(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交周波数分割多重/符号分割多重接続通信システムでのタイミングエラー補償システムにおいて、
拡散されたデータシンボルストリームを受信し、受信器のタイミングエラーを補償するために同一の位相を有するＮ個のパイロットサンプルで構成されたパイロットシンボルをデータシンボルストリームの所定数の区間ごとに挿入するパイロットシンボル挿入器を含むことを特徴とするタイミングエラー補償システム。
【請求項２】
送信器から所定数のデータシンボルを周期にしてパイロットシンボルの挿入されたデータシンボルストリームによる直交周波数分割多重信号を受信し、前記直交周波数分割多重信号をサンプリング同期によってディジタル形態の直交周波数分割多重シンボルストリームに変換するアナログ／ディジタル変換器と、前記直交周波数分割多重シンボルに挿入された保護区間をフレーム同期によって除去する保護区間除去器と、前記保護区間が除去されたそれぞれの直交周波数分割多重シンボルを高速フーリエ変換を通じてデータシンボルストリームを出力する高速フーリエ変換装置を含む直交周波数分割多重/符号分割多重接続通信システムでのタイミングエラー補償システムにおいて、
前記データシンボルストリームを受信し、前記データシンボルストリームに挿入されたパイロットシンボルをシンボル単位で所定の区間で検出するパイロットシンボル検出器と、
前記パイロットシンボルと受信器が予め知っている基準シンボルとを利用して、前記検出されたパイロットシンボルに対する線形位相差ラインを決定した後、前記決定された線形位相差ラインによってタイミングエラー推定信号を生成し、前記サンプリング同期及び前記フレーム同期を決定するように、前記タイミングエラー推定信号を前記アナログ／ディジタル変換器及び保護区間除去器へ提供するタイミング補償器と
を含むことを特徴とするタイミングエラー補償システム。
【請求項３】
前記タイミング補償器が、
前記パイロットシンボルの位相をサンプルデータ単位で検出する位相検出器と、
前記検出されたパイロットサンプルの位相と基準位相との位相差を検出し、前記検出された位相差を一定の範囲内の値に変換する位相差検出器と、
前記位相差をシンボル単位で累積して位相差ラインを求め、前記位相差ラインでの遷移回数をカウントする位相変化量推定器と、
前記遷移回数のカウント値に従ってタイミングエラーを補償するためのタイミングエラー推定信号を生成するタイミングエラー補償信号発生器と
からなる請求項２記載のタイミングエラー補償システム。
【請求項４】
前記パイロットサンプルの位相と基準位相との位相差は、下記数式によって求められる請求項３記載のタイミングエラー補償システム。
【数１】
0003642757.tif 000013
【請求項５】
送信器から所定数のデータシンボルを周期にしてパイロットシンボルの挿入されたデータシンボルストリームによる直交周波数分割多重信号を受信して高速フーリエ変換を通じてデータシンボルストリームを出力する直交周波数分割多重/符号分割多重接続通信システムでのタイミングエラー補償システムにおいて、
所定の区間で前記データシンボルストリームに挿入されたパイロットシンボルを検出するパイロットシンボル検出器と、
前記検出されたパイロットシンボルに対する線形位相差ラインを決定した後、前記決定された線形位相差ラインによってタイミングエラー推定信号を生成するタイミング補償器と、
前記タイミング補償器からのタイミングエラー推定信号によってサンプリング同期を決定し、前記決定されたサンプリング同期によって前記直交周波数分割多重信号をディジタル形態の直交周波数分割多重シンボルへ変換するアナログ／ディジタル変換器と、
前記タイミング補償器からのタイミングエラー信号によってフレーム同期を決定し、前記アナログ／ディジタル変換器からの前記直交周波数分割多重シンボルに挿入された保護区間を除去する保護区間除去器と
を含むことを特徴とするタイミングエラー補償システム。
【請求項６】
前記タイミング補償器が、
前記パイロットシンボルの位相をサンプルデータ単位で検出する位相検出器と、
前記検出されたパイロットサンプルの位相と基準位相との位相差を検出し、前記検出された位相差を一定の範囲内の値に変換する位相差検出器と、
前記位相差をシンボル単位で累積して位相差ラインを求め、前記位相差ラインでの遷移回数をカウントする位相変化量推定器と、
前記遷移回数のカウント値に従ってタイミングエラーを補償するためのタイミングエラー推定信号を生成するタイミングエラー推定信号発生器と
からなる請求項５記載のタイミングエラー補償システム。
【請求項７】
前記タイミングエラー推定信号は、遷移回数のカウント値が１より小さいとき発生されたサンプル区間内でタイミングエラーを補償し、遷移回数のカウント値が１より大きいとき発生されたサンプル区間に対してタイミングエラーを補償する請求項６記載のタイミングエラー補償システム。
【請求項８】
所定数のデータシンボルの区間でデータシンボルストリームにシンボル単位でパイロットシンボルを挿入する直交周波数分割多重システムでのタイミングエラー補償方法において、
所定の区間で受信されたデータシンボルストリームに挿入されたパイロットシンボルを検出するステップと、
前記検出されたパイロットシンボルの位相と基準位相との位相差を求め、前記求められた位相を一定の範囲内の位相差値に変換するステップと、
前記変換された位相差値の遷移回数を利用してタイミングエラーを補償するステップと
からなることを特徴とする方法。
【請求項９】
前記位相差の範囲が±πである請求項８記載の方法。
【請求項１０】
所定数のデータシンボルの区間でデータシンボルストリームにシンボル単位でパイロットシンボルを挿入する直交周波数分割多重システムでのタイミングエラー補償方法において、
所定の区間で受信されたデータシンボルストリームに挿入されたパイロットシンボルを検出するステップと、
前記検出されたパイロットシンボルの位相をサンプルデータ単位で検出するステップと、
前記検出されたパイロットシンボルの位相と基準位相との位相差を求め、前記求められた位相を一定の範囲内の位相差値に変換するステップと、
前記データサンプルのそれぞれに対して前記一定の範囲内での遷移回数をカウントするステップと、
前記カウント値が一定値より大きいか否かを判断するステップと、
前記カウント値が一定値より大きいと、タイミングエラーを補償するステップとからなることを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記カウント値が一定値より小さいと、前記カウント値を位相差ラインに変換した後、位相差ラインのスロープを推定してタイミングエラーを補償するステップをさらに含む請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記位相差ラインのスロープは、下記数式によって求められる請求項１１記載のタイミングエラー補償方法。
【数２】
0003642757.tif 000014
【請求項１３】
前記一定値が‘１’である請求項１０記載の方法。
【請求項１４】
前記位相差の範囲が±πである請求項１０記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直交周波数分割多重／符号分割多重接続通信システムのタイミングエラーを補償するシステム及び方法に関し、特に、シンボル単位で挿入されたパイロット信号を検出して位相差ラインを利用することにより、タイミングエラーを連続的に補償するシステム及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、直交周波数分割多重(Orthogonal Frequency Division Multiplex:以下、“ＯＦＤＭ”と略称する。)/符号分割多重接続(Code Division Multiplex Access:以下、“ＣＤＭＡ”と略称する。)通信システムは、直交性を有する多重搬送波を利用する。前記ＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ通信システムにおいて、受信器が多重搬送波間の直交性を保持することは、通話品質に密接な連関性がある。そこで、復調のとき、前記多重搬送波間の直交性の保持はかなり重要である。前記ＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ通信システムの受信器は、また他の移動通信システムの受信器と同様に、送信器から伝送されるＯＦＤＭ信号を復調するために、フレーム同期、サンプリング同期、搬送周波数同期などを遂行する。ＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ通信システムは、多重搬送波を利用して復調の間前記直交性を保持すべきであるので、正確の同期を遂行する必要がある。
【０００３】
図１は、一般的なＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ通信システムのブロック図を示し、図２は、パイロット信号を挿入する一般的な方法を示す。以下、図１及び図２を参照して説明する。
【０００４】
まず、一般的なＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ通信システムでの送信器の構成を図１に示す。パイロットサンプル挿入器１０１は、一般的に、Ｎ個の拡散データサンプルで構成されたデータシンボルを受信し、図２に示すように、一定の区間でパイロットサンプルを挿入する。前記パイロットサンプルの挿入方法は、(１)パイロットサンプルを挿入する位置で実際サンプルデータを遅延する挿入方法、(２)前記実際サンプルデータを穿孔した後挿入する穿孔方法(すなわち、特定のビットを穿孔した後、ビットの穿孔された位置で実際サンプルデータを挿入する方法)などがある。以下、パイロットサンプル挿入のために穿孔方法が使用される場合を説明する。前記データシンボルは、Ｎ倍のレートを有する符号で拡散された信号である。直列／並列変換器１０３は、前記パイロットサンプル挿入器１０１から出力されたパイロットシンボルをＮ個のデータサンプルに分離し、前記分離されたデータサンプルを並列に逆高速フーリエ変換器(Inverse Fast Fourier Trans-former:以下、“ＩＦＦＴ”と略称する。)１０５へ入力する。前記ＩＦＦＴ１０５は、前記直列／並列変換器１０３から出力されるＮ個のデータサンプルを受信して逆高速フーリエ変換、すなわち、ＯＦＤＭ変調を遂行してＯＦＤＭ変調されたＮ個のＯＦＤＭデータサンプルを並列に出力する。並列／直列変換器１０６は、前記ＩＦＦＴ１０５から出力されたＯＦＤＭデータサンプルを並列に受信し、Ｎ個のサンプルで構成されたＯＦＤＭシンボルを保護区間挿入器１０７へ出力する。そうすると、前記保護区間挿入器１０７は、前記Ｎ個のＯＦＤＭデータサンプルのうち終わりのＧ個のＯＦＤＭデータサンプル(以下、“コピーデータサンプル”と称する。)をコピーすることによって決定された保護区間を前記ＯＦＤＭシンボルの前段で挿入する。また、ディジタル／アナログ変換器(Digital to Analog Converter:以下、“ＤＡＣ”と略称する。)１０９は、前記保護区間挿入器１０７から出力されるＯＦＤＭシンボルをアナログ形態のＯＦＤＭ信号へ変換して伝送する。
【０００５】
前記送信器で伝送されたＯＦＤＭ信号は、受信器のアナログ／ディジタル変換器(Analog to Digital Converter:以下、“ＡＤＣ”と略称する。)１１１へ受信される。前記ＡＤＣ１１１は、前記受信されたＯＦＤＭ信号を保護区間及びＮ個のＯＦＤＭデータサンプルで構成されたディジタル形態のＯＦＤＭシンボルへ変換して保護区間除去器１１２へ出力する。前記保護区間除去器１１２は、前記出力されたＯＦＤＭシンボルに含まれている保護区間を除去し、Ｎ個のＯＦＤＭデータサンプルで構成されたＯＦＤＭシンボルを出力する。前記ＡＤＣ１１１及び保護区間除去器１１２は、所定のタイミングエラー推定信号によって動作する。直列／並列変換器１１３は、前記保護区間除去器１１２から出力されたＯＦＤＭシンボルをＮ個のＯＦＤＭデータサンプルに分離して並列に出力する。高速フーリエ変換器(Fast Fourier Transform；以下、ＦＦＴと略称する。)１１４は、直列／並列変換器１１３から並列に受信されたＮ個のデータサンプルを受信して高速フーリエ変換、すなわち、ＯＦＤＭ復調を遂行して復調されたＮ個のデータサンプルを出力する。このとき、前記Ｎ個のデータサンプルは、並列／直列変換器１１５によって直列データシンボルに変換された後、パイロットサンプル検出器１１６へ提供される。前記パイロットサンプル検出器１１６は、前記並列／直列変換器１１５から出力されたデータシンボルに挿入されたパイロットデータサンプルを検出してタイミング補償器１１７へ出力し、前記データサンプルを逆拡散器１１９へ出力する。前記パイロットサンプル検出器１１６からパイロットデータサンプルを受信すると、前記タイミング補償器１１７は、下記<数３>に示すＦＦＴ特性を利用してタイミングエラーを求め、前記求められたタイミングエラーを補償した後、前記ＡＤＣ１１１及び保護区間除去器１１２へタイミングエラー推定信号を出力する。
【数３】
0003642757.tif 000002
【０００６】
前記タイミング補償器１１７の詳細な動作を前記<数３>を参照して具体的に説明する。前記タイミング補償器１１７は、前記パイロットサンプル検出器１１６によって検出されたパイロットサンプルの位相と予め知られている基準位相との差を求めた後、その値の変化率を利用してタイミングエラーを推定する。前記逆拡散器１１９は、前記パイロットサンプル検出器１１６から受信されたデータシンボルを逆拡散する。
【０００７】
前述したように、ＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ通信システムにおいて、タイミングを補償する方法では２タイプがある。
【０００８】
１つは、元来のデータサンプル間に一定の周期またはパターンでパイロットデータサンプルを挿入する方法である。この場合、ＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ通信システムは、１つのサンプル内の各サンプルが同一の情報を有するので、受信器では、シンボル単位でデータを処理する。しかし、このような方法を使用する場合、パイロットサンプルの個数だけデータが後にシフトされる。そこで、シンボル単位で伝送が遂行されない。さらに、実際データシンボルが始まるサンプルの位置が継続して変わるので、受信器では、実際データシンボルの開始位置を継続して検索しなければならない。
【０００９】
他の１つは、実際データサンプルのうち一定の周期またはパターンで一部のデータサンプルを穿孔し、前記穿孔されたデータサンプル位置にパイロットサンプルを挿入する方法である。この場合は、受信器が実際サンプルデータを逆拡散するとき、元来のデータであるサンプルデータが穿孔されるので、深刻な雑音が発生する。
【００１０】
また、受信器において、時間領域での周波数エラーは、ＦＦＴ段を通過した後周波数領域での時間変化で表される。もし、副搬送波帯域より大きい周波数エラーがＦＦＴ段を通過すると、１つまたはそれ以上のサンプルがシフトされる。これにより、パイロットデータサンプルがあるべき位置に他のデータサンプルが位置する。これは、シンボルでのパイロットデータサンプルの位置が連続されないからである。この場合、必要な情報が得られない。従って、従来方法では、タイミングエラーに対する補償を遂行することが難しかった。
【００１１】
具体的に、理想的なシステムでは、前記<数３>に示したように、受信されたパイロットデータサンプルと基準データサンプルとの位相差が(２πｎeｋ)／Ｎであり、インデックス‘ｋ’に対して線形特性を有する。すなわち、位相差のインデックス‘ｋ’に対するスロープを計算した後、前記計算されたスロープを２π／Ｎに割ると、タイミングエラーｎeが求めることができる。しかし、値が±πに制限される位相特性のために線形位相差ラインを得られず、前記位相差ラインは、±πの辺りで約±２πの急激な変化率を有する。このような場合、位相差ラインを線形位相差ラインへ変換するための過程が要求される。これは、理想的ではないシステムで深刻な問題を発生させる。位相差ラインに影響する要素は、周波数エラー、共通位相エラー(Common Phase Error：ＣＰＥ)、 雑音、及び非循環シフトなどがある。
【００１２】
受信器において、周波数エラーｋeは、１つのデータサンプル区間の整数倍である周波数エラーｋeiと１つのデータサンプル区間内の周波数エラーｋedとに分けられることができる。時間領域での周波数エラーｋeは、ＦＦＴ段を通過した後周波数領域での時間変化(timing changing)で表れるが、もし、１つのサンプル周期より長く発生した周波数エラーｋeiがＦＦＴ段を通過すると、データシンボル内のそれぞれのパイロットデータサンプルが１つのデータサンプル以上にシフトされる。これにより、元来のパイロットデータサンプルではないデータサンプルが受信されて正確の位相差を求めることが不可能である。また、周波数エラーｋedも位相の変化率によって発生した位相差ラインに影響する。この場合、図３に示すように位相差ラインが形成される。前記位相差ラインで、ドットはパイロットデータサンプルを意味する。
【００１３】
従って、従来のタイミングエラー補償方法を使用するために、ＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ通信システムは、副搬送波帯域以上の周波数エラーを補償した後、タイミングを推定しなければならない。
【００１４】
パイロットデータサンプルの個数も性能に影響する重要な要素である。タイミングエラーが増加すればするほど、位相の変化量が増加し、また、遷移の回数も増加するので、多いパイロットデータサンプルを必要とする。例えば、１つのデータシンボル内にタイミングエラーの４倍以上のパイロットサンプルを必要とする。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、ＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ通信システムの送信器でパイロットサンプルをシンボル単位で挿入して伝送するシステム及び方法を提供することにある。
【００１６】
本発明の他の目的は、シンボル単位でパイロットデータサンプルを挿入して伝送する送信器を有するＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ通信システムの受信器で、前記シンボル単位でパイロットデータサンプルを検出してタイミングエラーを補償するシステム及び方法を提供することにある。
【００１７】
本発明のまた他の目的は、シンボル単位でパイロットデータサンプルを挿入して伝送する送信器を有するＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ通信システムの受信器で、前記 シンボル単位でパイロットデータサンプルを検出して線形位相差ラインを求めてタイミングエラーを補償するシステム及び方法を提供することにある。
【００１８】
前記のような目的を達成するために、ＯＦＭＤ／ＣＤＭＡ通信システムでのタイミングエラー補償システムは、送信器から所定数のデータシンボルを周期にしてパイロットシンボルの挿入されたデータシンボルストリームによる直交周波数分割多重信号を受信し、前記直交周波数分割多重信号をサンプリング同期によってディジタル形態の直交周波数分割多重シンボルストリームに変換するアナログ／ディジタル変換器と、前記直交周波数分割多重シンボルに挿入された保護区間をフレーム同期によって除去する保護区間除去器と、前記保護区間が除去されたそれぞれの直交周波数分割多重シンボルを高速フーリエ変換を通じてデータシンボルストリームを出力する高速フーリエ変換装置を含む。前記タイミングエラー補償システムにおいて、パイロットシンボル検出器は、前記データシンボルストリームを受信し、前記データシンボルストリームに挿入されたパイロットシンボルを所定の区間で検出する。タイミング補償器は、前記検出されたパイロットシンボルに対する線形位相差ラインを決定した後、前記決定された線形位相差ラインによってタイミングエラー推定信号を生成し、前記サンプリング同期及び前記フレーム同期を決定するように、前記タイミングエラー推定信号を前記アナログ／ディジタル変換器及び保護区間除去器へ提供する。
【００１９】
望ましくは、前記タイミング補償器は、前記パイロットシンボルの位相をサンプルデータ単位で検出する位相検出器と、前記検出されたパイロットサンプルの位相と基準位相との位相差を検出し、前記検出された位相差を一定の範囲内の値に変換する位相差検出器と、前記位相差をシンボル単位で累積して位相差ラインを求め、前記位相差ラインでの遷移回数をカウントする位相変化量推定器と、前記遷移回数のカウント値に従ってタイミングエラーを補償するためのタイミングエラー推定信号を生成するタイミングエラー推定信号発生器とからなる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従う好適な実施形態を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。下記説明において、本発明の要旨のみを明瞭にするために公知の機能及び構成に対する詳細な説明は省略する。
【００２１】
本発明は、通信システムにおいて、サンプリング周波数オフセットまたはサンプリング位相オフセットのようなタイミングエラーの変化率が時間によって大きく変わらないという点を利用する。これは、一定の時間内のデータサンプルは、同一のタイミングエラー値を有すると見なされることができることを意味する。すなわち、前記時間内に受信されたデータサンプルに対してタイミングエラーを一度のみ補償すればよい。シンボル単位でパイロットシンボルを挿入する周期は、サンプリングクロックを発生する発振器の性能によって決定されることができ、またはシステムが要求する同期時間内にタイミング補償が遂行されるように適切に決定されることができる。
【００２２】
図４は、本発明の一実施形態に従うＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ通信システムのブロック図を示す。以下、図４を参照してＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ通信システムの構造を説明する。
【００２３】
送信器において、乗算器１３１は、実際データシンボルとＮ倍のレートを有する符号を乗じて、入力データをシンボル単位で拡散する。このとき、１つのデータシンボルは、Ｎ個のデータサンプルで構成される。パイロットシンボル挿入器１３３は、前記拡散されたデータシンボルストリームを受信し、前述した挿入方法によってシンボル単位でパイロットデータサンプルを挿入する。前記パイロットシンボル挿入器１３３が、図４において、直列／並列変換器１３５の前段に位置するとしても、前記直列／並列変換器１３５の次段に位置することもできる。以下では、前記パイロットシンボル挿入器１３３が前記直列／並列変換器１３５の前段に位置する場合を説明する。前記直列／並列変換器１３５は、前記パイロットシンボル挿入器１３３から出力されたデータシンボルまたはパイロットシンボルを受信してＮ個のデータサンプルを並列に出力する。ＩＦＦＴ１３７は、前記直列／並列変換器１３５から受信されたデータサンプルを受信して逆高速フーリエ変換を遂行してＯＦＤＭシンボルを出力する。保護区間挿入器１３９は、前記ＯＦＤＭシンボル内に保護区間を挿入し、ＤＡＣ１４１は、前記保護区間の挿入されたＯＦＤＭシンボルをアナログ形態のＯＦＤＭ信号へ変換して伝送する。
【００２４】
受信器において、ＡＤＣ１４５は、所定のタイミング同期信号に従って前記送信器から伝送されたＯＦＤＭ信号を保護区間を含むディジタル形態のＯＦＤＭシンボルに変換して保護区間除去器１４７へ出力する。前記保護区間除去器１４７は、前記タイミング同期信号に従って前記ＡＤＣ１４５から受信されたＯＦＤＭシンボルに含まれている保護区間を検出して除去する。ＦＦＴ１４９は、前記保護区間除去器１４７から出力されたＯＦＤＭシンボルを受信して高速フーリエ変換を遂行し、Ｎ個のデータサンプルを並列に出力する。また、並列／直列変換器１５０は、前記Ｎ個の並列データサンプルを直列データシンボルへ変換してパイロットシンボル検出器１５２へ出力する。前記パイロットシンボル検出器１５２は、入力されるデータシンボルストリームからパイロットシンボルを検出してタイミング補償器１５１へ出力し、前記パイロットシンボルの除去されたデータシンボルを逆拡散器１５３へ出力する。前記逆拡散器１５３は、前記並列／直列変換器１５０から出力されたデータシンボルを逆拡散する。前記タイミング補償器１５１は、前記パイロットシンボル検出器１５２からのパイロットシンボル及び受信器が予め知っている元来のパイロットシンボルを利用してタイミングエラーを推定し、前記推定されたタイミングエラーを補償するためのタイミングエラー推定信号を前記ＡＤＣ１４５へ出力する。
【００２５】
以下、前述した受信器の動作を具体的に説明する。
【００２６】
ＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ通信システムの実際伝送が行われる間周波数エラーが発生する。シンボル単位当たり周波数エラー量がｋe[Hz/symbol]であり、ｍ番目シンボルでのｎ番目サンプルの周波数エラー量がｋm[ｎ]であるとすれば、前記周波数エラー量ｋm[ｎ]は、下記<数４>で示されることができる。
【数４】
0003642757.tif 000003
【００２７】
前記送信器の保護区間挿入器１３９の前段への入力信号をＸm[ｎ]、ＦＦＴ１４９への入力信号及び保護区間を除去した後のＦＦＴ１４９からの出力信号をそれぞれｙ'm[ｋ]及びｙ'm[ｎ]であるとすれば、前記信号ｙ'm[ｋ]及びｙ'm[ｎ] は、次のように示されることができる。
【数５】
0003642757.tif 000004
ここで、ｎ=０，１，２，…，Ｎ-１：サンプル数
ｍ=０，１，２，…，Ｎ-１：シンボル数
Ｎ：シンボル当たりのサンプル数
Ｇ：保護区間当たりのサンプル数
Ｋm[ｎ]：ｍ番目シンボルでのｎ番目サンプルの周波数オフセット
Ｐe：共通位相エラー
Ｗm[ｎ]：ｍ番目シンボルのＡＷＧＮ
【００２８】
ＦＦＴ開始点検出エラー(Start Point Detection Error)、タイミング周波数オフセット(Timing Frequency Offset)、タイミング位相オフセット(Timing Phase Offset)のようなタイミングエラーをｎeとすれば、保護区間を除去した後のＦＦＴ１４９への入力信号は、次のように示されることができる。
【数６】
0003642757.tif 000005
【００２９】
前記信号ｙ'm(ｋ)がＦＦＴ１４９を通過した後、ＦＦＴの性質によって、周波数エラーは信号のシフトへ変換され、タイミングエラーは位相の変化量へ変換され、次のように示されることができる。
【数７】
0003642757.tif 000006
【００３０】
タイミング補償器１５１が前記ｙ'm(ｋ)からパイロットシンボルのみを検出すると、次のように示されることができる。
【数８】
0003642757.tif 000007
【００３１】
<数８>において、前記‘ｌ’は、パイロットシンボルの挿入周期を示す。前記受信されたパイロットシンボルの位相は下記<数９>に示されることができる。
【数９】
0003642757.tif 000008
【００３２】
<数９>において、第２項は、インデックス‘ｋ’に従う位相の変化を、次の３つの項は常数位相オフセットを、最後の項は位相の変化を示す。
受信器が基準位相∠Ｘm(ｋ)を有するので、タイミングエラーｎeを求めるためには、前記受信されたパイロットシンボルの位相と基準位相との差を次のように計算する。
【数１０】
0003642757.tif 000009
【００３３】
前記<数１０>において、周波数エラーｋeが０である場合、∠Ｘm(ｋ-ｋe)- ∠Ｘm(ｋ)=０になる。そこで、位相差は、インデックス‘ｋ’に対して雑音による変動(∠Ｗm[ｋ-ｋe])を含む線形ラインとして示される。その結果、位相差ラインのスロープを推定することによって前記<数１０>を用いてタイミングエラーｎeが推定できる。反面、周波数エラーｋeが０ではない場合、∠Ｘm(ｋ-ｋe)- ∠Ｘm(ｋ)≠０であるので、前記のような方法ではタイミングエラーｎeを求め難い。従って、本発明では、周波数エラーが発生する場合もタイミングエラーを求めるために、パイロットシンボルでのすべてのサンプルは同一の位相を有する。このために、パイロットシンボルの実数部及び虚数部に対する同一の信号を出力する方法を使用する。この場合、チャンネルの影響を無視すると、周波数エラーの何らの影響もなくタイミングエラーが求めることができる。
【００３４】
周波数エラーｋeは、１つのサンプル区間の整数倍である周波数エラーｋeiと１つのサンプル区間内の値を有するｋedとに分けられる。前述したように、同一の周波数を有するパイロットサンプルをシンボル単位で挿入する場合、ｋeiは位相差ラインに影響しなく、ｋedは常数位相オフセットを有するので、スロープに影響しない。
【００３５】
図５は、本発明の一実施形態によるＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ通信システムでパイロットシンボルを挿入する方法を示す。図５は、５-シンボル区間でパイロットシンボルが挿入されることを示す。
【００３６】
図６は、本発明の一実施形態によるＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ通信システムで位相差ラインを示す。パイロット信号をシンボル単位で挿入することにより、サンプル単位で挿入するときより雑音による影響が減少させられ、これにより、正確なタイミングエラーが求めることができる。
【００３７】
図７は、図４のタイミング補償器１５１の詳細なブロック図を示し、図８は、本発明の実施形態によるタイミングエラー補償方法を示す。
【００３８】
図７及び図８を参照すると、位相検出器１６１は、パイロットシンボル検出器１５２からサンプル単位で提供されたパイロットサンプルの位相を検出して位相差検出器１６３へ出力する。前記位相差検出器１６３は、前記検出されたパイロットサンプルの位相と受信器が知っている基準位相を上位階層から受信して位相差を計算し、前記計算された位相差を±π以内の値へ変換してその位相差を位相変化量推定器１６５へ出力する(ステップ８０１)。
【００３９】
前記位相変化量推定器１６５は、前記位相差値を受信し、方向を考慮して位相差ラインの遷移回数をカウントする(ステップ８０３)。このとき、前記方向を考慮した遷移のカウント結果及びその符号は、基準信号に対して速いか、または遅いタイミングエラーの方向を示すと同時に、その絶対値は、((サンプル周期の整数倍)＋１){(タイミングエラー／サンプル周期)＋１}のタイミングエラーを示す。雑音及び常数位相オフセットが受信された信号に含まれる場合、雑音によって変動が発生する。その結果、雑音ライン値が±πの辺りに接近するとき数回の望ましくない遷移が発生する。このとき、本発明において、前記雑音による遷移の個数は、ポジティブ(＋)及びネガティブ(−)方向のものと同一であるという事実を基として、遷移の方向及び回数をすべて考慮することにより、雑音による影響が減少させることができる。
【００４０】
前記遷移値がカウントされた後、前記位相変化量推定器１６５は、前記カウント値をタイミングエラー補償信号発生器１６７へ出力する。前記タイミングエラー補償信号発生器１６７は、前記カウント値に従ってタイミングエラー補償信号を発生させる。このように、前記タイミングエラー補償信号の発生のとき、前記タイミングエラーは、サンプル区間以上のタイミングエラーｎei及びサンプル区間以内のタイミングエラーｎedに分けられる。そして、タイミングエラーがサンプル区間以上の値であるか、またはサンプル区間以内の値であるかという判断は、前記遷移のカウント値ｎｔが‘１’より大きいか否かによって決定される(ステップ８０５)。
【００４１】
前記ステップ８０５で判断した結果、遷移のカウント値 |ｎｔ|が‘１’以上の整数であると、遷移のカウント値ｎｔが‘１’以下の絶対値になるときまで、前記遷移のカウント値ｎｔに従ってタイミングエラーを推定する。すなわち、前記タイミグエラー補償信号発生器１６７は、位相変化量推定器１６５から前記サンプル周期の整数倍である長さ、タイミングエラーｎeiの推定信号を受信し、前記ｎei推定信号(ｎｔ)に従ってサンプル周期の整数倍である長さ、タイミングエラーを補償するためのタイミングエラー推定信号を生成してＡＤＣ１４５へ出力する(ステップ８０７)。
【００４２】
一方、前記ステップ８０５で判断した結果、遷移のカウント値 |ｎ|が１より小さいか同じである絶対値を有する場合、サンプル区間内のタイミングエラーｎedの推定信号を発生させる(ステップ８０９)。すなわち、前記タイミングエラー位相差ラインのスロープを求めた後、前記数１０によってタイミングエラーｎeが推定できる。前述したように、遷移のカウント値ｎｔが‘１’以下の絶対値を有する場合、図９Ａのような位相差ラインを図９Ｂのような遷移のない線形位相差ラインへ変換した後求めることがより正確なスロープが計算できる。下記<数１１>は、雑音による遷移の影響を打ち消しつつタイミングエラーを計算するために提案される。
【数１１】
0003642757.tif 000010
【００４３】
前記Ｐkは、遷移のある位相差ラインのそれぞれの位相値を、Ｐk'は遷移がないように変換されたそれぞれの位相値を意味する。
【００４４】
ステップ８０９で、雑音による変化を含む位相差ラインから雑音の影響を除去し、元来のスロープに近い値を求めるために、以下数式<１２−１>〜<１２−３>によって前記位相差ラインをＮ／２個のサンプルに分け、前記２個のＮ／２サンプルの平均値を求める。その後、以下<数１３>に従って２つの平均値から雑音の影響を減少させたスロープが得ることができる。
【数１２】
0003642757.tif 000011
ここで、Ｎ：1シンボル当たりのサンプル数
Ｗ：雑音
ａ：スロープ
【００４５】
前記数式<１２−１>は、スロープ‘ａ’を有する位相差ラインの各サンプル値を示し、数式<１２−２>は、雑音を含んだ場合の各サンプル値を示す。そして、数式<１２−３>は、最初Ｎ／２個のサンプルと次のＮ／２個のサンプルとの平均値を示す。
【００４６】
そして、前記位相変化量推定器１６５は、<数１３>によって前記位相差ラインのスロープを求めてｎed補償信号を出力する。そうすると、ステップ８１１で、タイミングエラー推定信号発生器１６７は前記ｎed推定信号を受信し、前記ｎed推定信号に従うタイミングエラーを補償するためのタイミングエラー推定信号をＡＤＣ１４５へ出力する。
【数１３】
0003642757.tif 000012
【００４７】
前述の如く、本発明の詳細な説明では具体的な実施形態を参照して詳細に説明してきたが、本発明の範囲は前記実施形態によって限られるべきではなく、本発明の範囲内で様々な変形が可能であるということは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には明らかである。
【００４８】
【発明の効果】
以上から述べてきたように、本発明は、タイミングエラーの推定のとき、周波数エラーの影響が除去できる。従って、周波数エラーを完全に補償しない状態でもタイミングエラーが補償できる。また、本発明は、雑音による影響及び望ましくない遷移の影響を除去することにより、タイミングエラーを補償する正確度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来のＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ通信システムを示すブロック図である。
【図２】  従来のＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ通信システムでのパイロットサンプルの挿入方法を示す図である。
【図３】  従来のＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ通信システムでの位相差ラインを示す図である。
【図４】  本発明の実施形態によるＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ通信システムを示すブロック図である。
【図５】  本発明の実施形態によるＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ通信システムでのパイロットシンボルの挿入方法を示す図である。
【図６】  本発明の実施形態によるＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ通信システムでの位相差ラインを示す図である。
【図７】  図４のタイミング補償器を示す詳細なブロック図である。
【図８】  前記タイミング補償器内のパイロットシンボルを利用したタイミング  エラーの補償方法を示すフローチャートである。
【図９】  本発明の実施形態によるＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ通信システムでの位相差ラインを示す図である。
【符号の説明】
１３１  乗算器
１３３  パイロットシンボル挿入器
１３５，１４８  直列／並列変換器
１３７  ＩＦＦＴ
１３８，１５０  並列／直列変換器
１３９  保護区間挿入器
１４１  ＤＡＣ
１４５  ＡＤＣ
１４７  保護区間除去器
１４９  ＦＦＴ
１５１  タイミング補償器
１５２  パイロットシンボル検出器
１５３  逆拡散器
１６１  位相検出器
１６３  位相差検出器
１６５  位相変化量推定器
１６７  タイミングエラー補償信号発生器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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