨｚの帯域幅及び短いサイクリックプレフィックス（ＣＰ）の長さを使用する３Ｇ  ＬＴＥの例に対する周波数オフセットは、例えば３、４又は７シンボル分の距離を有するパイロット間の位相変化を比較することにより推定される。シンボル０及び４のパイロットは同一のサブキャリアに配置されないため、例えば種々のサブキャリアに配置されたパイロット間の平均である特定の構成が使用される。これを行う方法については以下に説明する。
【００９５】
種々のサブキャリアで送信されたパイロットは、一般に種々のサブキャリアに対する位相が未知の異なる方法で影響を受けるため、例えばチャネル自体が周波数を選択できるため又は同期誤差のために、周波数オフセットを直接推定するのに適さない。２つの異なるサブキャリアにあり且つ異なるＯＦＤＭシンボルにある２つのパイロットシンボル間の所定の位相差は、チャネルが原因であるか、周波数オフセットが原因であるか又はその双方の組み合わせが原因である可能性が最も高い。しかし、サブキャリアの周波数に依存する位相回転の影響が相殺されるように、あるいは周波数に依存する位相回転が推定され且つ考慮に入れられるように、パイロットシンボルは使用される。これは、選択したパイロットのサブキャリアが互いに相対的に近接している場合に周波数に依存する位相回転が一次関数として考えられるという仮定に基づき、これを図２に対応する図１２に示す。
【００９６】
ｐk,lがＯＦＤＭシンボルｌにおいてサブキャリアｋで送信されるパイロットを示す場合、パイロットｐk,l及びｐk,l+7が同一のサブキャリアで送信されるため、７シンボル分の距離を有するパイロット間の位相変化を比較することにより推定された周波数オフセットが既知の方法でその２つのパイロットから計算されることが図１２から分かる。４シンボル分の距離を有するパイロット間の位相変化は、３つのパイロットｐk,l、ｐk+6,l及びｐk+3,l+4から計算される。
【００９７】
最初に、例えばパイロットｐk,l及びｐk+3,l+4の対が使用される。この結果、周波数オフセットに起因する位相シフト＋３つのサブキャリア分離間したパイロットに起因する周波数に依存する位相シフトが得られる。次に、対ｐk+6,l及びｐk+3,l+4が使用される。ここでも、結果として周波数オフセットに起因する位相シフト＋３つのサブキャリア分離間したパイロットに起因する周波数に依存する位相シフトが得られる。周波数オフセットに起因する位相シフトは２つの例において同一となるが、異なるサブキャリア周波数に依存する位相シフトは同一の絶対サイズ（双方の例において、距離は３である）であるが異なる符号を有する。平均位相差に基づいて周波数オフセットを推定することにより、周波数に依存する位相の影響が除去される。
【００９８】
しかし、１つの対のパイロットは同一シンボルから得ることが可能である。これは、事実上、種々のサブキャリアに起因する位相回転が１つのシンボルから選択された第１のパイロットの対から推定され、その影響が種々のシンボルから選択された別の対のパイロットの間で見つけられた合計の位相回転から減算されることを意味する。従って、周波数に依存する位相回転は、同一のＯＦＤＭシンボルのパイロットを考慮することにより推定される。これが推定されると、種々のサブキャリア及び種々のシンボルに配置されたパイロットは周波数オフセットを決定するのに使用される。
【００９９】
最初に、種々のサブキャリアにおけるパイロットが使用される場合、位相の変化量が推定される。図１２において、シンボルｌからの２つのパイロット、すなわちサブキャリアｋ＋６のパイロットとサブキャリアｋのパイロットとの間の位相差が決定される。サブキャリアが一次関数と考えられる位相回転及び従って測定された位相回転からの位相回転に対して互いに十分に近接していると仮定される。これは、図１２において、６サブキャリア分の距離に対応し、サブキャリア毎又は３つのサブキャリア毎の位相回転は容易に計算される。次に、種々のサブキャリア及び種々のＯＦＤＭシンボルにおけるパイロット間の合計の位相シフトが測定される。図１２において、例えばシンボルｌ、サブキャリアｋからのパイロットとシンボルｌ＋４、サブキャリアｋ＋３からのパイロットとの間の位相差が決定される。最後に、推定が種々のサブキャリアにおいて行われるということの推定された影響は、測定された位相シフトから減算される。
【０１００】
本発明の種々の実施形態について説明し且つ図示したが、本発明はそれらに限定されず、以下の請求の範囲で規定される主題の範囲内の他の方法に組み込まれてもよい。
【図１】
0005438123.tif 000019
【図２】
0005438123.tif 000020
【図３】
0005438123.tif 000021
【図４】
0005438123.tif 000022
【図５】
0005438123.tif 000023
【図６】
0005438123.tif 000024
【図７】
0005438123.tif 000025
【図８】
0005438123.tif 000026
【図９】
0005438123.tif 000027
【図１０】
0005438123.tif 000028
【図１１】
0005438123.tif 000029
【図１２】
0005438123.tif 000030